İçerik
Silah sahipleri genellikle geri tepme hızıyla ilgileniyorlar, ancak sadece onlar değil. Yararlı bir miktarın bilinmesi gereken birçok başka durum vardır. Örneğin, şut atışı yapan bir basketbol oyuncusu, başka bir oyuncuya çarpmamak için topu bıraktıktan sonra geriye doğru hızını bilmek isteyebilir ve bir fırkateynin kaptanı, bir filika teknesinin serbest bırakılmasının etkisi üzerindeki etkisini bilmek isteyebilir. ileriye doğru hareket gemileri. Sürtünme kuvvetlerinin olmadığı uzayda geri tepme hızı kritik bir miktardır. Geri tepme hızını bulmak için momentum korunumu yasasını uygularsınız. Bu yasa, Newton Hareket Yasalarından türetilmiştir.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Newton'un Hareket Yasalarından türetilen momentum korunumu yasası, geri tepme hızını hesaplamak için basit bir denklem sağlar. Bu, atılan gövdenin kütlesine ve hızına ve geri tepme gövdesinin kütlesine dayanır.
Momentumun Korunumu Kanunu
Newtons Third Law, uygulanan her gücün eşit ve zıt bir tepki verdiğini belirtir. Bu yasayı açıklarken sıkça belirtilen bir örnek, bir tuğla duvara çarpan hız yapan bir otomobildir. Araba, duvara bir kuvvet uygular ve duvar, onu ezen araba üzerine karşılıklı bir kuvvet uygular. Matematiksel olarak, olay kuvveti (Fben) karşılıklı kuvvete eşittir (FR,) ve zıt yönde hareket eder: Fben = - FR,.
Newton'un İkinci Yasası, kuvveti toplu zaman ivmesi olarak tanımlar. Hızlanma hızdaki değişimdir (∆v ÷ ∆t), böylece kuvvet F = m (∆v ÷ ∆t) olarak ifade edilebilir. Bu, Üçüncü Yasanın m olarak yeniden yazılmasını sağlar.ben(Δvben ∆ ∆tben) = -mR,(ΔvR, ∆ ∆tR,). Herhangi bir etkileşimde, olay kuvvetinin uygulandığı süre karşılıklı kuvvetin uygulandığı zamana eşittir;ben = tR, ve zaman denklemden çıkarılabilir. Bu yapraklar:
mbenΔvben = -mR,ΔvR,
Bu momentumun korunumu yasası olarak bilinir.
Geri Dönüş Hızının Hesaplanması
Tipik bir geri tepme durumunda, daha küçük bir kitlenin (vücut 1) serbest bırakılmasının daha büyük bir vücut (vücut 2) üzerinde etkisi vardır. Her iki organ da dinlenmeden başlarsa, momentumun korunumu yasası,1v1 = -m2v2. Geri tepme hızı tipik olarak vücut 1'in serbest bırakılmasından sonra vücut 2'nin hızıdır. Bu hız
v2 = - (m1 ÷ m2) v1.
Örnek
Bu sorunu çözmeden önce, tüm miktarları tutarlı birimler halinde ifade etmek gerekir. Bir tane 64.8 mg'a eşittir, bu yüzden kurşun bir kütleye sahiptir (mB9,720 mg veya 9,72 gram). Öte yandan, tüfeğin bir kütlesi var (mR,3,632 gram), çünkü bir poundda 454 gram vardır. Artık tüfeğin geri tepme hızını hesaplamak kolaydır (vR,) fit / saniye cinsinden:
vR, = - (mB ÷ mR,) vB = - (9,72 g, 3,632 g) • 2,820 ft / s = -7,55 ft / s.
Eksi işareti geri tepme hızının merminin hızıyla zıt yönde olduğunu gösterir.
Ağırlıklar aynı birimlerle ifade edilir, bu yüzden dönüştürmeye gerek yoktur. Fırkateyn hızını v olarak yazabilirsiniz.F = (2 ÷ 2000) • 15 mil = 0,015 mil. Bu hız küçük, ancak ihmal edilemez. Dakikada 1 ayağı üzerinde, fırkateyn rıhtım yakınında ise, bu önemlidir.