Баллистическое движение

4.8

Средняя оценка: 4.8

Всего получено оценок: 226.

Одним из практически важных разделов механики является баллистика. Основное развитие эта сфера получила с распространением огнестрельного оружия, и до сих пор является основой разработки боевой техники. Однако, и в мирной жизни баллистика находит применение. Кратко рассмотрим эту тему.

Баллистика, как раздел механики

Баллистика – это наука о движении тел в пространстве, представляющая собой раздел механики. В отличие от механики, баллистика изучает в основном движение тел, получивших начальный импульс, и свободно перемещающихся в атмосфере Земли. Основными объектами, изучаемыми баллистикой, являются пули и снаряды, а также, в последнее столетие – ракеты.

Движение в других средах (безвоздушной или водной) баллистика изучает только лишь «на границах применения», например, при сверхдальней артиллерийской стрельбе, когда снаряды поднимаются выше плотных слоев атмосферы, при расчете полета баллистических ракет вне земной атмосферы или при стрельбе по подводным целям.

Поскольку характер баллистического движения пули или снаряда существенно различен в момент выстрела, в момент полета, и в момент попадания в цель, баллистика делится на:

внутреннюю, изучающую движение снаряда под действием пороховых газов в канале ствола орудия;
промежуточную, изучающую явления, происходящие при выходе снаряда из канала ствола орудия в атмосферу;
внешнюю, изучающую полет снаряда в атмосфере;
преградную, изучающую движение снаряда в веществе цели.

Формулы баллистического движения

Первые достаточно строгие математические расчеты траекторий снарядов были сделаны в XVIв в работах Н.Тарталья. Позже И. Ньютон доказал, что такая траектория является параболой или эллипсом только при отсутствии сопротивления воздуха.

По мере увеличения мощности огнестрельного оружия сопротивление воздуха играет все большую роль, и траектория становится более сложной. Для описания такого движения используется достаточно сложный математический аппарат дифференциального счисления. При этом все равно в расчетах остается большая неопределенность, за счет того, что сила сопротивления воздуха зависит от множества случайных факторов, которые заметно меняют форму траектории. Кроме того, играет роль скорость вылета снаряда из орудия, макроскопические параметры атмосферы (температура, влажность, давление, ветер), вращение земли и вращение самого снаряда вокруг продольной оси.

Рис. 2. Силы, действующие на снаряд в полете.

В результате простые формулы, описывающие кривые второго порядка (круг, эллипс, параболу или гиперболу) в баллистике используются очень ограниченно – только для баллистических ракет, которые большую часть своего полета двигаются вне атмосферы.

Рис. 3. Траектории баллистических ракет.

Для обычного огня в артиллерии применяют специальные баллистические таблицы с готовыми результатами вариантов решений, полученные с помощью численного интегрирования исходных дифференциальных уравнений, описывающих полет снаряда при различных начальных условиях.

Что мы узнали?

Баллистика – это наука о движении тел в пространстве, как правило, в гравитационном поле Земли и под действием сопротивления воздуха. Формулы баллистического движения достаточно сложны, поэтому на практике применяются специальные таблицы, которые позволяют находить форму баллистической траектории с достаточной точностью без сложных математических расчетов.