Vsebina
Lastniki pištol so pogosto zainteresirani za hitrost odmika, vendar niso edini. Obstaja veliko drugih situacij, v katerih je treba vedeti svojo koristno količino. Na primer, košarkar, ki strelja s skokom, lahko po sprostitvi žoge želi vedeti svojo hitrost nazaj, da bi se izognil trčenju v drugega igralca, kapitan fregate pa bo morda želel vedeti, kakšen učinek ima sprostitev reševalnega čolna na ladje naprej gibanje. V prostoru, kjer sile trenja niso, je hitrost odmika kritična količina. Za hitrost odmika uporabite zakon o ohranitvi zagona. Ta zakon izhaja iz Newtonovih zakonov gibanja.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Zakon ohranitve zagona, ki izhaja iz Newtonovih zakonov gibanja, ponuja preprosto enačbo za izračun hitrosti povratka. Temelji na masi in hitrosti izvrženega telesa in na maso telesa, ki se odriva.
Zakon ohranitve trenutka
Newtonov tretji zakon pravi, da ima vsaka uporabljena sila enak in nasproten odziv. Primer, ki se pogosto razlaga pri razlagi tega zakona, je primer hitrega avtomobila, ki je udaril v zid. Avtomobil izvaja silo na steno, stena pa na avto vrne povratno silo, ki ga zdrobi. Matematično silovita sila (Fjaz) je enaka povratni sili (FR) in deluje v nasprotni smeri: Fjaz = - FR.
Newtonov drugi zakon definira silo kot masovno časovno pospeševanje. Pospešek je sprememba hitrosti (∆v ÷ ∆t), zato se lahko izrazi sila F = m (∆v ÷ ∆t). To omogoča, da se tretji zakon prepiše kot mjaz(∆vjaz ÷ ∆tjaz) = -mR(∆vR ÷ ∆tR). V vsaki interakciji je čas, v katerem se uporabi udarna sila, enak času, v katerem se uporabi povratna sila, torej tjaz = tR čas se lahko iz enačbe upošteva. To pušča:
mjaz∆vjaz = -mR∆vR
To je znano kot zakon ohranjanja zagona.
Izračun hitrosti povratka
V značilnih situacijah odvzema sproščanje telesa manjše mase (telo 1) vpliva na večje telo (telo 2). Če obe telesi začneta iz počitka, zakon ohranitve zagona pravi, da m1v1 = -m2v2. Hitrost odmika je običajno hitrost telesa 2 po sprostitvi telesa 1. Ta hitrost je
v2 = - (m)1 ÷ m2) v1.
Primer
Pred reševanjem tega problema je potrebno vse količine izraziti v doslednih enotah. Eno zrno je enako 64,8 mg, zato ima krogla maso (mB) od 9.720 mg ali 9,72 grama. Puška ima na drugi strani maso (mR) od 3.632 gramov, saj je 454 gramov v funtu. Zdaj je enostavno izračunati hitrost povratne puške (vR) v stopalih / sekundah:
vR = - (m)B ÷ mR) vB = - (9,72 g ÷ 3,632 g) • 2820 ft / s = -7,55 ft / s.
Znak minus označuje dejstvo, da je hitrost odmika v nasprotni smeri od hitrosti metka.
Uteži so izražene v istih enotah, zato ni potrebe po pretvorbi. Hitrost fregate lahko preprosto napišete kot vF = (2 ÷ 2000) • 15 mph = 0,015 mph. Ta hitrost je majhna, vendar ni zanemarljiva. Njegova več kot 1 stopalo na minuto, kar je pomembno, če je fregata blizu pristanišča.