Come funzionano le palle di cannone

Contenuto

• Storia di cannoni e palle di cannone
• Newton Equazioni del moto
• Il lancio orizzontale
• Gioco virtuale Cannonballs

Le palle di cannone possono essere una cosa del passato della guerra umana, ma non è difficile immaginare il senso di terrore nel vedere un proiettile di metallo da 40 libbre diretto verso la tua nave, incapace di dire per alcuni momenti angoscianti se troverà un segno mortale.

Oltre ad essere roba da leggende piratesche e una caratteristica di spicco nei videogiochi, tra cui alcuni dei primi giochi casalinghi degli anni '80, le palle di cannone offrono una lezione superba sulla fisica del movimento base dei proiettili.

Invece dei dobloni d'oro, tuttavia, il tuo "tesoro" si presenterà sotto forma di abilità migliorate per svelare i problemi balistici di base.

Storia di cannoni e palle di cannone

Oggigiorno non troverai cannoni o palle di cannone in vendita presso il tuo rivenditore locale di big box, ma c'era un tempo in cui avere un buon cannone a portata di mano era importante per un gruppo di persone che possedevano, o tendevano a possedere, una grande quantità di proprietà preziose . I cannoni una volta erano molto efficaci nel dissuadere i ladri, o in alternativa, rendendo più facile per loro esercitare il loro discutibile commercio.

Come ci si potrebbe aspettare, non esiste davvero un "tipico" peso della palla di cannone. Per avere un'idea generale, le forze britanniche di vecchie palle di cannone fabbricate in masse discrete che vanno da circa 4 sterline a circa 42 libbre. Dato che erano fatti di ferro, una densità tipica era di circa 7.860 kg / m³. Quello è circa otto volte più denso dell'acqua.

Newton Equazioni del moto

Il genio del XVII secolo Isaac Newton fece molte cose, tra cui inventare molti dei metodi del calcolo moderno. Ma forse la sua più grande impresa fu derivare le equazioni matematiche che governano il comportamento degli oggetti soggetti all'influenza della gravità e di altre forze.

La soluzione generale per la posizione orizzontale X, velocità v e accelerazione un' di un oggetto alla volta t è:

x (t) = x₀+ v₀t + (1/2) a²

Questo può essere combinato con altre equazioni del moto per derivare espressioni correlate.

Il lancio orizzontale

Nota che quando spari una palla di cannone in lontananza ad un determinato angolo, è soggetta all'influenza della gravità esattamente nello stesso modo in cui sarebbe se la lasciassi semplicemente cadere dalla cima di un edificio. Cioè, se spari la palla di cannone con una forza sufficiente per portarla a 100 piedi in aria, cadrà a terra altrettanto rapidamente se si muove in orizzontale mentre cade come farà se solo cadesse.

Una quantità cruciale è il gammao la distanza massima percorsa dalla palla di cannone. Questa è una funzione della velocità iniziale v₀ e angolo di lancio θ:

R = / g

Gioco virtuale Cannonballs

Giocare con un gioco di lancio di una palla di cannone online non ti renderà da solo un esperto di fisica o balistica. Questo, tuttavia, ti darà la possibilità di avere un'idea di come l'entità e la direzione delle modifiche all'angolo di lancio e alla velocità possano influenzare il percorso finale di un proiettile e come i primi guerrieri abbiano anche imparato a spiegare i propri errori nel nel corso dei loro bellicosi "esperimenti".

Vedi le risorse per un esempio di un semplice gioco di lancio di proiettili che ti consente di inserire con precisione i parametri di lancio e osservare cosa succede quando spari un'altra discesa di palla di cannone.