เนื้อหา
เจ้าของปืนมักจะสนใจที่จะหดตัวเร็ว แต่พวกเขาไม่ได้มีเพียงคนเดียว มีสถานการณ์อื่น ๆ อีกมากมายที่เป็นประโยชน์ที่ควรทราบ ตัวอย่างเช่นผู้เล่นบาสเก็ตบอลที่ใช้กระสุนกระโดดอาจต้องการทราบความเร็วย้อนหลังของเขาหรือเธอหลังจากปล่อยลูกบอลเพื่อหลีกเลี่ยงการชนเข้ากับผู้เล่นอื่นและกัปตันของเรือรบอาจต้องการทราบผลกระทบที่การเปิดตัวเรือชูชีพ เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ในอวกาศที่ไม่มีแรงเสียดทานความเร็วการหดตัวกลับเป็นปริมาณที่สำคัญ คุณใช้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเพื่อค้นหาความเร็วการหดตัว กฎหมายนี้ได้มาจากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมมาจากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันให้สมการง่าย ๆ สำหรับการคำนวณความเร็วการหดตัว มันขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของร่างกายที่พุ่งออกมาและมวลของร่างกายที่กลับคืนสภาพเดิม
กฎหมายการอนุรักษ์โมเมนตัม
กฎข้อที่สามของนิวตันระบุว่าทุกแรงที่กระทำนั้นมีปฏิกิริยาที่เท่าเทียมกันและตรงกันข้าม ตัวอย่างที่อ้างถึงโดยทั่วไปเมื่ออธิบายถึงกฎข้อนี้คือรถเร่งความเร็วชนกำแพงอิฐ รถออกแรงกดบนกำแพงและผนังก็ออกแรงกันบนรถที่ทับมัน ทางคณิตศาสตร์, แรงตกกระทบ (Fผม) เท่ากับแรงซึ่งกันและกัน (FR) และดำเนินการในทิศทางตรงกันข้าม: Fผม = - FR.
กฎข้อที่สองของนิวตันกำหนดให้มีการเร่งความเร็วเป็นจำนวนมาก ความเร่งคือการเปลี่ยนแปลงความเร็ว (∆v ÷ ∆t) ดังนั้นแรงสามารถแสดงออกได้ F = m (∆v ÷ ∆t) สิ่งนี้ทำให้กฎหมายที่สามถูกเขียนใหม่เป็น mผม(Δvผม ÷ ∆tผม) = -mR(ΔvR ÷ ∆tR) ในการมีปฏิสัมพันธ์ใด ๆ เวลาที่มีการใช้แรงของเหตุการณ์เท่ากับเวลาที่มีการบังคับใช้ซึ่งกันและกันผม = tR และสามารถแยกเวลาออกจากสมการได้ ใบนี้:
ม.ผมΔvผม = -mRΔvR
สิ่งนี้เรียกว่ากฎการอนุรักษ์โมเมนตัม
การคำนวณความเร็วในการหดตัว
ในสถานการณ์หดตัวทั่วไปการปล่อยร่างที่มีขนาดเล็กกว่า (ร่างกาย 1) มีผลกระทบกับร่างกายที่ใหญ่กว่า (ร่างกาย 2) หากทั้งสองเริ่มต้นจากส่วนที่เหลือกฎหมายการอนุรักษ์โมเมนตัมระบุว่า1โวลต์1 = -m2โวลต์2. ความเร็วการหดตัวโดยทั่วไปจะเป็นความเร็วของร่างกาย 2 หลังจากการปล่อยตัวของร่างกาย 1 ความเร็วนี้คือ
โวลต์2 = - (m1 ÷ม2) โวลต์1.
ตัวอย่าง
ก่อนที่จะแก้ปัญหานี้จำเป็นต้องแสดงปริมาณทั้งหมดในหน่วยที่สอดคล้องกัน หนึ่งเม็ดมีค่าเท่ากับ 64.8 มก. ดังนั้นกระสุนจึงมีมวล (mB) 9,720 mg หรือ 9.72 กรัม ในทางกลับกันปืนไรเฟิลนั้นมีมวล (mR) 3,632 กรัมเนื่องจากมี 454 กรัมต่อปอนด์ ตอนนี้มันง่ายในการคำนวณความเร็วการสะท้อนกลับของปืนไรเฟิล (vR) เป็นฟุต / วินาที:
โวลต์R = - (mB ÷มR) โวลต์B = - (9.72 g ÷ 3,632g) • 2,820 ft / s = -7.55 ft / s
เครื่องหมายลบแสดงถึงความจริงที่ว่าความเร็วการสะท้อนกลับเป็นไปในทิศทางตรงกันข้ามกับความเร็วของกระสุน
น้ำหนักถูกแสดงในหน่วยเดียวกันดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการแปลง คุณสามารถเขียนความเร็วของเรือรบเป็น vF = (2 ÷ 2000) • 15 mph = 0.015 mph ความเร็วนี้มีขนาดเล็ก แต่ก็ไม่สำคัญ มันมากกว่า 1 ฟุตต่อนาทีซึ่งเป็นสิ่งสำคัญหากเรือรบอยู่ใกล้ท่าเรือ