قوانين حركة المقذوفات وانواعها

معلومات عامة  -  بواسطة:   اخر تحديث:  2020-12-08
قوانين حركة المقذوفات وانواعها

القوة التي تعطي شكل مسار المقذوف المنحني

عندما يُلقى جسيم بشكل غير مباشر بالقرب من سطح الأرض ، فإنه يتحرك على طول مسار منحني تحت تسارع ثابت موجه نحو مركز الأرض ، ويسمى مسار هذا الجسيم بالقذيفة وتسمى الحركة بحركة المقذوفات ، فيما يلي سوف نتناول أهم قوانين حركة المقذوفات وانواعها.

ما هي المقذوفات

المقذوف هو الجسم الذي يلقى في الفضاء إما أفقيا أو بزاويةحادة تحت تأثير الجاذبية بالقذيفة ، ويسمى المسار الذي يتبعة المقذوف بالمسار.وعلم المقذوفات هو فرع من الميكانيكا التطبيقية التي تدرس حركة وخصائص سلوك المقذوفات والظواهر المصاحبة لها ، والشيء الرئيسي في دراسة المقذوفات هو التحليل الفيزيائي والكيميائي للقذائف والأسلحة النارية وتطورها وقت إطلاق النار ، وكذلك المواد ودرجات الحرارة والقوى والدوران وسلوك المقذوفات.

أنواع المقذوفات 

ويمكن معرفة أهميّة المقذوفات في حياتنا  من خلال التعرف على أهمية كل نوع من أنواع المقذوفات في النقاط التالية :المقذوفات الداخلية هي فرع العلم الذي يتعامل مع القذيفة وهي لا تزال في البندقية ، حيث يدرس الطريقة التي يتم بها إطلاق الطاقة الموجودة في المادة الدافعة وتحويلها إلى طاقة حركية تؤدي إلى طرد القذيفة ، وهذا يعني أنه عندما تتلامس إبرة الإيقاع مع مؤخرة الخرطوشة ، يتم تنشيط الخاطف ويولد الاحتراق.  المقذوفات الخارجيةهي فرع العلم الذي يتعامل مع القذيفة بعد أن تزيل الفوهة وطوال فترة طيرانها ، وهي مسؤولة عن دراسة المسار الذي تتبعه المقذوفات بعد ترك فوهة السلاح حتى تصطدم بمادة أخرى ، ومن الضروري استخدام عدة عوامل لدراستها ، مثل قوة الجاذبية الأرضية ، ومقاومة الهواء ، ودوران المقذوف داخل السلاح.المقذوفات الطرفية الفرع الذي يتعامل مع التأثير والقوة الممنوحة على الهدف ، وهو مسؤول عن فعل ونتائج المقذوفات أثناء وبعد اصطدامها بجسم أو شيء ، ويتم استخدام هذا النوع بشكل أقل ، لأن البعض لا يمتلكون الأدوات اللازمة لدراسة هذا النوع من المقذوفات.المقذوفات المقارنةيتم إجراؤها داخل معمل لمعرفة الحالة المادية للقذائف ، مستندة في دراستها إلى البحث والكشف والمقارنة لكل من الخصائص التي خلفها السلاح الناري في القذيفة والقذيفة .المقذوفات من المساروهي مسؤولة عن إعادة البناء الرسومي لمسار المقذوفة التي اصطدمت بالجسم ، وموقع الضحية والجاني ، والزاوية التي أطلق عليها السلاح ، وكذلك إعادة البناء الكلي لمسرح الجريمة.[1]

حركة المقذوفات

حركة المقذوفات تكون عندما يتحرك جسم في مسار مكافئ ثنائي الأطراف ، وتحدث حركة المقذوفات فقط عندما تكون هناك قوة واحدة مطبقة في البداية ، وبعد ذلك يكون التأثير الوحيد على المسار هو تأثير الجاذبية.

العوامل التي تؤثر على حركة المقذوفات

هناك قوى تؤثر على القذيفة مثل قوة الجاذبية ومقاومة الهواء ، وتختلف مقاومة الهواء لجسم ما اختلافا كبيرا  حيث تعتمد على شكل الجسم والظروف الجوية التي يتم فيها إطلاق الجسم ، فيما يلي نوضح العلاقة بين ارتفاع الإسقاط وحركة المقذوفات :الجاذبيةتؤثر الجاذبية على الجسم أو الشيء لتمنحه كتلة ، وكلما زاد وزن الجسم ، زاد تأثير الجاذبية عليه ، وسوف تؤثر الجاذبية على القذيفة كما أنها سوف تقلل من الارتفاع الذي يمكن للقذيفة الحصول عليه.مقاومة الهواءعندما تتحرك قذيفة في الهواء ، فإنها تتباطأ بفعل مقاومة الهواء وتقلل مقاومة الهواء المكون الأفقي للقذيفة ، ولذلك يكون تأثير مقاومة الهواء صغير جدا ، ولكن إذا كنت ترغب في زيادة المكون الأفقي للقذيفة ، فإن ذلك يرتبط بمقدار مقاومة الهواء الذي يعمل على كتلة المقذوف ، وسطح الجسم ، ونسبة الحجم.الدورانسيؤثر مقدار واتجاه الدوران الذي يعمل على قذيفة ، بشكل مباشر على المسافة أثناء السفر.زاوية الإسقاط الجسم المسقط بزوايا مختلفة يغطي مسافاتمختلفة ، فعندما يتم إسقاطه أو تحريره بزاوية 30 ، فإنه يجعله فيمسارا مکافئا ، ويغطي مسافة أقل عندما يسقط على 60 ، وعندما يتم إطلاقه بزاوية 45 ، يصنعمسارا مكافئا ويغطي أقصى مسافة ، لذا فإن المسافة التي يغطيهاالصراخ ، المطرقة ، الرمح ، القرص وما إلى ذلك تعتمد على الجسم.ارتفاع الإطلاقكلما ارتفع مستوى الإطلاق ، زادت المسافةالمقطوعة أثناء الطيران ، وذلك بسبب إطلاق القذيفة لأعلى ، كلما طالت مدة بقاءه في الهواء ، ويعمل المكون الأفقي على المقذوففترة أطول.سرعة الإطلاق (السرعة الابتدائية)ترتبط السرعةارتباطا مباشرا بالمسافة المقطوعة في الرحلة ، وتعتمد سرعة الإطلاق على السرعة الرأسية الأولية وهي السرعة الأفقية الأولية.وسوف يؤديوجود سرعة أفقية أعلى إلى زيادة طول الرحلة وبالتالي المسافةالمقطوعة ، ستكون هذه ميزة في الألعاب الرياضية التي تتطلببشكل أساسي مسافات جيدة في الوثب الطويل والقفز في السماء.[2]

قوانين حركة المقذوفات

قانون حساب المسافةيمكن التعبير عن المسافة الأفقية المقطوعة على أنها:x = Vx * t، أي t هو الوقت.يتم وصف المسافة الرأسية من الأرض بواسطة الصيغة y = h + Vy * t – g * t² / 2، حيث g هي تسارع الجاذبية.قانون حساب السرعةالسرعة الأفقية تساوي Vx.يمكن التعبير عن السرعة العمودية كـ Vy – g * t.قانون التسارعالتسارع الأفقي يساوي 0.التسارع العمودي يساوي -g (لأن الجاذبية تؤثر فقط على القذيفة).قانون حساب الزمن الكلي للرحلة تنتهي الرحلة عندما تضرب القذيفة الأرض ، ويمكننا ان نقول ان ما يحدث يكون عندما تكون المسافة العمودية من الأرض تساوي 0.وفي الحالة التي يكون فيها ارتفاع الأولي هو 0، الصيغة يمكن كتابة على النحو التالي: Vy * t – g * t² / 2 = 0. ثم ، من تلك المعادلة ، نجد أن وقت الرحلة هو:t = 2 * Vy / g =2 * V * sin(α) / g.ومع ذلك، إذا تم رمي الكائن من ارتفاع أعلى ، تختلف الصيغة ونحصل على معادلة من الدرجة الثانية إلى حل: h + Vy * t – g * t² / 2 = 0. بعد حل هذه المعادلة ، نحصل على:t = [V * sin(α) + √((V * sin(α))² + 2 * g * h)] / gقانون المدى نطاق المقذوف هو إجمالي المسافة الأفقية المقطوعة خلال زمن الرحلة ، فإذا أطلقنا الكائن من الأرض (الارتفاع المبدئي = 0) ، فيمكننا كتابة الصيغة على هذا النحو:R = Vx * t = Vx * 2 * Vy / g ، ويمكن أيضًا تحويلها إلى الشكل:R = V² * sin(2α) / gوتختلف الصيغة بالنسبة للارتفاع المبدئي الذي يختلف عن 0 ، حيث نحتاج بعد ذلك إلى استبدال الصيغة الطويلة من الخطوة السابقة على النحو التالي t:R = Vx * t = V * cos(α) * [V * sin(α) + √(V * sin(α))² + 2 * g * h)] / gقانون حساب أقصى ارتفاع عندما يصل المقذوف إلى أقصى ارتفاع ، يتوقف عن التحرك ويبدأ في السقوط ، وهذا يعني أن مكون سرعته العمودية يتغير من موجب إلى سالب – ، وإنه يساوي 0 للحظة وجيزة في كل مرة (Vy=0).إذا Vy – g * t(Vy=0) = 0، يمكننا إعادة صياغة هذه المعادلة إلى t(Vy=0) = Vy / g.نجد المسافة العمودية من الأرض في ذلك الوقت: hmax = Vy * t(vy=0) – g * (t(Vy=0))² / 2 = Vy² / (2 * g) = V² * sin(α)² / (2 * g)وفي حالة إطلاق قذيفة أعلى من نقطة الارتفاع الأولي h، نحتاج ببساطة إلى إضافة هذه القيمة إلى الصيغة النهائية: hmax = h + V² * sin(α)² / (2 * g.[3]