Nuo senų senovės žmonija stengėsi pasiekti pergalę susidūrusi su priešu maksimaliu įmanomu atstumu, kad nesunaikintų savo karių. Stropai, lankai, arbaletai, tada ginklai, dabar raketos, sviediniai ir bombos – jiems visiems reikia tiksliai apskaičiuoti balistinę trajektoriją. Ir jei su sena karine „technika“buvo galima vizualiai sekti smūgio tašką, kas leido kitą kartą tirti ir šaudyti tiksliau, tai šiuolaikiniame pasaulyje paskirties taškas dažniausiai būna taip toli, kad tiesiog neįmanoma to pamatyti be papildomų įrenginių.
Kas yra balistinė trajektorija
Tai kelias, kurį įveikia koks nors objektas. Jis turi turėti tam tikrą pradinį greitį. Jį veikia oro pasipriešinimas ir gravitacija, o tai neleidžia judėti tiesia linija. Netgi kosmose tokia trajektorija bus iškreipta veikiant įvairių objektų gravitacijai, nors ir ne taip smarkiai kaip mūsų planetoje. Jei neatsižvelgsite į oro masių pasipriešinimą, labiausiai toks judėjimo procesas bus panašus į elipsę.
Kitas variantas yra hiperbolė. Ir tik kai kuriais atvejais tai bus parabolė arba apskritimas (pasiekus antrąjį ir pirmąjį erdvės greitįatitinkamai). Daugeliu atvejų tokie skaičiavimai atliekami raketoms. Jie linkę skristi viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, kur oro įtaka yra minimali. Dėl to dažniausiai balistinė trajektorija vis dar primena elipsę. Priklausomai nuo daugelio veiksnių, tokių kaip greitis, masė, atmosferos tipas, temperatūra, planetos sukimasis ir pan., atskiros kelio dalys gali įgauti įvairias formas.
Apskaičiuokite balistinę trajektoriją
Siekiant tiksliai suprasti, kur pateks išleistas kūnas, naudojamos diferencialinės lygtys ir skaitmeninės integracijos metodas. Balistinės trajektorijos lygtis priklauso nuo daugelio kintamųjų, tačiau yra ir tam tikra universali versija, kuri nesuteikia reikiamo tikslumo, tačiau pavyzdžiui visiškai pakanka.
y=x-tgѲ0-gx2/2V0 2-Cos2Ѳ0, kur:
- y yra didžiausias aukštis virš žemės.
- X yra atstumas nuo pradžios taško iki momento, kai kūnas pasiekia aukščiausią tašką.
- Ѳ0 – metimo kampas.
- V0 – pradinis greitis.
Šios formulės dėka tampa įmanoma apibūdinti balistinio skrydžio trajektoriją beorėje erdvėje. Jis pasirodys parabolės pavidalu, būdingas daugeliui laisvo judėjimo variantų tokiomis sąlygomis ir esant gravitacijai. Galima išskirti tokius būdingus tokios trajektorijos bruožus:
- Optimalus aukščio kampasdidžiausias atstumas yra 45 laipsniai.
- Objekto judėjimo greitis yra toks pat paleidimo metu ir nusileidimo momentu.
- Metimo kampas yra toks pat kaip kritimo kampas.
- Objektas pasiekia trajektorijos viršūnę lygiai per tą patį laiką, o po to krenta žemyn.
Atliekant daugumą tokio pobūdžio skaičiavimų, įprasta nepaisyti oro masių pasipriešinimo ir kai kurių kitų veiksnių. Jei į juos bus atsižvelgta, formulė pasirodys pernelyg sudėtinga, o paklaida nėra tokia didelė, kad reikšmingai paveiktų smūgio efektyvumą.
Skirtumai nuo plokščio
Šis pavadinimas reiškia kitą objekto kelio variantą. Plokščia ir balistinė trajektorija yra šiek tiek skirtingos sąvokos, nors bendras principas joms yra tas pats. Tiesą sakant, tokio tipo judėjimas reiškia maksimalų įmanomą judėjimą horizontalioje plokštumoje. Ir visame kelyje objektas išlaiko pakankamą pagreitį. Balistinė judesio versija yra būtina norint judėti dideliais atstumais. Pavyzdžiui, kulkai svarbiausia plokščia trajektorija. Ji turi kuo ilgiau skristi pakankamai tiesiai ir permušti viską, kas jai trukdo. Kita vertus, raketa ar sviedinys iš pabūklo didžiausią žalą padaro būtent judesio pabaigoje, nes įgyja didžiausią įmanomą greitį. Tarp jų judėjimo jie nėra tokie gniuždantys.
Šiuolaikinis naudojimas
Balistinėtrajektorija dažniausiai naudojama karinėje sferoje. Raketos, sviediniai, kulkos ir taip toliau – visi jie skrenda toli, o norint tiksliai šūviu, reikia atsižvelgti į daugybę kintamųjų. Be to, kosminė programa taip pat pagrįsta balistika. Be jo neįmanoma tiksliai paleisti raketos, kad ji galiausiai nenukristų ant žemės, o kelis kartus apsisuktų aplink planetą (ar net atitrūktų nuo jos ir nueitų toliau į kosmosą). Apskritai beveik viskas, kas gali skristi (nepriklausomai nuo to, kaip tai daro), yra kažkaip susijusi su balistine trajektorija.
Išvada
Gebėjimas apskaičiuoti visus elementus ir paleisti bet kurį objektą tinkamoje vietoje yra labai svarbus šiais laikais. Net jei nesiimsite kariuomenės, kuriai tradiciškai tokių pajėgumų reikia labiau nei bet kam kitam, vis tiek bus daug gana civilių pritaikymų.
