Würde eine kugelförmige Kugel, die horizontal von einer Muskete abgefeuert wird, länger in der Luft bleiben als eine kugelförmige Kugel, die aus derselben Höhe fällt?
Ich weiß, dass zwei ähnliche Fragen gestellt wurden ( Wird eine Kugel, die abgeworfen wird, und eine Kugel, die von einer Waffe horizontal abgefeuert wird, WIRKLICH gleichzeitig auf den Boden treffen, wenn der Luftwiderstand berücksichtigt wird? , Wie kann eine horizontal abgefeuerte Kugel gleichzeitig den Boden erreichen eine fallengelassene Kugel? ), aber ich möchte es eingrenzen, indem ich diese Annahmen mache:
Es scheint mir, dass die Antwort auf meine Frage „Ja“ ist (und daher die Antwort auf die ältere verwandte Frage „Nein“) ist, weil die aerodynamische Kraft mehr oder weniger proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist. Wenn das Geschoss zu einem bestimmten Zeitpunkt, an dem der momentane Geschwindigkeitsvektor bekannt ist, zu fallen beginnt, nehmen wir diesen Geschwindigkeitsvektor und berechnen so den gesamten aerodynamischen Kraftvektor (der ein reiner Widerstandskraftvektor ist; es ist kein Auftrieb vorhanden) und Wenn wir dann diesen aerodynamischen Kraftvektor in vertikale und horizontale Komponenten zerlegen, erhalten wir eine größere vertikale Kraftkomponente, die der Abwärtsbeschleunigung entgegenwirkt, als wenn wir dieselbe Gleichung verwendet hätten, um die aerodynamische Widerstandskraft zu berechnen, die auf einen identischen runden Ball wirkt, der mit derselben momentanen Vertikalen direkt nach unten fällt Geschwindigkeitskomponente, aber keine Vorwärtsbewegung. Ist das richtig?
Die gleiche Logik scheint zu beleuchten, warum seitliche Winde viel stärkere seitliche Kräfte auf fahrende Autos ausüben als auf geparkte Autos, obwohl hier die Situation viel komplizierter ist, weil das sich schnell bewegende Auto in gewisser Weise wie ein vertikaler Tragflügel wirkt, der in einem effizienten Winkel fliegt. des Angriffs und das Erzeugen eines seitlichen „Auftriebs“, während das geparkte Auto eher wie das gleiche Tragflächenprofil in einem vollständig „festgefahrenen“ Zustand ist (aufgrund des sehr hohen Anstellwinkels von 90 Grad). wirklich kugelförmig wären, dann würde diese Komplikation vermieden und die Situation wäre genauso wie die oben gestellte ursprüngliche Frage. So,
Würde bei einem kugelförmigen Auto ein gegebener Seitenwind (der senkrecht zur Straße bläst) eine größere seitliche Kraftkomponente (dh eine Kraftkomponente, die senkrecht zur Straße wirkt) auf das Auto ausüben, wenn das Auto vorwärts fährt, als wenn das Auto geparkt wäre?
Nennen wir einige Zahlen:
Ball fällt mit Momentangeschwindigkeit von 5 Einheiten, keine Vorwärtsbewegung, Widerstandskraft beträgt 25 Einheiten
Ball, der mit einer Momentangeschwindigkeit von 5 Einheiten fällt und sich mit einer Momentangeschwindigkeit von 5 Einheiten vorwärts bewegt, eine Gesamtvektorgröße der Momentangeschwindigkeit von 7,07 Einheiten, eine Gesamtwiderstandsgröße von 50 Einheiten.
Die vertikale Komponente der Widerstandskraft beträgt 50 Einheiten * Sinus 45 Grad = 35,4 Einheiten
Ist das richtig?
In einem Vakuum würden sie mit der gleichen Geschwindigkeit fallen. Unter Berücksichtigung des Luftwiderstands würden sie das wahrscheinlich nicht tun. Die frühen Musketen ohne Gewehr waren auf größere Entfernungen sehr ungenau, weil sie ein rundes Projektil ohne Spin abfeuerten. Jeder Fehler, jede Delle oder Unvollkommenheit würde dazu führen, dass die Kugel aufgrund eines ungleichmäßigen Luftstroms in eine unerwartete Richtung abweicht. Aus diesem Grund waren gezogene Läufe genauer, wenn die Kugel einen Fehler hatte und auf einer Seite mehr Luftwiderstand hatte, da sie sich drehte, bewegte sie sich spiralförmig oder wackelnd in einem viel vorhersehbareren Projektilbogen. Wie für ein kugelförmiges Auto. Es sollte einen sehr ähnlichen Seitenwiderstand haben, egal ob es sich bewegt oder nicht. Beim Vorwärtsbewegen würde es vorne einen höheren Druck haben, aber hinten weniger Druck, so dass sich die gesamte seitliche Kraft ausgleichen sollte.
Ich habe jetzt eine sehr verwandte Antwort gefunden, die die Berechnung am Ende der Frage unterstützt und die Idee unterstützt, dass der von der horizontalen Muskete abgefeuerte Ball länger in der Luft bleibt als der Ball, der aus derselben Höhe fällt, und auch die Idee unterstützt dass ein Seitenwind auf ein vorwärts fahrendes kugelförmiges Auto eine stärkere seitliche Kraftkomponente ausübt als auf dasselbe geparkte Auto. Hier ist es: Windstärke und Widerstandskraft auf ein fallendes Objekt berechnen
In Wahrheit kann der Luftwiderstandsbeiwert einer Kugel aufgrund der Abhängigkeit der Reynolds-Zahl von der Geschwindigkeit nicht als streng konstant angesehen werden, wie in einer anderen verwandten Antwort gezeigt. Finden Sie die Luftwiderstandskraft (Luftwiderstandskraft) für einen beschleunigten Ball? , aber das scheint nichts an der oben genannten grundlegenden Schlussfolgerung zu ändern.
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