Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Зымыранның ену тереңдігі Зымыранның соққы тереңдігі - ол тоқтағанға дейін нысанаға енетін қашықтық. Физик Исаак Ньютон бұл идеяны жоғары жылдамдықпен ұшып бара жатқан снарядтардың соққы тереңдігін шамамен анықтау үшін әзірлеген.
Depth of projectile penetration
The impact depth of a projectile is the distance it penetrates into a target before coming to a stop. The physicist Sir Isaac Newton first developed this idea to get rough approximations for the impact depth for projectiles traveling at high velocities.
Нютонның соққы тереңдігіне арналған шамалауы
Ньютонның жоғары жылдамдықтағы снарядтардың соққы тереңдігіне қатысты шамалауы тек импульсті қарастыруға негізделген. Ол соққылаушының кинетикалық энергиясы қайда кететіні туралы ештеңе айтпайды, сондай-ақ снаряд тоқтатылғаннан кейін импульске не болатыны туралы ештеңе айтылмаған. Негізгі идея қарапайым: соққылаушы белгілі бір импульсті алып жүреді. Импакторды тоқтату үшін бұл импульсті басқа массаға беру керек. Импактордың жылдамдығы өте жоғары болғандықтан, мақсатты материалдың ішіндегі үйлесімділік назардан тыс қалуы мүмкін, импульс тек импактордың алдындағы материалға (массаға) ғана берілуі мүмкін, ол импактордың жылдамдығымен итермеленеді. Егер соққылаушы осы жылдамдықпен өз массасына тең массаны итерсе, оның бүкіл импульсі оның алдындағы массаға ауысады және соққылаушы тоқтатылады. Цилиндрлі соққылаушы үшін ол тоқтаған кезде, ол өзінің ұзындығына тең тереңдікке еніп, нысанаға қатысты салыстырмалы тығыздығына көбейеді. Бұл тәсіл тек нысананың немесе соққылаушы материалдың ішіндегі дыбыс жылдамдығынан аз жылдамдықтың тар диапазоны үшін жарамды. Егер соққы жылдамдығы нысананың немесе соққылаушы материалдың ішіндегі дыбыс жылдамдығынан жоғары болса, соққы шағылымы материалдың сынуына әкеледі, ал жоғары жылдамдықта газ сияқты әрекет етеді, бұл нысана мен соққылаушы материалдың тез шығарылуына және кратердің пайда болуына әкеледі. Кратер тереңдігі соққылаушы және нысананың материалдық қасиеттеріне, сондай-ақ соққы жылдамдығына байланысты. Әдетте, әсер ету жылдамдығы жоғары болса, кратер тереңдігі де жоғары болады.
Newton's approximation for the impact depth for projectiles at high velocities is based only on momentum considerations. Nothing is said about where the impactor's kinetic energy goes, nor what happens to the momentum after the projectile is stopped. The basic idea is simple: The impactor carries a given momentum. To stop the impactor, this momentum must be transferred onto another mass. Since the impactor's velocity is so high that cohesion within the target material can be neglected, the momentum can only be transferred to the material (mass) directly in front of the impactor, which will be pushed at the impactor's speed. If the impactor has pushed a mass equal to its own mass at this speed, its whole momentum has been transferred to the mass in front of it and the impactor will be stopped. For a cylindrical impactor, by the time it stops, it will have penetrated to a depth that is equal to its own length times its relative density with respect to the target material. This approach is only valid for a narrow range of velocities less than the speed of sound within the target or impactor material. If the impact velocity is greater than the speed of sound within the target or impactor material, impact shock causes the material to fracture, and at higher velocities to behave like a gas, causing rapid ejection of target and impactor material and the formation of a crater. The depth of the crater depends on the material properties of impactor and target, as well as the velocity of impact. Typically, greater impact velocity means greater crater depth.
Қолданбалар
Атыс: Толық металл атушы ұшақтар өте жоғары тығыздықтағы материалдан, мысалы, ураннан (19,1 г/см3) немесе қорғасыннан (11,3 г/см3) жасалуы керек. Ньютонның болжамына сәйкес, ураннан жасалған металл снаряд өзінің бойындағы болат броньдан 2,5 есе ұзындықты ашады. Пішінді заряд, базука: пішінді зарядтың (танкқа қарсы) болат табақтарды тесуі үшін жарылыс ұзын ауыр металл ұшқышын тудыруы өте маңызды (танкқа қарсы қолданылатын пішінді зарядта жарылыс конус пішінді металл қабығынан жоғары жылдамдықты металл ұшқышын тудырады). Бұл ұшқышты Ньютонның шамалауының соққышы ретінде қарастыруға болады. Метеорит: Ауа қысымынан шығатын қорытынды бойынша атмосферадағы материал шамамен 10 м суға тең. Мұздың тығыздығы сумен бірдей болғандықтан, ғарыштан 15 км/с жылдамдықпен ұшып келе жатқан мұздың текшесі жер бетіне жоғары жылдамдықпен жету үшін 10 м ұзындықта болуы керек. Кішірек мұз түйіршігі соңғы жылдамдыққа дейін баяулайды. Алайда, үлкен мұз түйіршігі өте төмен бұрышпен кірсе, атмосфераны көп тесуі керек болған жағдайда, оның жылдамдығы да баяулауы мүмкін. Ұзындығы 1,3 м темір метеорит атмосфераны тесіп өтеді; кішігірім метеорит ауамен баяулап, жерге соңғы жылдамдықпен түседі. Бункерлерді бұзатын соққылаушы: ядролық оқ-дәрілердің орнына қатты соққылаушыларды жер астындағы бункерлерге ену үшін қолдануға болады. Ньютонның болжамына сәйкес, ураннан жасалған оқ (19 г/см3 тығыздығы) жоғары жылдамдықпен және 1 м ұзындықта 6 м тау жынысы (3 г/см3 тығыздығы) арқылы өтіп, тоқтап қалады.
Projectile: Full metal projectiles should be made of a material with a very high density, like uranium (19.1 g/cm3) or lead (11.3 g/cm3). According to Newton's approximation, a full metal projectile made of uranium will pierce through roughly 2.5 times its own length of steel armor. Shaped charge, bazooka: For a shaped charge (anti tank) to pierce through steel plates, it is essential that the explosion generates a long heavy metal jet (in a shaped charge for anti tank use, the explosion generates a high speed metal jet from the cone shaped metal lining). This jet may then be viewed as the impactor of Newton's approximation. Meteorite: As may be concluded from the air pressure, the atmosphere's material is equivalent to about 10 m of water. Since ice has about the same density as water, an ice cube from space travelling at 15 km/s or so must have a length of 10 m to reach the surface of the earth at high speed. A smaller ice cube will be slowed to terminal velocity. A larger ice cube may also be slowed, however, as long as it comes in at a very low angle and thus has to pierce through a lot of atmosphere. An iron meteorite with a length of 1.3 m would punch through the atmosphere; a smaller one would be slowed by the air and fall at terminal velocity to the ground. Impactor, bunker buster: Solid impactors can be used instead of nuclear warheads to penetrate bunkers deep underground. According to Newton's approximation, a uranium projectile (density 19 g/cm3) at high speed and 1 m in length would punch its way through 6 m of rock (density 3 g/cm3) before coming to a stop.