Введение

Объект, приводимый в движение в воздухе.

Снаряд – это объект, который приводится в движение посредством приложения внешней силы, а затем свободно перемещается под воздействием гравитации и сопротивления воздуха. Хотя любые объекты, движущиеся в пространстве, можно считать снарядами, они наиболее часто встречаются в военной сфере и спорте (например, брошенный бейсбольный мяч, ударенный ногой футбольный мяч, выпущенная пуля, выпущенная стрела, камень, выпущенный из катапульты). В баллистике математические уравнения движения используются для анализа траекторий снарядов на этапах запуска, полета и столкновения.

Мотивная сила

В рога́тках и пневмати́ческих винтовках используются сжа́тые га́зы, в то время как в большинстве других пистоле́тов и пу́шек используются расширя́ющиеся га́зы, выделя́емые при внезапных хими́ческих реакциях за счёт пропелле́нтов, таких как бездымный поро́х. Легкие газо́вые пу́шки использу́ют комбина́цию этих механизмов. Рельсотро́ны использу́ют электромагни́тные поля́ для обеспе́чения постоянного ускорения на всей длине устройства, значительно увеличивая нача́льную скорость снаряда. Некоторые снаря́ды обеспечи́вают движе́ние во вре́мя полёта с помощью раке́тного или реакти́вного двига́теля. В вое́нной терминологии раке́та – неуправля́емая, а раке́та (управля́емая) – управля́емая. Обрати́те внима́ние на два зна́чения слова "раке́та" (оружие и двига́тель): МБР – управля́емая раке́та с раке́тным двига́телем. Взрыв, произведённый с использованием оружия или без него, заставля́ет обло́мки вести себя как мно́жество высокоскоростных снаря́дов. Взрывча́тое оружие или у́стройство также может быть спроекти́ровано для созда́ния мно́жества высокоскоростных снаря́дов при разруше́нии его корпуса; это корре́ктно называ́ется оско́лками.

В спорте

В движении снаряда наиболее важной силой, действующей на снаряд, является сила, приводящая его в движение. В данном случае, силами, приводящими в движение, являются мышцы, действующие на мяч, чтобы придать ему скорость, и чем больше приложенная сила, тем больше сила, приводящая в движение, а значит, снаряд (мяч) пролетит дальше. См. бросок, боулинг.

Ракетные снаряды

Многие снаряды, например, артиллерийские снаряды, могут нести взрывчатый заряд или другое химическое или биологическое вещество. Помимо взрывного заряда, снаряд может быть сконструирован для нанесения особого урона, например, для вызывания пожара (см. также ранние образцы теплового оружия) или отравления (см. также яды для стрел).

Типичные скорости снаряда

Скорость снаряда, удельная кинетическая энергия (Дж/кг) (м/с) (км/ч) (фут/с) (миль/ч)
Падающий объект с высоты 1 м (в вакууме, на поверхности Земли) 4,43 15,948 14,5 9,9 9,8
Падающий объект с высоты 10 м (в вакууме, на поверхности Земли) 14 50,4 46 31 98
Брошенный дубинка (опытный метатель) 40 144 130 90 800
Падающий объект с высоты 100 м (в вакууме, на поверхности Земли) 45 162 150 100 980
Усовершенствованный (гибкий) метательный дротик (опытный метатель) 45 162 150 100 1000
Шайба для хоккея (бросок, профессиональный игрок) 50 180 165 110 1300
Арбалетный болт с усилием натяжения 80 фунтов 58 208,8 190 130 1700
Боевая стрела, выпущенная из средневекового боевого лука с усилием 150 фунтов 63 228,2 208 141 2000
Тупая ударная ракета, выпущенная из гранатомета 40 мм 87 313,2 285 194,6 3785
Шарик для пейнтбола, выпущенный из маркера 91 327,6 300 204 4100
Арбалетный болт с усилием натяжения 175 фунтов 97 349,2 320 217 4700
Пуля 6 мм Airsoft 100 360 328 224 5000
Шарик для пневматической винтовки 4,5 мм 150 540 492 336 11000
Пуля для пневматического пистолета .177" (пневматическая винтовка с большой мощностью) 305 878,4 1000 545 29800
9×19 мм (пуля от пистолета) 340 1224 1116 761 58000
12,7×99 мм (пуля от крупнокалиберного пулемета) 800 2880 2625 1790 320000
Немецкая Tiger I 88 мм (танковый снаряд Pzgr. 39 APCBCHE) 810 2899 2657 1812 328050
5,56×45 мм (стандартный патрон, используемый во многих современных винтовках) 920 3312 3018 2058 470000
20×102 мм (стандартный американский артиллерийский снаряд, используемый в авиационных пушках) 1039 3741 3410 2325 540000
25×140 мм (APFSDS, бронебойный подкалиберный снаряд) 1700 6120 5577 3803 1400000
2 кг вольфрамовый снаряд (из экспериментальной рельсотронной пушки) 3000 10800 9843 6711 4500000
Головная часть МБР 4000 (до) 14000 (до) 13000 (до) 9000 (до) 8000000
Снаряд легкой газовой пушки 7000 (до) 25000 (до) 23000 (до) 16000 (до) 24000000
Спутник на низкой околоземной орбите 8000 29000 26000 19000 32000000
Экзосферный перехватчик ~10000 ~36000 ~33000 ~22000 ~50000000
Снаряд (например, космический мусор) и цель, оба на низкой околоземной орбите 0–16000 ~58000 ~53000 ~36000 ~130000000
Частица 7 ТэВ в Большом адронном коллайдере 299792455 1079252839 983571079 670616536 ~6.7 × 1020

Уравнения движения

Объект, брошенный под углом к горизонту, обладает как вертикальной, так и горизонтальной составляющими скорости. Вертикальная составляющая скорости на оси y задается как , а горизонтальная составляющая скорости – . Существуют различные расчеты для снарядов, выпущенных под определенным углом:

1. Время достижения максимальной высоты. Обозначается как , это время, необходимое снаряду для достижения максимальной высоты от плоскости броска. Математически это выражается как , где = ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²), = начальная скорость (м/с) и = угол между траекторией снаряда и горизонтальной осью. 2. Время полета: это общее время, в течение которого снаряд находится в полете и возвращается на ту же плоскость, с которой был произведен бросок. Математически это выражается как . 3. Максимальная высота: это наибольшая высота, достигнутая снарядом, или максимальное перемещение по вертикальной оси (оси y), пройденное снарядом. Она выражается как . 4. Дальность: Дальность полета снаряда – это горизонтальное расстояние, пройденное снарядом (по оси x). Математически дальность максимальна при угле = 45°, то есть .