Още от древни времена човечеството се опитва да постигне победа при сблъсък с врага на максимално възможно разстояние, за да не унищожи собствените си воини. Прашки, лъкове, арбалети, после оръдия, сега ракети, снаряди и бомби - всички те се нуждаят от точно изчисление на балистичната траектория. И ако със старото военно „оборудване“беше възможно да се проследи визуално точката на удар, което направи възможно да се изучава и стреля по-точно следващия път, то в съвременния свят точката на дестинация обикновено е толкова далеч, че е просто невъзможно е да се види без допълнителни устройства.
Какво е балистична траектория
Това е пътят, който някой обект преодолява. Трябва да има определена начална скорост. Влияе се от въздушното съпротивление и гравитацията, което изключва възможността за движение по права линия. Дори в космоса такава траектория ще бъде изкривена под въздействието на гравитацията на различни обекти, макар и не толкова значително, колкото на нашата планета. Ако не вземете предвид съпротивлението на въздушните маси, тогава най-вече такъв процес на движение ще прилича на елипса.
Друга вариант е хипербола. И само в някои случаи това ще бъде парабола или кръг (при достигане на втората и първата космическа скоростсъответно). В повечето случаи такива изчисления се извършват за ракети. Те са склонни да летят в горните слоеве на атмосферата, където влиянието на въздуха е минимално. В резултат на това най-често балистичната траектория все още прилича на елипса. В зависимост от много фактори, като скорост, маса, тип атмосфера, температура, въртене на планетата и т.н., отделните части от пътя могат да приемат различни форми.
Изчислете балистична траектория
За да се разбере къде точно ще падне освободеното тяло, се използват диференциални уравнения и методът на числено интегриране. Уравнението на балистичната траектория зависи от много променливи, но има и определена универсална версия, която не дава необходимата точност, но е напълно достатъчна за пример.
y=x-tgѲ0-gx2/2V0 2-Cos2Ѳ0, където:
- y е максималната височина над земята.
- X е разстоянието от началната точка до момента, в който тялото достигне най-високата точка.
- Ѳ0 – ъгъл на хвърляне.
- V0 – начална скорост.
Благодарение на тази формула става възможно да се опише балистична траектория на полет в безвъздушно пространство. Той ще се окаже под формата на парабола, което е типично за повечето възможности за свободно движение при такива условия и при наличие на гравитация. Могат да се разграничат следните характерни черти на такава траектория:
- Най-оптималният ъгъл на повдигане замаксималното разстояние е 45 градуса.
- Обектът има еднаква скорост на движение както в момента на изстрелване, така и в момента на кацане.
- Ъгълът на хвърляне е същият като ъгъла на падане.
- Обектът достига върха на траекторията точно по същото време, след което след това пада.
В по-голямата част от изчисленията от този вид е обичайно да се пренебрегва съпротивлението на въздушните маси и някои други фактори. Ако те се вземат предвид, тогава формулата ще се окаже твърде сложна и грешката не е толкова голяма, че да повлияе значително на ефективността на попадението.
Разлики от плоския
Това име означава друг вариант на пътя на обекта. Плоска и балистична траектория са донякъде различни понятия, въпреки че общият принцип е един и същ за тях. Всъщност този тип движение предполага максимално възможно движение в хоризонталната равнина. И по целия път обектът поддържа достатъчно ускорение. Балистичната версия на движението е необходима за придвижване на дълги разстояния. Например, плоската траектория е най-важна за куршум. Тя трябва да лети достатъчно право възможно най-дълго и да пробие всичко, което й се изпречи. От друга страна, ракета или снаряд от оръдие нанася максимални щети точно в края на движението, като набира максималната възможна скорост. Между движенията си те не са толкова смазващи.
Модерна употреба
Балистичентраекторията се използва най-често във военната сфера. Ракети, снаряди, куршуми и така нататък - всички те летят далеч и за точен изстрел трябва да вземете предвид много променливи. Освен това космическата програма се основава и на балистика. Без него е невъзможно точното изстрелване на ракета, така че в крайна сметка да не падне на земята, а да направи няколко завъртания около планетата (или дори да се откъсне от нея и да отиде по-далеч в космоса). По принцип почти всичко, което може да лети (независимо как го прави), е свързано по някакъв начин с балистична траектория.
Заключение
Възможността за изчисляване на всички елементи и стартиране на всеки обект на правилното място е изключително важна в съвременното време. Дори и да не вземете военните, които традиционно се нуждаят от такива способности повече от всеки друг, пак ще има много доста цивилни приложения.
