Александр Волков - Артиллерия

Рис. 134. Так летел бы снаряд, если бы стволу орудия придали горизонтальноеположение

Снаряд, брошенный со скоростью 600–700 метров в секунду, при горизонтальном положении ствола пролетит до падения на землю всего лишь метров 300.

Теперь произведите выстрел под углом бросания в 3 градуса.

Линия бросания пойдет уже не горизонтально, а под углом в 3 градуса к горизонту (рис. 135).

По нашим расчетам, снаряд, вылетевший со скоростью 600 метров в секунду, должен был бы через секунду подняться уже на высоту 30 метров, но сила тяжести отнимет у него 5 метров подъема, и на самом деле снаряд окажется на высоте 25 метров над землей. Через 2 секунды снаряд, не будь силы тяжести, поднялся бы уже на высоту 60 метров, на самом же деле сила тяжести отнимет на второй секунде полета еще 15 метров, а всего 20 метров. К концу второй секунды снаряд окажется на высоте 40 метров. Если продолжим расчеты, они покажут, что уже на четвертой секунде снаряд не только перестанет подниматься, но начнет опускаться все ниже и ниже. И к концу шестой секунды, пролетев 3600 метров, снаряд упадет на землю (см, рис. 135).

Расчеты для выстрела под углом бросания 6 градусов похожи на те, которые мы только что делали, но считать придется много дольше: снаряд будет лететь 12 секунд и пролетит 7200 метров.

Рис. 135. Траектория снаряда в безвоздушном пространстве при угле бросания,равном 3 градусам

Вы нашли правило: чем больше угол бросания, тем дальше летит снаряд.

Но этому увеличению дальности есть предел: дальше всего снаряд летит, если его бросить под углом 45 градусов (рис. 136).

Если еще увеличивать угол бросания, снаряд будет забираться все выше, но зато падать он будет все ближе.

Само собою разумеется, что дальность полета будет зависеть не только от угла бросания, но и от скорости: чем больше начальная скорость снаряда, тем дальше он упадет при прочих равных условиях.

Рис. 136. Угол наибольшей дальности и траектории при стрельбе под разнымиуглами бросания

Например, если бросить снаряд под углом 6 градусов со скоростью не 600, а 170 метров в секунду, то он пролетит не 7200 метров, а всего лишь 570.

Остается только проверить теперь эти вычисления на опыте.

Итак, проделаем опыт. Зарядим орудие таким зарядом, который выбрасывает 152–миллиметровый снаряд с начальной скоростью 170 метров в секунду. При угле бросания 20 градусов снаряд по расчетам должен пролететь 1900 метров. Приблизительно столько пролетит он и на самом деле, – расчеты подтвердились. '

Повторим теперь наш опыт с другим орудием. Зарядим 76–миллиметровую пушку, снаряд которой имеет скорость около &80 метров в секунду, и выстрелим так, чтобы угол бросания был равен тем же 20 градусам.

Мы ожидаем, что снаряд пролетит очень большое расстояние – 30 300 метро©. А на самом деле снаряд упадет на расстоянии всего лишь 10 015 метров от орудия (рис. 137).

Вы недоумеваете. В чем дело? Неужели на этот раз мы ошиблись в расчетах?

Нет, расчеты верны. Но они неполны: мы считали, что на летящий снаряд действует только сила тяжести. Это было бы верно, если бы мы стреляли в безвоздушном пространстве. А при полете снаряда в воздухе возникает еще одна сила, которую нельзя сбросить со счета: это – сила сопротивления воздуха (рис. 138).

Сопротивление воздуха резко возрастает, когда увеличивается скорость движущегося тела.

Когда вы идете пешком, вы вовсе не чувствуете сопротивления воздуха. Но попробуйте сесть в открытый автомобиль и развить скорость хотя бы 60 километров в час, то есть всего лишь около 17 метров в секунду, и вы почувствуете, как даже в самый тихий день сильный "ветер" начнет трепать ваши волосы, срывать фуражку с головы. А если вы высунетесь во время полета из кабины даже учебного самолета, летящего со скоростью всего лишь около 70 метров в секунду, то страшный "ураган" начнет так хлестать вам в лицо, что не даст и смотреть: придется надеть авиационные очки.

Рис. 137. Как летел бы снаряд в безвоздушном пространстве и как он летитв воздухе

Так же обстоит дело и со снарядом. Если выстрелить из орудия, бросающего снаряд с небольшой скоростью, то сопротивление воздуха полету такого снаряда будет ничтожно, оно почти не отразится на его полете. Так и случилось со снарядом при первом опыте. Но положение резко изменится, если выстрелить снарядом, который летит со скоростью 680 метров в секунду – почти в 10 раз быстрее учебного самолета; представьте же себе, как сопротивляется воздух полету этого снаряда! Именно из–за сопротивления воздуха наш снаряд и пролетел не 30 300 метров, а всего лишь 10 015. Очевидно, в этом случае нельзя уже не считаться с огромной силой, которая втрое уменьшила дальность полета снаряда.

Рис. 138. Силы, действующие на снаряд во время полета

Почему же воздух тормозит снаряд? Потому что воздух, как и всякое другое вещество, обладает определенной плотностью. Он состоит из бесчисленного количества частиц. Снаряд расходует часть своей энергии на то, чтобы растолкать частицы воздуха, мешающие его полету.

Посмотрите с высокого берега на быстро идущую яхту (рис. 139). Впереди яхты образуется волна, которая, огибая носовую часть яхты, расходится вправо и влево от нее и долго держится на поверхности воды. Она тем выше, чем больше скорость яхты.

Рис. 139. Быстро идущая яхта создает две волны – носовую и кормовую

За кормой вытесненная яхтой вода стремится занять место, освободившееся после того, как яхта прошла.

И за кормой также тянутся длинные волны вправо и влево.

Нечто подобное происходит и в воздухе во время полета снаряда (рис. 140). Перед его головной частью образуется уплотнение воздуха. От этого уплотнения расходится во все стороны головная волна. Позади летящего снаряда образуется зона разреженного воздуха: пустота, которую оставил позади себя снаряд, вытолкнувший частицы воздуха, еще не успевает заполниться. Частицы воздуха несутся со всех сторон в эту пустоту, стремясь ее заполнить. Образуются завихрения. За дном снаряда тянется хвостовая волна.