قوانين حركة المقذوفات وانواعها

القوة التي تعطي شكل مسار المقذوف المنحني

عندما يُلقى جسيم بشكل غير مباشر بالقرب من سطح الأرض ، فإنه يتحرك على طول مسار منحني تحت تسارع ثابت موجه نحو مركز الأرض ، ويسمى مسار هذا الجسيم بالقذيفة وتسمى الحركة بحركة المقذوفات ، فيما يلي سوف نتناول أهم قوانين حركة المقذوفات وانواعها.

ما هي المقذوفات

المقذوف هو الجسم الذي يلقى في الفضاء إما أفقيا أو بزاوية


حادة تحت تأثير الجاذبية بالقذيفة ، ويسمى المسار الذي يتبعة المقذوف بالمسار.

وعلم المقذوفات هو فرع من الميكانيكا التطبيقية التي تدرس حركة وخصائص سلوك المقذوفات والظواهر المصاحبة لها ، و


الشيء الرئيسي في دراسة المقذوفات هو التحليل الفيزيائي والكيميائي للقذائف والأسلحة النارية وتطورها وقت إطلاق النار ، وكذلك المواد ودرجات الحرارة والقوى والدوران وسلوك المقذوفات.

أنواع المقذوفات

ويمكن معرفة

أهميّة المقذوفات في حياتنا

من خلال التعرف على أهمية كل نوع من أنواع المقذوفات في النقاط التالية :

المقذوفات الداخلية

هي فرع العلم الذي يتعامل مع القذيفة وهي لا تزال في البندقية ، حيث يدرس الطريقة التي يتم بها إطلاق الطاقة الموجودة في المادة الدافعة وتحويلها إلى طاقة حركية تؤدي إلى طرد القذيفة ، وهذا يعني أنه عندما تتلامس إبرة الإيقاع مع مؤخرة الخرطوشة ، يتم تنشيط الخاطف ويولد الاحتراق.

المقذوفات الخارجية

هي فرع العلم الذي يتعامل مع القذيفة بعد أن تزيل الفوهة وطوال فترة طيرانها ، وهي مسؤولة عن دراسة المسار الذي تتبعه المقذوفات بعد ترك فوهة السلاح حتى تصطدم بمادة أخرى ، ومن الضروري استخدام عدة عوامل لدراستها ، مثل قوة الجاذبية الأرضية ، ومقاومة الهواء ، ودوران المقذوف داخل السلاح.

المقذوفات الطرفية

الفرع الذي يتعامل مع التأثير والقوة الممنوحة على الهدف ، وهو مسؤول عن فعل ونتائج المقذوفات أثناء وبعد اصطدامها بجسم أو شيء ، ويتم استخدام هذا النوع بشكل أقل ، لأن البعض لا يمتلكون الأدوات اللازمة لدراسة هذا النوع من المقذوفات.

المقذوفات المقارنة

يتم إجراؤها داخل معمل لمعرفة الحالة المادية للقذائف ، مستندة في دراستها إلى البحث والكشف والمقارنة لكل من الخصائص التي خلفها السلاح الناري في القذيفة والقذيفة .

المقذوفات من المسار

وهي مسؤولة عن إعادة البناء الرسومي لمسار المقذوفة التي اصطدمت بالجسم ، وموقع الضحية والجاني ، والزاوية التي أطلق عليها السلاح ، وكذلك إعادة البناء الكلي لمسرح الجريمة. [1]

حركة المقذوفات

حركة المقذوفات تكون عندما يتحرك جسم في مسار مكافئ ثنائي الأطراف ، وتحدث حركة المقذوفات فقط عندما تكون هناك قوة واحدة مطبقة في البداية ، وبعد ذلك يكون التأثير الوحيد على المسار هو تأثير الجاذبية.

العوامل التي تؤثر على حركة المقذوفات

هناك قوى تؤثر على القذيفة مثل قوة الجاذبية ومقاومة الهواء ، وتختلف مقاومة الهواء لجسم ما اختلافا كبيرا  حيث تعتمد على شكل الجسم والظروف الجوية التي يتم فيها إطلاق الجسم ، فيما يلي نوضح العلاقة بين ارتفاع الإسقاط وحركة المقذوفات :

الجاذبية

تؤثر الجاذبية على الجسم أو الشيء لتمنحه كتلة ، وكلما زاد وزن الجسم ، زاد تأثير الجاذبية عليه ، وسوف تؤثر الجاذبية على القذيفة كما أنها سوف تقلل من الارتفاع الذي يمكن للقذيفة الحصول عليه.

مقاومة الهواء

عندما تتحرك قذيفة في الهواء ، فإنها تتباطأ بفعل مقاومة الهواء وتقلل مقاومة الهواء المكون الأفقي للقذيفة ، ولذلك يكون تأثير مقاومة الهواء صغير جدا ، ولكن إذا كنت ترغب في زيادة المكون الأفقي للقذيفة ، فإن ذلك يرتبط بمقدار مقاومة الهواء الذي يعمل على كتلة المقذوف ، وسطح الجسم ، ونسبة الحجم.

الدوران

سيؤثر مقدار واتجاه الدوران الذي يعمل على قذيفة ، بشكل مباشر على المسافة أثناء السفر.

زاوية الإسقاط

الجسم المسقط بزوايا مختلفة يغطي مسافات


مختلفة ، فعندما يتم إسقاطه أو تحريره بزاوية 30 ، فإنه يجعله في


مسارا مکافئا ، ويغطي مسافة أقل عندما يسقط على 60 ، وعندما

يتم إطلاقه بزاوية 45 ، يصنع

مسارا مكافئا ويغطي أقصى مسافة ، لذا فإن المسافة التي يغطيها


الصراخ ، المطرقة ، الرمح ، القرص وما إلى ذلك تعتمد على الجسم.

ارتفاع الإطلاق

كلما ارتفع مستوى الإطلاق ، زادت المسافة


المقطوعة أثناء الطيران ، وذلك بسبب إطلاق القذيفة لأعلى ، كلما طالت مدة بقاءه في الهواء ، ويعمل المكون الأفقي على المقذوف


فترة أطول.

سرعة الإطلاق (السرعة الابتدائية)

ترتبط السرعة


ارتباطا مباشرا بالمسافة المقطوعة في الرحلة ، وتعتمد سرعة الإطلاق على السرعة الرأسية الأولية وهي السرعة الأفقية الأولية.

وسوف يؤدي


وجود سرعة أفقية أعلى إلى زيادة طول الرحلة وبالتالي المسافة


المقطوعة ، ستكون هذه ميزة في الألعاب الرياضية التي تتطلب


بشكل أساسي مسافات جيدة في الوثب الطويل والقفز في السماء.[2]

قوانين حركة المقذوفات

قانون حساب المسافة

يمكن التعبير عن المسافة الأفقية المقطوعة على أنها:

x = Vx * t، أي t هو الوقت.

يتم وصف المسافة الرأسية من الأرض بواسطة الصيغة y = h + Vy * t – g * t² / 2، حيث g هي تسارع الجاذبية.

قانون حساب السرعة

السرعة الأفقية تساوي Vx.

يمكن التعبير عن السرعة العمودية كـ Vy – g * t.

قانون التسارع

التسارع الأفقي يساوي 0.

التسارع العمودي يساوي -g (لأن الجاذبية تؤثر فقط على القذيفة).

قانون حساب الزمن الكلي للرحلة

تنتهي الرحلة عندما تضرب القذيفة الأرض ، ويمكننا ان نقول ان ما يحدث يكون عندما تكون المسافة العمودية من الأرض تساوي 0.

وفي الحالة التي يكون فيها ارتفاع الأولي هو 0، الصيغة يمكن كتابة على النحو التالي: Vy * t – g * t² / 2 = 0. ثم ، من تلك المعادلة ، نجد أن وقت الرحلة هو:

t = 2 * Vy / g =2 * V * sin(α) / g.

ومع ذلك، إذا تم رمي الكائن من ارتفاع أعلى ، تختلف الصيغة ونحصل على معادلة من الدرجة الثانية إلى حل: h + Vy * t – g * t² / 2 = 0. بعد حل هذه المعادلة ، نحصل على:

t = [V * sin(α) + √((V * sin(α))² + 2 * g * h)] / g

قانون المدى

نطاق المقذوف هو إجمالي المسافة الأفقية المقطوعة خلال زمن الرحلة ، فإذا أطلقنا الكائن من الأرض (الارتفاع المبدئي = 0) ، فيمكننا كتابة الصيغة على هذا النحو:

R = Vx * t = Vx * 2 * Vy / g ، ويمكن أيضًا تحويلها إلى الشكل:

R = V² * sin(2α) / g

وتختلف الصيغة بالنسبة للارتفاع المبدئي الذي يختلف عن 0 ، حيث نحتاج بعد ذلك إلى استبدال الصيغة الطويلة من الخطوة السابقة على النحو التالي t:

R = Vx * t = V * cos(α) * [V * sin(α) + √(V * sin(α))² + 2 * g * h)] / g

قانون حساب أقصى ارتفاع

عندما يصل المقذوف إلى أقصى ارتفاع ، يتوقف عن التحرك ويبدأ في السقوط ، وهذا يعني أن مكون سرعته العمودية يتغير من موجب إلى سالب – ، وإنه يساوي 0 للحظة وجيزة في كل مرة (Vy=0).

إذا Vy – g * t(Vy=0) = 0، يمكننا إعادة صياغة هذه المعادلة إلى t(Vy=0) = Vy / g.

نجد المسافة العمودية من الأرض في ذلك الوقت: hmax = Vy * t(vy=0) – g * (t(Vy=0))² / 2 = Vy² / (2 * g) = V² * sin(α)² / (2 * g)

وفي حالة إطلاق قذيفة أعلى من نقطة الارتفاع الأولي h، نحتاج ببساطة إلى إضافة هذه القيمة إلى الصيغة النهائية: hmax = h + V² * sin(α)² / (2 * g.

[3]