Je známo, že kulky se mohou odrazit od vodní plochy. Je za to zodpovědné povrchové napětí, nebo je to stejné chování, jaké vidíme, když se asteroid odrazí od atmosféry? Nemyslím si, že povrchové napětí má něco společného, ale hádám se s někým, kdo nesouhlasí. Myslím, že hlavním faktorem je hustota vody ve vztahu ke vzduchu a hustota střely.
Komentáře
- No dobře, ' přehrady na přehrady …
- Lze také přeskočit ploché oblázky na vodě na pláži. Vzpomínám si, že jsem měřil 14 skoků na střep ze střešní tašky. Myslím, že to má co do činění se všemi: úhlem dopadu, rychlostí a hustotou materiálu (plyn v případě asteroidů, ale jdou velmi rychle).
- Ahoj Johne fyzice SE! Můj odhad je, že to bude těžké vypočítat (jako všechny otázky týkající se střel zasažených něčím), ale intuitivně s vysokou hustotou a rychlostí zvuku není povrchové napětí s největší pravděpodobností důležité. Experiment však bude snadný, vezměte si trochu čisticího prostředku a zkuste to.
- Když přehradníci experimentovali s odrážením bomb, došlo k dvěma závěrům: relativní rychlost (vodní projektil) musí být dostatečně velká a úhel musí být dostatečně malý. Ve skutečnosti před házením roztočili bomby. Nejsem si však jistý, jak to může souviset s povrchovým napětím.
- @Pygmalion Pokud by neexistoval žádný povrch, o který povrchové napětí zajišťuje, že existuje, nemohl by existovat žádný ricochet?
Odpověď
Mechanismus je vysvětlen např. v W. Johnson, Int. J. Impact Engng, sv. 21, č. 1-2, str. 15-24 a 25-34. 1998.
K odvození přibližného Birkhoffova vzorce pro kritický úhel ricochetu pro sférický projektil se používají následující hlavní předpoklady:
(i) Tlak $ p $ na sférický povrch prvek podél jeho vnější nakreslené normály je $ \ rho u ^ 2/2 $; u je dopředná rychlost koule vyřešená podél normálu.
(ii) Tlak působí pouze na ty části koule, které jsou ponořeny pod nerušený povrch vody. Má se za to, že účinek stříkajícího na kouli nepřispívá k žádnému tlaku.
Domnívám se tedy, že povrchové napětí je zanedbatelné.
Odpovědět
Nemá to nic společného s povrchovým napětím (alespoň u velkých objektů).
Je to prostě síla potřebná k urychlení vody z cesty, aby objekt mohl dřez.
Představte si kulku, která se odrazí od jiné kulky, nebo kovové brnění. Není problém to akceptovat, jsou to jen Newtonovy zákony a hybnost. voda ve studni má také hmotnost a potřebuje sílu, aby ji zrychlila přesně stejným způsobem – jediný rozdíl v odrážení střely, kamene nebo bomby je rychlost a úhel a kolik vody potřebujete k pohybu a jak rychle .
Nejsem si jistý, při jaké rychlosti / tlaku se stane viskozita faktorem, zkusil už někdo sklízet kameny ze super tekutého hélia?
Komentáře
- Aby Myši Busters zdůraznil váš skvělý názor na setrvačnost posunutí, provedl epizodu, kdy porovnával moderní pušky s mušketami pro občanskou válku pro střelbu na lidi plavající se pod vodou. Jednoznačný výsledek: Masketa pro občanskou válku byla pro plavce smrtící, moderní puška neškodná. Proč? Protože moderní střely se pohybovaly tak rychle, že se voda ve srovnání pohybovala spíše jako pevná látka než kapalina, což způsobilo, že se kulka sama zničila. Mnohem pomalejší kulka občanské války poskytovala vodě před ní dostatek času přesunout se z cesty a umožnit kulce jít mnohem dále. (pěkná otázka He-4, BTW!)
- Když jsem studoval dynamiku tekutin (na kterou jsem ' většinou zapomněl), objevilo se něco, co se jmenovalo Reynolds Číslo , vztahující se setrvačnost k viskózním silám.
- Myslím, že problém s touto odpovědí je tento koncept pohybu vody " způsob " a " jak rychlý. " Pokud hodíte baseball na velmi tlustý kus skla a odrazí ho ' není přesné říci, že molekuly skla nemohly ' dostatečně rychle z cesty vyjít. Vypadá to spíše na problém pružnosti kolize.
- @John – myslím, že elastická kolize s oknem se liší od zpětného rázu z kapaliny. Při velmi vysoké rychlosti nebo s nenewtonskou tekutinou může být zpětný ráz pružný a chovat se velmi podobně jako sklo – ale myslím, že při rychlosti skimmingových kamenů je užitečnější myslet na ' z hlediska hybnosti je to hračka s kolébkou newtonů
- @MartinBeckett – souhlasím. Chtěl jsem říci, že tento koncept částic, které nejsou schopny dostat se " z cesty " dostatečně rychle, se zdá být nesprávný.Vzhledem k dostatku energie se částice bude pohybovat z cesty téměř rychlostí světla. Nezdá se to ' jako velmi vědecké vysvětlení.
Odpověď
Jako částicový fyzik to vidím jako polopružný rozptyl, kde musí do řešení vstoupit rychlost a úhel dopadu a soudržnost média.
Je-li to těleso, který má vysokou soudržnost, je vysoká pravděpodobnost, že se odrazí / poloelasticky rozptýlí.
Asteroid, který se pohybuje na vrcholu atmosféry, potřebuje velmi vysokou rychlost a malý úhel pastvy.
Kapaliny jsou mezi nimi, v závislosti na uvedených proměnných.
Očekávám, že na mikroskopické úrovni vidí elektrony střely v daném úhlu a rychlosti projekci elektronů povrchu jako neproniknutelné kontinuum , srovnatelný s tím, který běžně představují pevné látky.
Komentáře
- Odtrhl by se jediný elektron, když by vstoupil do média, které brání jeho rychlosti? Možná skupina elektronů se chová jako a puls jednotlivých elektronů. Někteří by se rozptýlili rozptýleně a někteří by se lámali. Ale protože jsou vázané, místo rozptylu máte rozptylované molekuly vody a lámou se elektrony v kulce. Dává to smysl?
- @John Více či méně. Rozptylují se kolektivně jako součást pevné střely. Molekuly vody musí pro deltu (čas) vypadat jako pevná látka. A je to odraz, nikoli lom. elektron, který se chová jako vlna, by se lámal, jak by cestoval ze vzduchu do vody. A možná by kulka mohla být viděna jako skupina elektronů (pulsů) chujících se jako vlna odrážející se, když se úhel dopadu rovná úhlu lomu.
- lom je, když paprsek vstupuje do vody. Odraz, když je rozptýlen. Jediný elektron by kvantově mechanicky měl určitou pravděpodobnost vstupu do vody, lomu a části odrazu. Opět by to záleželo na úhlu dopadu, rychlosti elektronu a hustotě média, do kterého dopadá. Elektrony na povrchu střely uvidí kolektivní pole z povrchu kapaliny a střela se buď odrazí, nebo pronikne. Jste zmateni " celkovým vnitřním odrazem "? en.wikipedia.org/wiki/Total_reflection
Odpověď
Je asi nejjednodušší to pochopit, pokud si myslíte, že se kulka pohybuje dvěma samostatnými směry, horizontálním a vertikálním. Kulka se pohybuje pomalu nahoru nebo dolů do vody, zatímco v této hloubce se pohybuje horizontálně na velkou vzdálenost rychlostí, narazí na značné množství vodní hmoty, která bude vyhozena jako reakce, výsledkem celkové hybnosti této hmoty je trajektorie se odráží. Voda proto dodává dynamiku potřebnou k vychýlení pomalejší vertikální složky.