Zákon zachování hybnosti. Newtonovy pohybové zákony, hybnost

Transkript

1 Zákon zachování hybnosti Newtonovy pohybové zákony, hybnost

2 O čem to bude Spočítáme změnu hybnosti střelce po té, co vystřelí několik střel. 2/42

3 O čem to bude Spočítáme změnu hybnosti střelce po té, co vystřelí několik střel. Porovnáme změnu hybnosti vystřelené kulky s hybností zahozeného předmětu. 3/42

4 O čem to bude Spočítáme změnu hybnosti střelce po té, co vystřelí několik střel. Porovnáme změnu hybnosti vystřelené kulky s hybností zahozeného předmětu. Ukážeme si filmový trik. 4/42

5 O čem to bude Spočítáme změnu hybnosti střelce po té, co vystřelí několik střel. Porovnáme změnu hybnosti vystřelené kulky s hybností zahozeného předmětu. Ukážeme si filmový trik. A přidám i něco pro fanoušky Supermana. 5/42

6 Uvedení do situace Jiří Kulhánek, STRONCIUM «Potřebuju snížit rychlost a zároveň prosvištět před Měsícem, aby mne jeho gravitační pole zpomalilo a obtočilo dokola, ne vykoplo dál. Mohl bych se svléci ze skafandru, rozebrat ho, a jednotlivé kusy házet pod patřičným úhlem. Jenže z výpočtu své síly a hmoty skafandru jsem došel k závěru, že když už daleký vesmír, tak oblečený. Je to hloupé, ale ve vzduchoprázdné beztíži se zákonu akce a reakce díváte do očí až příliš zpříma - můžete kraulovat jak diví, můžete tančit dervišské tance - pořád Magellan. Další možnost je samozřejmě beretta - sice nevím, jakou přesně energii mi zpětný ráz předá, ale kope pěkně.» 6/42

7 Uvedení do situace Jiří Kulhánek, STRONCIUM «Brzdit se nedá ani moc brzo, ani moc pozdě; k tomu jsem potřeboval zjistit, jak přesně mne zpomalí jedna rána - znovu tedy zaměřovací systémy, vyhodnocení těžiště, okamžiku, směru a Letěl jsem dál, zaměřovací systémy měřily úhly a já počítal, o kolik mne to zpomalilo. Hmmm. Došel jsem k závěru, že když v přesně daném časovém rozmezí vystřelím přesně daným směrem přesný počet nábojů (přesně řečeno sedmnáct), přejdu na sestupnou dráhu a možná se o Měsíc ani moc nerozmáznu.» 7/42

8 Obrázek Ilustrace, zdroj Andrea Brázdová 8/42

9 Uvedení do situace Film Total Recall z roku /42

10 Diskuse Je nutné si uvědomit, že hlavní hrdina nesmí střílet, jak se mu zachce, musí vystřelit pouze v takovém směru, v němž pomyslná přímka trajektorie střely bude procházet jeho těžištěm. 10/42

11 Diskuse Je nutné si uvědomit, že hlavní hrdina nesmí střílet, jak se mu zachce, musí vystřelit pouze v takovém směru, v němž pomyslná přímka trajektorie střely bude procházet jeho těžištěm. V opačném případě by došlo k nežádoucí rotaci. Výstřelem, jehož směr by byl mimo těžiště, by došlo k vytvoření momentu setrvačnosti a hrdina by se začal točit. 11/42

12 Diskuse Je nutné si uvědomit, že hlavní hrdina nesmí střílet, jak se mu zachce, musí vystřelit pouze v takovém směru, v němž pomyslná přímka trajektorie střely bude procházet jeho těžištěm. V opačném případě by došlo k nežádoucí rotaci. Výstřelem, jehož směr by byl mimo těžiště, by došlo k vytvoření momentu setrvačnosti a hrdina by se začal točit. V uvedené filmové ukázce je tento fakt ignorován. 12/42

13 Diskuse Změnu hybnosti budeme odhadovat na ukázce z knihy, protože si nejsem jist typem zbraně a hmotností střel ve filmové ukázce, také se mi nepodařilo spočítat počet vystřelených střel ve filmové ukázce. 13/42

14 Diskuse Změnu hybnosti budeme odhadovat na ukázce z knihy, protože si nejsem jist typem zbraně a hmotností střel ve filmové ukázce, také se mi nepodařilo spočítat počet vystřelených střel ve filmové ukázce. Hmotnost střel vzhledem k hmotnosti hrdiny zanedbáme. 14/42

15 Diskuse Změnu hybnosti budeme odhadovat na ukázce z knihy, protože si nejsem jist typem zbraně a hmotností střel ve filmové ukázce, také se mi nepodařilo spočítat počet vystřelených střel ve filmové ukázce. Hmotnost střel vzhledem k hmotnosti hrdiny zanedbáme. Rychlost hlavního hrdiny před střelbou řešit nebudeme, bude nás zajímat jen změna hybnosti, případně změna rychlosti hlavního hrdiny. 15/42

16 Teorie hybnost 16/42

17 Teorie hybnost impuls síly 17/42

18 Teorie hybnost impuls síly vztah mezi silou a hybností 18/42

19 Získaná data hmotnost hlavního hrdiny s vybavením (skafandr) hmotnost střely ráže 9mm hmotnost přilby rychlost vystřelené kulky maximální rychlost hodu počet výstřelů 19/42

20 Výpočty hybnost jedné střely hybnost hozené přilby 20/42

21 Výpočty hybnost jedné střely hybnost hozené přilby 21/42

22 Výpočty zákon zachování hybnosti hybnost hrdiny před střelbou (pouze hrdina, střely zanedbáme) 22/42

23 Výpočty zákon zachování hybnosti hybnost hrdiny před střelbou (pouze hrdina, střely zanedbáme) hybnost hrdiny po střelbě (střely se pohybují vpřed, hrdina byl zpětným rázem zpomalen) zanedbáme hmotnost střel, které byly vystřeleny změna hybnosti hrdiny 23/42

24 Výpočty změna hybnosti hrdiny po střelbě 24/42

25 Výpočty změna hybnosti hrdiny po střelbě změna rychlosti hrdiny vlivem střelby 25/42

26 Výpočty změna hybnosti hrdiny po střelbě změna rychlosti hrdiny vlivem střelby 26/42

27 Výpočty změna hybnosti hrdiny po odhozu přilby 27/42

28 Výpočty změna hybnosti hrdiny po odhozu přilby změna rychlosti hrdiny odhozením přilby 28/42

29 Výpočty změna hybnosti hrdiny po odhozu přilby změna rychlosti hrdiny odhozením přilby 29/42

30 Závěr Záporné znaménko u změny rychlosti znamená, že se hrdina zpomalí. 30/42

31 Závěr Záporné znaménko u změny rychlosti znamená, že se hrdina zpomalí. Kdyby hrdina odhazoval věci, změnila by se jeho rychlost mnohem více než střelbou. 31/42

32 Závěr Záporné znaménko u změny rychlosti znamená, že se hrdina zpomalí. Kdyby hrdina odhazoval věci, změnila by se jeho rychlost mnohem více než střelbou. Dokonce i odhození pistole bude mít větší efekt než střelba. 32/42

33 Poučení Hybnost závisí na součinu hmotnosti a rychlosti. Pro co největší efekt zpomalení musí být právě tento součin co největší. 33/42

34 Poučení Hybnost závisí na součinu hmotnosti a rychlosti. Pro co největší efekt zpomalení musí být právě tento součin co největší. Kdyby hybnost střely nebyla tak malá, tak by díky 3. Newtonovu zákonu nebylo možné střílet z ručních zbraní, protože zpětný ráz by byl příliš velký a nebylo by jej možné ustát. 34/42

35 Hollywood a 3. Newtonův zákon Seriál Bořiči mýtů S02E11 Hnědá poznámka 35/42

36 Superman a kulomet Film Superman Returns (2006) 36/42

37 Superman a kulomet rotační kulomet je podobný kulometu Gau 8/A za 17 sekund střelby vystřeleno 1200 střel hmotnost střely úsťová rychlost 37/42

38 Superman a kulomet rotační kulomet je podobný kulometu Gau 8/A za 17 sekund střelby vystřeleno 1200 střel hmotnost střely úsťová rychlost hmotnost herce superman během 17 sekund ušel 18 kroků, to je asi 13,6 m rychlostí 38/42

39 Superman a kulomet hybnost supermana 39/42

40 Superman a kulomet hybnost supermana hybnost střel 40/42

41 Superman a kulomet Výsledek? 41/42

42 Superman a kulomet Výsledek chlapec by si asi tak vesele nekráčel 42/42