Можно ли объяснить эту сцену из «Команды А» физикой?

Олин Лэнтроп предложил правдоподобный подход, но в его ответе было много (неточных) предположений. Я собирался написать это как комментарий к его ответу, но получилось слишком длинно. Обратите внимание - ниже я округляю до не более 2 значащих цифр - больше характер проблемы не поддерживает.

Возьмем в качестве примера знаменитый танк «Шерман». Краткий поиск показывает, что он весил 66 000 фунтов (около 30 000 кг) — неясно, включает ли это полный бак топлива, боеприпасы и экипаж) и что его главная пушка (M3 L:40) могла стрелять 6,7 кг снарядами в дульный срез. скорость более 600 м/с.

Из сохранения импульса мы заключаем, что стрельба со скоростью 80 выстрелов в секунду удержит танк от падения. В танке было 90 выстрелов, так что хватит примерно на одну секунду. Это также расплавило бы ствол в мгновение ока.

Итак, давайте посмотрим на другое вооружение на танке. Был Браунинг калибра .50 с 50-граммовыми пулями с начальной скоростью 800 м/с и скорострельностью около 800 выстрелов в минуту. Это средний импульс 40 Нс за выстрел или около 500 Нс при стрельбе на полном ходу. Этого было бы достаточно, чтобы держать ребенка в воздухе - не танк. Направьте все три пулемета вперед - все равно не несет даже наводчика плюс пушки. Это должно дать вам ощущение огромной мощи основной пушки: эти снаряды M3 — это не то, что вы хотите остановить своим кевларовым жилетом.

Физика кино - вам не нужно правильно вычислять математику. Это магия.

Я посмотрел клип и понял, что цель упражнения заключалась не в том, чтобы замедлить танк, а в том, чтобы сдвинуть его в сторону и приземлиться в озере в полумиле от него. Ганнибал говорит: «Поверните основное орудие на 82º», что, как я понимаю, торчит вбок.

Исходная информация

Факты, которые я смог найти, были:

• M1A2 Abrams весит 69,54 тонны или 63085,63 кг.

• Танковый снаряд M829A1 ( Википедия ) имеет общий вес 41,1 фунта (18,6 кг) - 8,1 кг (18 фунтов) топлива = ~ 10 кг и движется со скоростью 1670 метров в секунду (5500 футов / с).

• Базовый боезапас M829A2 — 42 выстрела (также с сайта globalsecurity.org)

Итак, моя формулировка проблемы такова: может ли объект массой 63 000 кг переместиться на расстояние 800 м, выстрелив из основного орудия до того, как он упадет на землю?

1. Из закона сохранения импульса (p):

2. Учитывая, что орудие направлено не прямо вбок, горизонтальная скорость танка при первом выстреле уменьшается следующим образом:

   $$\begin{align*} v_h &= 0.2647\frac{\text{m}}{\text{s}} - \frac{90°-82°}{90°} \cdot 0.2647\frac{\text{m}}{\text{s}} \\ v_h &= 0.2412\frac{\text{m}}{\text{s}}\end{align*}$$

3. В самом лучшем случае, когда лобовое сопротивление незначительно (знаю, это не очень хорошая ставка, так как танк висит на тормозном желобе), каждый выстрел будет увеличивать скорость на$0.2413\frac{\text{m}}{\text{s}}$.

4. Исходя из того, что базовая нагрузка (нормативно перевозимое количество) равна 42, в лучшем случае можно было заставить танк двигаться боком при:

5. Время прохождения 800 м с указанной выше скоростью составляет ровно 79 секунд.

6. Хватит ли времени, чтобы переместиться на требуемое расстояние? Насколько высока (высота обозначается$y$в последующем) должен ли танк начинать снижение, чтобы иметь 79 секунд?

   Из основного уравнения время/расстояние/гравитация:

Таким образом, самолет, с которого падает танк, должен иметь высоту более 200 000 футов. С:

1. Единственный самолет вооруженных сил США, который может нести танк M1, — это C5 Galaxy и

2. Практический потолок C5 составляет 35 700 футов при полной массе 279 000 кг (то есть в 5,6 раза ниже).

Сцена с летающим танком в фильме «Команда А» не может быть реальной, но это все равно отличный фильм.

Делать математику. Я не военный эксперт, поэтому я предположу некоторые параметры, но я думаю, что это покажет, что эффект настолько мал, что это не имеет значения, даже если бы цифры были значительно более благоприятными.

Допустим, танк весит 50 тонн, что для танка я считаю довольно легким. Это 100 000 фунтов, что дает его массу в 45 000 кг. Я не знаю, какова масса танкового снаряда, но допустим 10 кг. Это звучит высоко для меня. Таким образом, отношение массы танка к массе снаряда составляет 4500:1. Допустим, снаряд вылетел со скоростью звука 330 м/с. Разделив на отношение масс, это означает, что изменение скорости танка составит 70 мм/с, или 0,16 мили/час. Я сомневаюсь, что судмедэксперты, пытающиеся реконструировать остатки вашего искалеченного скелета, заметят разницу между тем, когда вы упали на землю со скоростью 200 миль в час или со скоростью 199,8 миль в час.

Я думаю, что мои цифры были консервативными, поэтому вероятное снижение скорости еще меньше. Тем не менее, даже если бы я ошибся в 10 раз, я не вижу в этом никакой практической разницы.

Объект, находящийся под действием только силы тяжести, будет иметь центр масс, который ускоряется с постоянной скоростью (вниз). Если вам удастся сбить (небольшую) часть массы очень быстро, можно позволить остальной части объекта упасть немного медленнее. Тем не менее, я сильно сомневаюсь, что запуск ракеты будет 1) эффективным 2) безопасным (подумайте об эффектах вращения) 3) каким-либо образом значимым в этой конкретной ситуации.

tl;dr: Нет. Но в любом случае в фильме это было довольно круто.

Парашют будет сопротивляться горизонтальному движению груза, поскольку груз под парашютом имеет тенденцию преобразовывать боковую силу в маятниковое действие и приводит к очень небольшому грубому движению.

Чтобы двигаться под круглым парашютом, вы должны «скользнуть», опустив юбку купола в сторону желаемого направления. Обычно это делается путем опускания свободных концов/линий подвески с этой стороны либо вручную, либо с помощью рулевого робота. Альтернативой является открытие вентиляционного отверстия на противоположной стороне или закрытие вентиляционного отверстия на той же стороне, но в большинстве грузовых навесов такого типа вентиляционное отверстие отсутствует. Это заставляет воздух выходить на противоположную сторону купола и подталкивает вас в нужном направлении.

Было бы более правдоподобно, если бы люди вылезли из танка и поднялись по подвесным тросам с одной стороны, чтобы опустить юбку в нужном им направлении. Это сработало бы, но при нагрузке примерно 60 т было бы очень сложно повлиять на него, не подойдя полностью к куполу и немного вручную скрутив его по краям. Парашюты под нагрузкой удивительно жесткие.

Я не уверен, как срабатывают расчеты стрельбы из основного орудия под фонарём -- они на самом деле довольно сложны в данном случае с нетривиальным количеством переменных -- но это то, что вы узнаете, имея дело с круглыми парашютами на практике ( чем я и занимался несколько лет в армии...). В любом случае, ветер (который имеет тенденцию менять направление при спуске) оказал бы сильно подавляющее воздействие, если бы парашют не соскользнул.