Переход между поступательным КЭ и вращательным КЭ в твердом теле

Я был вдохновлен некоторыми научно-фантастическими пушками, которые, кажется, работают, сначала раскручивая снаряд внутри пушки, а затем внезапно выпуская снаряд на высокой скорости. Теперь мне интересно, может ли такая пушка работать практически.

Итак, с энергетической точки зрения получается, что эта гипотетическая пушка способна совершать работу над этим снарядом, раскручивая его с помощью крутящего момента, и эта работа увеличивает КЭ вращения.

введите описание изображения здесь

Затем происходит некий неизвестный процесс, вызывающий переход вращательной КЭ в поступательную, в результате чего снаряд отлетает с определенной скоростью.

введите описание изображения здесь

Может показаться, что функция раскрутки пушки была бы интересным способом хранения КЕ пушечного ядра и его готовности к выстрелу. Однако, несмотря на то, что поступательная КЭ и вращательная КЭ являются КЭ, одним и тем же типом энергии, похоже, что для передачи между обоими типами КЭ требуется дополнительная работа. Чтобы сделать это, применяя принцип суперпозиции, похоже, вам нужно будет объединить эффекты отмены вращения с обратным крутящим моментом, а затем применить силу в направлении выстрела пушки за короткий промежуток времени. . Не кажется ли это очевидное отступление от выполнения работы неэффективным, превращая раскрутку снаряда в пустую трату ресурсов? Существуют ли какие-либо реальные практические механизмы, особенно хорошо работающие при преобразовании вращательного КЭ в поступательное?

Короче говоря, может ли быть какая-то практичность в пушке, которая изначально раскручивает свои снаряды?

Разве это не похоже на циклотрон? en.wikipedia.org/wiki/Циклотрон
думаю обратного крутящего момента не будет. «Бросок молота» — аналогичный пример.
Это действительно адекватный пример? Разве бросок молота не просто сохраняет линейную скорость, которую «молот» имел во время выпуска, и фактически не преобразует какую-либо энергию вращения в кинетическую энергию?

Ответы (1)

В вашем пушечном стреляющем механизме было бы легко сконструировать что-то для ускорения пушечного ядра, но все еще существует тот факт, что центр масс пушечного ядра покоится относительно пушки. Если вы используете порох или любой другой обычный стреляющий механизм, будет почти неважно, вращается ли пушечное ядро ​​или нет, потому что оно будет ускоряться до скорости, зависящей от приложенной силы. На самом деле, это верно для электромагнитных или любых других сил (которые вы можете увидеть в научной фантастике). Я говорю почти потому, что вращающееся пушечное ядро ​​​​выдавало бы больше энергии при достижении полного покоя. Есть несколько простых способов преобразовать кинетическую энергию вращения в энергию поступательного движения. Они есть:

  1. Трение: это, несомненно, самый простой способ. Мы просто позволим нижней части нашего вращающегося снаряда коснуться нижней части ствола пушки и позволить ему выкатиться. Очевидно, что это совершенно непрактично, и я просто перечислил его для полноты картины.

  2. Пружины или струны: это просто идея. Энергия вращения с помощью струн предположительно может быть использована для сжатия пружины. Затем это приведет к запуску того же снаряда (или другого). Вы также можете использовать систему эластичных струн для той же цели.

3. Канавки: мы можем сделать совместимые канавки на снаряде и стволе пушки. Пушечное ядро ​​нужно будет переделать в форму ракеты для лучшей эффективности. После загрузки снаряда в ствол точно так же, как при его вращении движется вперед винт, за счет канавок снаряд будет запущен вперед. Это гораздо более практично, чем два других варианта.

Помните, что даже в футуристической пушке нужно было бы использовать либо силы сжатия, либо электростатическую, магнитную силу. (Если вы не хотите стрелять вращающимися субатомными частицами, в этом случае вы можете использовать Слабую ядерную силу). Если мы используем магнитную силу:

Гипотетически у вас может быть массивная сфера из расплавленного металла, вращающаяся так быстро, что она генерирует магнитное поле (как это делает ядро ​​Земли). Если мы затем обмотаем вокруг ствола пушки провода, и по ним будет протекать достаточный ток, расплавленная масса ускорится. Это было бы довольно смертоносным оружием.

Единственное практическое применение, о котором я могу думать, заключается в том, что вращающиеся остроконечные снаряды, такие как ракеты, более стабилизированы аэродинамически, чем невращающиеся.

Переход между поступательным КЭ и вращательным КЭ в твердом теле
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v