Ga naar de inhoud
Airsoft portaal Pegatiros.com

Natuurkunde in Airsoft

11 / 09 / 2019
5.95 mm airsoft bal

In de wereld van airsoft zijn we gewend om termen, eenheden en uitdrukkingen van de natuurkunde te hanteren zonder ze heel goed te kennen of te begrijpen.

Door The Night Horseman, 2001.

In dit artikel gaan we kijken naar bepaalde basisconcepten die ons helpen deze relatie tussen airsoft en de natuurwetenschappen beter te begrijpen en de betekenis van sommige termen te verduidelijken.


DE BALLISTIEK
Deze oude tak van de natuurkunde begon, zonder zich ervan bewust te zijn, te worden bestudeerd door de eerste mensachtigen die zich toelegden op het gooien van stenen en stokken. Ze realiseerden zich dat het traject van het projectiel wordt beïnvloed door verschillende fysieke aspecten die iedereen gemeen heeft, deze natuurlijke en universele fysieke aspecten zijn de fysische wetten. Deze wetten bepalen het traject van elk projectiel, inclusief de bbs die in airsoft worden gebruikt.
In principe bestudeert ballistiek de beweging van een lichaam in één, twee of drie dimensies, gebaseerd op een snelheid, een traject, een effect en een morfologie van het oorspronkelijke projectiel dat wordt gemodificeerd door luchtweerstand en zwaartekracht onder ideale omstandigheden, dat wil zeggen , zonder turbulentie, wind of vogels die het projectiel afbuigen.
De meest ontwikkelde ballistiek is degene die de projectielen bestookt die met vuurwapens worden afgevuurd, waarbij de weerstandsfactor van de lucht wordt geprobeerd te minimaliseren door de morfologie, het gyroscopische effect dat erop is gedrukt, de massa en de snelheid van het verlaten van het projectiel. Maar omdat de ballistiek van onze bbs wordt beïnvloed door luchtweerstand vanwege hun sferische morfologie, laag gewicht en snelheid van uitstappen op verschillende manieren, kan klassieke ballistiek niet rechtstreeks worden toegepast. Daarom lijkt het traject van een bb meer op dat van een pijl dan op dat van een kogel (vandaar dat we vaak gedwongen worden om de parabolische opname te gebruiken in plaats van de meest effectieve gespannen opname).


FYSIEKE EENHEDEN
Om in de wereld van de natuurkunde te kunnen bewegen, moeten we weten hoe de parameters worden gemeten en hoe we die parameters kunnen converteren naar andere vergelijkbare. Om deze parameters te meten, gebruiken we de metrische eenheden die variëren afhankelijk van de te meten parameter. Bij airsoft zijn we geïnteresseerd in de uitvoersnelheid van de bb en het gewicht ervan.
Met deze twee parameters kunnen we andere verkrijgen, zoals de kinetische energie waar we het later over zullen hebben.
Om de uitvoersnelheid van de bb te meten, gebruiken we twee soorten eenheden:
- Eenheden van het internationale metrische systeem: "m / s"; meter per seconde (de meter die de bb in één seconde aflegt).
- Eenheden van het Angelsaksische heidens-middeleeuwse systeem: "fps"; voeten per seconde (dat wil zeggen, de voeten die de bb in een seconde aflegt).

Omdat de tijdseenheid hetzelfde is (seconden), hoeven we alleen de equivalentie tussen voeten en meters te kennen om van de ene eenheid naar de andere te gaan:
één voet is 0´3048 meter
één meter is 3 voet.
Om van "m / s" naar "fps" te gaan, moeten we met 3'2808 vermenigvuldigen en om van "fps" naar "m / s" te gaan, moeten we met 0´3048 vermenigvuldigen.

Voorbeeld: mijn fusco schiet met 330 fps en vervolgens 330 x 0´3048 we kunnen zeggen dat mijn fusco schiet met 100´584 m / s

Gelukkig geven ze ons niet het gewicht van de bb in granen of in heidense ponden, maar ze bieden het ons aan in internationale eenheden, dat wil zeggen in "gram". Meestal weegt een bb 0.2 gram, dat is een vijfde van een gram (dat wil zeggen, met 5 bbs zouden we 1 gram gewicht hebben). Maar om deze waarde in de natuurkunde te gebruiken, moeten we het in kilogram doen.
Om van gram naar kilogram te gaan, delen we door 1000, dus 0 gram is 2 kilogram.


KINETISCHE ENERGIE
De juiste manier om het vermogen van een AEG te meten, wordt bepaald door deze waarde, want hoewel we gewend zijn om op de uitvoersnelheid ("" fps "") te lijken, is het volkomen onjuist, hoewel het een bepaalde relatie heeft.
De kinetische energie zou kunnen worden gelijkgesteld aan de schade die door het projectiel is aangericht, aangezien zowel de mondingsnelheid als de massa van het projectiel bij deze parameter zijn betrokken (een impact bij 300 fps van een 0'20 bb is niet hetzelfde als die van een bb die weeg 0'40).

Kinetische energie is per definitie het vermogen om het 'werk' van een bewegend lichaam op een ander systeem te doen. Zo blootgesteld is wartaal, vooral het concept van "werk", ik zal proberen het duidelijk uit te leggen; Laten we zeggen dat wanneer er een impact op ons is, de bb (het lichaam) een energie doorgeeft (een "taak" uitvoert) op het impactpunt dat resulteert in vervorming van onze weefsels die die energie verdrijven (de kinetische energie van de bb is overgedragen van de bb naar ons lichaam). Deze kinetische energie hangt dus af van de snelheid en het gewicht van de bb.
Dat 'werk' dat ik eerder heb opgemerkt, lijkt sommigen van jullie misschien een vreemd concept, maar zo is het niet, je bent er erg aan gewend het te gebruiken, hoe vaak heb je in juli iets over veren gezegd?
De eenheid van het internationale systeem voor het meten van arbeid en energie is de beroemde "juli". De kinetische energie wordt dus gemeten in joules, wat een juiste maat is voor het berekenen van het vermogen of de schade die een AEG kan aanrichten. Dit is zijn vergelijking:

Ec = ½ mvv

Ec = kinetische energie
m = massa bb in kilogram
v = snelheid van de bb in m / s

Voorbeeld: mijn fusco schiet munitie van 0´20 gram met een snelheid van 350 fps, wat voor kracht heeft het?:
We passeren de snelheid am / s; 350 fps x 0´3048 = 106´68 m / s.
We geven het gewicht van de bb door aan kilo's; 0´20 gram = 0´0002 kilogram
We vervangen in de formule de elementen:
Ec = ½ x 0´0002 x 106´68 x 106´68 = 1.138 joule kracht.


PROJECTIEL PAD
Zoals ik eerder al zei, zijn de factoren die de baan van een projectiel onder ideale omstandigheden beïnvloeden, voornamelijk luchtweerstand en zwaartekracht (andere zoals variaties in zwaartekracht en de rotatie van de aarde worden voor de eenvoud verwaarloosd).
Ervan uitgaande dat we de hop-up zo kunnen reguleren dat de bb een zo recht mogelijk traject heeft (wat veel te veronderstellen is), zouden we een reeks formules kunnen toepassen om de effectieve reikwijdte ervan te kennen.
Het deel van de natuurkunde dat de beweging van een lichaam in twee dimensies bestudeert (of drie, maar we geven er maar om twee) is de 'mechanica'.
De mechanica houdt geen rekening met de luchtweerstand omdat deze in principe erg laag is voor lichamen die niet erg licht zijn. Als we dus horizontaal zouden schieten, zou de bb door de zwaartekracht naar de grond worden aangetrokken (in een vacuüm zou hij zijn baan recht houden en niet vertragen, ideaal voor onze spellen, maar als het moeilijk is om hier een veld te krijgen, stel je dan voor).
In deze termen zouden we de "val" van de bb kunnen berekenen, dat wil zeggen hoe ver van ons de grond zou raken.

We bestuderen de beweging van het projectiel in twee dimensies (hoogte en lengte) omdat het ons weinig uitmaakt als het zijdelings afwijkt bij het berekenen van het bereik. We kunnen dus de beweging van een bb beschrijven met behulp van twee onderling verbonden formules die de beweging van de bb voor elk van de twee dimensies beschrijven. De eerste meet de afstand (lengte) die de bb zou bereiken in een tijd als er geen zwaartekracht zou bestaan ​​en de tweede meet de afstand die de bb gedurende een bepaalde tijd verticaal (hoogte) aflegt zonder rekening te houden met de horizontale component (lengte):

- Voor de lengte en het negeren van de luchtweerstand hebben we: X = VTT
Waar X de afstand is die het projectiel aflegt (bereik), V is de snelheid van het projectiel en T is de tijd dat het projectiel in de lucht is.
- Voor de hoogte die we hebben: Y = VT - ½ gTT
Y is de hoogte van het schot, V de verticale snelheid van het projectiel, T de tijd dat het projectiel in de lucht is en g de zwaartekracht.

Als we aannemen dat we onze AEG vanaf de schouder (ongeveer 1 meter hoog) schieten met een snelheid van 5 m / s. De snelheid van het projectiel heeft een horizontale maar niet verticale component, in die richting ondergaat het door zwaartekracht versnelling naar de grond, dus de verticale snelheid van het projectiel is nul. De versnelling van de zwaartekracht is gemiddeld 100´9.
We vervangen in de tweede formule zodanig dat:
1´5 = 0 - ½ 9´8 TT
We wissen de tijd (T) om te bepalen hoeveel seconden het projectiel nodig heeft om de grond te bereiken: o:
TT = 0´3
T = 0 seconden
We vervangen in de eerste formule:
X = 100 x 0´54 = 54 meter
We zouden dus een theoretisch maximaal bereik van 54 meter op de horizontale lijn hebben behaald. Dit in de veronderstelling dat we parallel aan de grond schoten en geen luchtweerstand hadden. Als we de parabool wilden vergroten en een grotere afstand wilden bereiken, zouden we het maximale bereik schieten met een hoek van 45 ° met de horizontaal als het objectief op dezelfde hoogte is.


LUCHTBESTENDIGHEID
Waarom negeren we de luchtweerstand in deze berekeningen? De luchtweerstand hangt grotendeels af van de snelheid van het projectiel en de vorm ervan, dus als een bal met 20 m / s wordt gegooid, is de luchtweerstand verwaarloosbaar voor beweging van die bal, maar als een shotgun-pellet wordt gelanceerd met 900 m / s, wordt het bereik tot 20 keer verkleind omdat bij hogere snelheden de luchtweerstand veel groter is. We zouden dus een functie nodig hebben die de luchtweerstand voor snelheid op elk punt in het traject van het projectiel zou berekenen, wat erg complex is. Als we rekening houden met luchtweerstand, zouden deze mechanische formules niet geldig zijn.
Er zijn ballistische programma's die trajecten kunnen berekenen op basis van munitiekaliber, mondingssnelheid en kogelmorfologie, maar alleen voor vuurmunitie.

VERSCHILLEN TUSSEN VERSCHILLENDE GEWICHTMUNITIE
Chronograafmetingen van de uitgangssnelheden van onze AEG moeten worden uitgevoerd met munitie van hetzelfde gewicht omdat alleen snelheid wordt gemeten, niet vermogen. .
Als we met dezelfde AEG munitie van 0´20 en 0´30 schieten, krijgen we twee verschillende uitgangssnelheden, de tweede lager dan de eerste.
Dit komt omdat de lucht die de versnellingsbakzuiger duwt, meer gewicht moet verplaatsen.
Ondanks de lagere uitgangssnelheid is het traject van het projectiel rechter omdat, zoals we eerder hebben besproken, meer gewicht minder wordt beïnvloed door het passeren van de luchtlagen.
We zien dat de uitgangssnelheid varieert, maar varieert de kinetische energie van het projectiel?
Zoals we eerder hebben gezien, grijpt bij de berekening van het bereik van een projectiel het gewicht van het projectiel helemaal niet in, alleen de snelheid. Daarom zullen twee projectielen van verschillend gewicht met dezelfde snelheid hetzelfde bereik hebben, wat onderscheidt ze dan? kinetische energie.

Voorbeeld: als mijn AEG schiet met 350 fps munitie van 0 gram, hebben de projectielen een Ec van 20 '1 J
Als ik 0 gram munitie schiet, daalt de snelheid dramatisch tot 30 fps, maar de kinetische energie blijft.
Dus als we twee AEG-afvuren van 0 en 20 elk meten en ons dezelfde snelheid van bijvoorbeeld 0 fps geven, zou de kinetische energie 30'350 J en 1'138 J zijn; de tweede zou veel meer schade aanrichten dan de eerste met dezelfde chronograafsnelheid.

Waarmee we, als we meer zware munitie gebruiken in dezelfde AEG, de precisie zullen verbeteren, we dezelfde schade zullen aanrichten, maar we zullen het bereik verliezen.


Ik hoop dat het mild was als je deze steen in zijn geheel leest.

Versimpeld Chinees)DutchEnglishFrenchGermanItalianJapanesePortugueseRussianSpanish