重力の役割
* 起動: 重力は、カタパルトの腕を離れると発射体を下に引っ張る主要な力です。この下向きのプルは、発射体の軌跡を決定し、最終的にはそれがどこまで移動するかを決定します。
* 垂直運動: 重力は、発射体が上昇するにつれて発射体が減速し、ピークの高さに達し、地面に向かって戻って加速します。
* 範囲: 重力は発射体の範囲に影響します(水平方向にどこまで移動します)。発射角が45度に近い(45度に近い)が高いほど、発射体は空気中の時間が長くなるため、範囲が大きくなります。
空気抵抗の役割
* ドラッグ: 空気抵抗、または抗力は、空気中の発射体の動きに反対します。この力は、発射体の運動方向とは反対に作用します。
* 減速: ドラッグは発射体を遅くし、速度と範囲を減らします。この効果は、より高い速度でより顕著であり、空力発射体が大きくなっているか少ない。
* 軌跡の変更: ドラッグは発射体の軌跡をわずかに変更し、純粋に放物線の経路から逸脱する可能性があります。 この偏差は、表面積が大きい軽量発射体でより顕著です。
重力と空気抵抗がどのように連携するか
* 理想的なシナリオ(空気抵抗なし): 真空では、発射体の経路は、重力のみによって決定される完全な放物線になります。
* 実際のシナリオ: 空気抵抗は複雑さを加え、発射体の経路の予測をやや低くします。発射体は、距離が短く、真空と比較してわずかに異なる軌道で移動します。
覚えておくべきキーポイント
* 発射体の形状とサイズ: 発射体の形状とサイズは、空気抵抗に大きく影響します。 合理化された形状(矢印のような)は、丸いオブジェクト(キャノンボールのような)よりも少ないドラッグを経験します。
* 起動速度: 発射速度が高いほど、空気抵抗の影響が増加します。
* 起動角: 打ち上げ角度は、重力の範囲に対する影響と空気抵抗の影響の両方に影響します。
一言で言えば
重力は発射体の全体的な経路を決定し、下に引っ張ります。空気抵抗は発射体の動きに反対し、それを遅くし、その軌跡をわずかに変えます。 これらの部隊間の相互作用を理解することは、カタパルトのパフォーマンスを最適化するために不可欠です。