Hogyan számolok csőtorkolati energiát?

A tartályban kialakúlt nyomás a lövedék keresztmetszetére

F=P*A erőt fejt ki azaz egyenesen arányos a nyomással és a felülettel.Ez az erő a lövedékre a=F/m gyorsulást eredményez, persze a surlódási erőt le kell vonni a gyorsító erőből. Amíg a lövedék a csőben van addig a nyomás gyorsítóerőt fejt ki a lövedékere. A nyomás azonban csökken miközben a lövedék távolodik a csőben mert a tartály effektív térfogata nő. A tartály térfogatához hozzá kell adni a csőnek azon térfogatát amit a lövedék "elzár".

A nyomás a huzagolás miatt is csökken ez a hatás azonban nem csak a lövedék helyzetétől függ hanem az eltelt időtől is.A nyomás esés a lövedéken történő munkavégzés miatt (térfogatnövekedés)csökken ha a tartály térfogata nagyobb és zéró lesz ha végtelen nagy.

A négy kérdésedre a válaszok:

-ugyanazon nyomás, nagyobb tartály térfogat:

Nagyobb csőtorkolat energia

-ugyanazon nyomás, kisebb tartály térfogat:

Kisebb csőtorkolat energia

-kisebb térfogat, nagyobb nyomás:

Na ez függ a cső átmérőjétől hosszától és a térfogattól.

-nagyobb térfogat, kisebb nyomás:

Na ez is függ a cső átmérőjétől hosszától és a térfogattól.

Nagyobb nyomás és nagyobb tartály nagyobb lövedék végsebességet eredményez.

Ugye az energia az sebesség^2*tömeg/2.

A sebességet úgy kapod meg, hogy megnézed, mekkora erővel tolja a levegő a lövedéket előre a cső hosszában, amit megkapsz a nyomásból, és a cső keresztmetszetéből.

Több dolog miatt lesz pontatlan a számítás:

1. A tarály mérete véges, így a gyorsítás alatt csökkenni fog a nyomás. Ezt lehet kompenzálni, ha a nyomáscsökkenés főleg abból adódik, hogy a cső térfogata összemérhető a tartály térfogatával.

Ekkor elég a legnagyobb, és a legkisebb nyomást meghatározni, és feltenni, hogy a nyomás a cső mentén haladó lövedék mögött lineárisan fog csökkenni.

Ekkor kapsz egy nyomásgörbét, ami egy egyenes szakasz. Ez meghatároz egy erőgörbét (szintén egy egyenes szakasz). A gyorsulás, amit a lövedék "érez", szintén egy egyenes szakasz lesz, aminek ugye a legmagasabb pontja (a legnagyobb gyorsulás) a cső elején van, a legkisebb meg a végén.

Kapsz egy grafikont, aminek a függőleges tengelye a gyorsulás, a vízszintes a csőbeni pozíció. Az origóra esik a lövedék kezdőpozíciója, illetve a legnagyobb nyomás/erő/gyorsulás, a vízszintes tengely végén pedig a cső vége, illetve a legkisebb nyomás/erő/gyorsulás van.

A gyorsulásgörbe tehát egy ferde, egyenes szakasz. Az alatta lévő terület négyzetgyöke adja a lövedék végsebességét, amiből számolható a torkolati energia.

2. A lövedék a csőben maga előtt tol valamennyi levegőt. Ha ennek a tömege összemérhető a lövedék tömegével (ha nagyon hosszú a csöved), akkor ez is beleszámítandó a gyorsítandó tömegbe valahogy, gyanítom, hogy ez nem lesz nagyon nagy probléma.

3. A lövedék megközelítheti a hangsebességet, és ilyenkor gyorsabban eshet mögötte a nyomás, mint abban az esetben, ha nem megy ilyen gyorsan.

4. A csöved és a lövedék között lehet egy kis rés, és szivároghat a levegő, ez szintén azt okozza, hogy gyorsabban esik majd a nyomás, mint kellene.

A lényeg, hogy ha elég nagy a tartályod, és nehéz a lövedék (mondjuk nehezebb, mint 2-3 gramm), akkor valószínűleg elég pontos lesz az a számítás, ami konstans nyomást/erőt/gyorsulást feltételez a cső mentén.

A "vetület" kell, tehát a cső keresztmetszete ugye.

Van egy olyan érzésem, hogy olyan 10% pontosan meg fogod tudni becsülni.

Egyébként meg mérd meg. Fogsz két vékony papírlapot egymástól 1 méterre, vagy 10 méterre, meg egy mikrofont. Lősz egyett, és felveszed a két papíron a becsapódás hangját.

Számítógépes programmal meg lehet nétni, hogy két puffanás milyen messzire van egymástól, ebből megkapod a lövedék sebességét.

(A huzagolás hatása meg valószínűleg elhanyagolható.)