آونگ بالیستیک

آونگ بالیستیک در سال 1742 میلادی توسط ریاضیدان انگلیسی ، بنجامین رابینز (1751 – 1707 ) اختراع شد و او این آونگ را در کتابش با نام " اصول جدید تیر اندازی " معرفی کرد که این موجب انقلابی در علم بالیستیک شد ، زیرا اولین روش اندازه گیری دقیق سرعت یه گلوله را ارائه داد.

رابینز از آونگ بالیستیک استفاده کرد تا سرعت پرتابه را به دو شیوه اندازه گیری کند. اولی برای آن بود که تفنگ را به آونگ وصل کند و اندازه لگد آن را اندازه بگیرد. از آنجایی که تکانه تفنگ با تکانه ماده پرتابی بکسان است و از آنجایی که پرتابه در آن آزمایش بیشتر جرم ماده پرتابی را تشکیل میداد ، سرعت گلوله به طور تقریبی قابل اندازگیری بود. دومین روش که روش دقیق تری بود ، به طور مستقیم تکانه گلوله را با شلیک آن به درون آونگ اندازه گرفت. رابینز از گلوله های تفنگ فیتیله ای با وزن حدود یک اونس ( 30 گرم ) استفاده کرد.

دستگاه اولیه رابینز از آونگ سنگین آهنی ، که درون آن با چوب برای گرفتن گلوله پوشانده شده بود ، استفاده کرد. نمونه های مدرن آن از جرم سنگین که توسط یک بازوی سبک آویزان است استفاده می کنند و جرم بازوی اتصال را نادیده میگیرند. این در حالیست که دستگاه آهنین رابینز این اجازه را نمیداد. علاوه براین ، محاسبات ریاضی رابینز پیچیده تر از محاسبات امروزی است. او از دوره تناوب نوسان و جرم آونگ استفاده کرد تا لختی نوسانی آونگ را اندازه بگیرد. سپس از یک روبان برای اندازه گیری جا به جایی آونگ استفاده کرد. اولین سیستم جایگزین آونگ بالیستیک برای اندازه گیری مستقیم سرعت پرتابه در سال 1808 اختراع شد.

برای محاسبات ساده بررسی حرکت از لحظه ای که گلوله به آونگ برخورد میکند آغاز میشود. با داشتن g (شتاب جاذبه) و h بیشترین ارتفاع آونگ ، میتوان سرعت اولیه سیستم گلوله – آونگ را با استفاده از قانون بقای انرژی مکانیکی به دست آورد. بگذارید سرعت اولیه v1 باشد و جرم های گلوله و آونگ به ترتیب mb و mp باشند انرژی جنبسی اولیه سیستم برابر است با :

K_initial= 1/2 (mb+ mp ).v_1^2 با داشتن ارتفاع اولیه آونگ برای انرژی پتانسیل اولیه

(U_initial=0  )

آخرین انرژی پتانسیل هنگامی که سیستم آونگ – گلوله از حرکت می ایستد (K_final=0 ) از طریق رابطه ی

U_final=( mb+ mp ).g.h  

به دست می آید. پس طبق قانون پایستگی انرژی مکانیکی داریم:

                             K_initial= U_final

از روابط بالا نتیجه میگیریم

(v1=√(2.g.h

از این روابط میتوان v0 سرعت اولیه گلوله پس از شلیک آن را به دست آورد.

• مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Ballistic pendulum». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۲۷ دسامبر ۲۰۱۶.
• Benjamin Robins, James Wilson, Charles Hutton (1805). New Principles of Gunnery. F. Wingrave.
• "Ballistic pendulum". Encyclopædia Britannica
• Ballistic pendulum calculator
• Ballistic Pendulum demonstrated by Walter Lewin