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Physik in Airsoft

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Physik in der Airsoft-Werkstatt

In der Welt von Airsoft sind wir es gewohnt, mit Begriffen, Einheiten und Ausdrücken der Welt der Physik umzugehen, ohne sie sehr gut zu kennen oder zu verstehen.

Von The Night Horseman, 2001.

In diesem Artikel werden wir uns mit bestimmten Grundkonzepten befassen, die uns helfen, diese Beziehung zwischen Airsoft und den Naturwissenschaften besser zu verstehen und die Bedeutung einiger Begriffe zu klären.


DIE BALLISTIK
Dieser alte Zweig der Physik wurde von den ersten Humanoiden, die sich dem Werfen von Steinen und Stöcken widmeten, untersucht, ohne sich dessen bewusst zu sein. Sie erkannten, dass die Flugbahn des Projektils von verschiedenen physikalischen Aspekten beeinflusst wird, die allen gemeinsam sind. Diese natürlichen und universellen physikalischen Aspekte sind die physikalischen Gesetze. Diese Gesetze regeln die Flugbahn eines Projektils, einschließlich der in Airsoft verwendeten BBS.
Grundsätzlich untersucht die Ballistik die Bewegung eines Körpers in einer, zwei oder drei Dimensionen, basierend auf einer Geschwindigkeit, einer Flugbahn, einem Effekt und einer Morphologie des ursprünglichen Projektils, das unter idealen Bedingungen durch Luftwiderstand und Schwerkraft modifiziert wird , ohne Turbulenzen, Winde oder Vögel, die das Projektil ablenken.
Die am weitesten entwickelte Ballistik ist diejenige, die die von Schusswaffen abgefeuerten Projektile untersucht, bei denen versucht wird, den Widerstandsfaktor der Luft durch die Morphologie, den darauf eingeprägten Kreiseleffekt, die Masse und die Austrittsgeschwindigkeit des Projektils zu minimieren. Da die Ballistik unserer BBS aufgrund ihrer sphärischen Morphologie, ihres geringen Gewichts und ihrer Austrittsgeschwindigkeit auf unterschiedliche Weise vom Luftwiderstand beeinflusst wird, kann die klassische Ballistik nicht direkt angewendet werden. Aus diesem Grund ähnelt die Flugbahn eines BB eher der eines Pfeils als der einer Kugel (daher sind wir oft gezwungen, den parabolischen Schuss anstelle des effektivsten angespannten Schusses zu verwenden).


PHYSIKALISCHE EINHEITEN
Um in der Welt der Physik Fuß zu fassen, müssen wir wissen, wie ihre Parameter gemessen werden und wie diese Parameter in andere ähnliche umgewandelt werden können. Um diese Parameter zu messen, verwenden wir die metrischen Einheiten, die je nach zu messendem Parameter variieren. Bei airsoft interessieren uns die Ausgangsgeschwindigkeit des BB und dessen Gewicht.
Mit diesen beiden Parametern können wir andere erhalten, beispielsweise die kinetische Energie, über die wir später sprechen werden.
Um die Ausgangsgeschwindigkeit des BB zu messen, verwenden wir zwei Arten von Einheiten:
- Einheiten des internationalen metrischen Systems: „m / s“; Meter pro Sekunde (die Meter, die der BB in einer Sekunde zurücklegt).
- Einheiten des angelsächsischen heidnisch-mittelalterlichen Systems: "fps"; Fuß pro Sekunde (dh die Füße, die der BB in einer Sekunde zurücklegt).

Da die Zeiteinheit dieselbe ist (Sekunden), müssen wir nur die Äquivalenz zwischen Fuß und Metern kennen, um von einer Einheit zur anderen zu gelangen:
Ein Fuß ist 0'3048 Meter
Ein Meter ist 3 Fuß.
Um von "m / s" nach "fps" zu gelangen, müssen wir mit 3'2808 multiplizieren und um von "fps" nach "m / s" zu gelangen, müssen wir mit 0'3048 multiplizieren.

Beispiel: Mein Fusco schießt mit 330 fps und dann mit 330 x 0´3048. Wir können sagen, dass mein Fusco mit 100´584 m / s schießt

Glücklicherweise geben sie uns nicht das Gewicht des BB in Körnern oder in heidnischen Pfund an, aber sie bieten es uns in internationalen Einheiten an, dh in "Gramm". Normalerweise wiegt ein bb 0.2 Gramm, das ist ein Fünftel eines Gramms (dh mit 5 bbs hätten wir 1 Gramm Gewicht). Aber um diesen Wert in der Physik zu verwenden, müssen wir ihn in Kilogramm machen.
Um von Gramm zu Kilogramm zu gelangen, teilen wir durch 1000, sodass 0'2 Gramm 0'0002 Kilogramm sind.


KINETISCHE ENERGIE
Die richtige Methode zum Messen der Leistung eines AEG wird durch diesen Wert bestimmt, da wir zwar daran gewöhnt sind, die Ausgangsgeschwindigkeit („fps“) der Leistung zu ähneln, diese jedoch völlig falsch ist, obwohl sie eine bestimmte Beziehung hat.
Die kinetische Energie könnte mit dem vom Projektil verursachten Schaden gleichgesetzt werden, da sowohl die Mündungsgeschwindigkeit als auch die Masse des Projektils an diesem Parameter beteiligt sind (ein Aufprall eines 300'0 bb bei 20 fps ist nicht der gleiche wie der eines bb, der 0'40 wiegen).

Kinetische Energie ist per Definition die Fähigkeit, die „Arbeit“ eines sich bewegenden Körpers auf einem anderen System auszuführen. So entlarvt ist Kauderwelsch, besonders das Konzept der "Arbeit", ich werde versuchen, es klar zu erklären; Nehmen wir an, wenn ein Aufprall auf uns eintritt, überträgt der BB (der Körper) an dem Aufprallpunkt eine Energie (führt einen „Job“ aus), die zu einer Verformung unseres Gewebes führt, die diese Energie abführt (die kinetische Energie des BB ist) vom bb auf unseren Körper übertragen). Somit hängt diese kinetische Energie von der Geschwindigkeit und dem Gewicht des BB ab.
Diese „Arbeit“, die ich zuvor kommentiert habe, mag einigen von Ihnen als seltsames Konzept erscheinen, aber es ist nicht so, Sie sind es sehr gewohnt, sie zu verwenden. Wie oft haben Sie im Juli etwas über Quellen gesagt?
Die Einheit des internationalen Systems zur Messung von Arbeit und Energie ist der berühmte „Juli“. Somit wird die kinetische Energie in Joule gemessen, was ein korrektes Maß für die Berechnung der Leistung oder des Schadens ist, die ein AEG anrichten kann. Dies ist seine Gleichung:

Ec = ½ mvv

Ec = kinetische Energie
m = Masse von bb in Kilogramm
v = Geschwindigkeit des BB in m / s

Beispiel: Mein Fusco schießt Munition von 0'20 Gramm mit einer Geschwindigkeit von 350 fps. Welche Leistung hat er?
Wir passieren die Geschwindigkeit am / s; 350 fps x 0´3048 = 106´68 m / s.
Wir geben das Gewicht des BB an Kilogramm weiter; 0'20 Gramm = 0'0002 Kilogramm
Wir ersetzen in der Formel die Elemente:
Ec = ½ x 0´0002 x 106´68 x 106´68 = 1.138 Joule Leistung.


PROJEKTILWEG
Wie ich bereits erwähnt habe, sind die Faktoren, die die Flugbahn eines Projektils unter idealen Bedingungen beeinflussen, hauptsächlich Luftwiderstand und Schwerkraft (andere wie Schwankungen der Schwerkraft und Erdrotation werden der Einfachheit halber vernachlässigt).
Unter der Annahme, dass wir das Hop-up so regulieren können, dass der BB eine möglichst gerade Flugbahn hat (was sehr anzunehmen ist), könnten wir eine Reihe von Formeln anwenden, um seinen effektiven Umfang zu kennen.
Der Teil der Physik, der die Bewegung eines Körpers in zwei Dimensionen untersucht (oder drei, aber wir kümmern uns nur um zwei), ist die "Mechanik".
Die Mechanik berücksichtigt den Luftwiderstand nicht, da er für nicht sehr leichte Körper im Prinzip sehr gering ist. Wenn wir also horizontal schießen, wird der BB durch die Schwerkraft vom Boden angezogen (in einem Vakuum würde er seine Flugbahn gerade halten und nicht langsamer werden, ideal für unsere Spiele, aber wenn es schwierig ist, hier ein Feld zu bekommen, stellen Sie sich dort oben vor).
In diesen Begriffen könnten wir den "Fall" des BB berechnen, dh wie weit der Boden von uns entfernt sich berühren würde.

Wir untersuchen die Bewegung des Projektils in zwei Dimensionen (Höhe und Länge), da es für uns sehr unwichtig ist, wenn es bei der Berechnung der Reichweite seitwärts abweicht. Somit können wir die Bewegung eines BB unter Verwendung von zwei miteinander verbundenen Formeln beschreiben, die die Bewegung des BB für jede der beiden Dimensionen beschreiben. Der erste misst die Entfernung (Länge), die der BB in einer Zeit erreichen würde, wenn die Schwerkraft nicht vorhanden wäre, und der zweite misst die Entfernung, die der BB für eine bestimmte Zeit in der Vertikalen (Höhe) zurücklegt, ohne die horizontale Komponente (Länge) zu berücksichtigen:

- Für die Länge und unter Vernachlässigung des Luftwiderstands gilt: X = VTT
Dabei ist X die Entfernung, die das Projektil zurücklegt (Reichweite), V die Geschwindigkeit des Projektils und T die Zeit, in der sich das Projektil in der Luft befindet.
- Für die Höhe haben wir: Y = VT - ½ gTT
Y ist die Höhe des Schusses, V die vertikale Geschwindigkeit des Projektils, T die Zeit, in der sich das Projektil in der Luft befindet, und g die Schwerkraft.

Wenn wir davon ausgehen, dass wir unsere AEG mit einer Geschwindigkeit von 1 m / s von der Schulter (ca. 5 m hoch) abschießen. Die Geschwindigkeit des Projektils hat eine horizontale, aber keine vertikale Komponente. In dieser Richtung wird es durch die Schwerkraft in Richtung Boden beschleunigt, sodass die vertikale Geschwindigkeit des Projektils Null ist. Die Erdbeschleunigung beträgt durchschnittlich 100´9.
Wir ersetzen in der zweiten Formel Folgendes:
1´5 = 0 - ½ 9´8 TT
Wir löschen die Zeit (T), um herauszufinden, wie viele Sekunden es dauern würde, bis das Projektil den Boden erreicht: o:
TT = 0´3
T = 0'54 Sekunden
Wir ersetzen in der ersten Formel:
X = 100 x 0'54 = 54 Meter
Somit hätten wir eine theoretische maximale Reichweite von 54 Metern in der Horizontalen erhalten. Dies unter der Annahme, dass wir parallel zum Boden schossen und keinen Luftwiderstand hatten. Wenn wir die Parabel vergrößern und eine größere Entfernung erreichen möchten, würden wir die maximale Reichweite in einem Winkel von 45 ° zur Horizontalen erzielen, wenn sich das Objektiv auf derselben Höhe befindet.


LUFTWIDERSTAND
Warum verwerfen wir den Luftwiderstand in diesen Berechnungen? Der Luftwiderstand hängt weitgehend von der Geschwindigkeit des Projektils und seiner Form ab. Wenn also eine Kugel mit 20 m / s geworfen wird, ist der Luftwiderstand für die Bewegung vernachlässigbar von dieser Kugel, aber wenn ein Schrotkugelpellet mit 900 m / s abgefeuert wird, wird die Reichweite bis zu 20-mal verringert, da bei höheren Geschwindigkeiten der Luftwiderstand viel größer ist. Wir würden also eine Funktion benötigen, die den Luftwiderstand für die Geschwindigkeit an jedem Punkt in der Flugbahn des Projektils berechnet, was sehr komplex ist. Wenn wir den Luftwiderstand berücksichtigen, sind diese mechanischen Formeln nicht gültig.
Es gibt ballistische Programme, die Flugbahnen basierend auf Munitionskaliber, Mündungsgeschwindigkeit und Geschossmorphologie berechnen können, jedoch nur für Feuermunition.

UNTERSCHIEDE ZWISCHEN VERSCHIEDENEN GEWICHTSMUNITIONEN
Chronographenmessungen der Austrittsgeschwindigkeiten unserer AEG müssen mit Munition des gleichen Gewichts durchgeführt werden, da nur die Geschwindigkeit gemessen wird, nicht die Leistung. .
Wenn wir mit der gleichen AEG Munition von 0´20 und 0´30 abschießen, erhalten wir zwei verschiedene Austrittsgeschwindigkeiten, die zweite niedriger als die erste.
Dies liegt daran, dass die Luft, die den Getriebekolben drückt, mehr Gewicht bewegen muss.
Trotz der geringeren Austrittsgeschwindigkeit ist die Flugbahn des Projektils gerader, da, wie bereits erwähnt, ein höheres Gewicht durch das Passieren der Luftschichten weniger beeinträchtigt wird.
Wir sehen, dass die Austrittsgeschwindigkeit variiert, aber variiert die kinetische Energie des Projektils?
Wie wir zuvor gesehen haben, greift bei der Berechnung der Reichweite eines Projektils das Gewicht des Projektils überhaupt nicht ein, sondern nur die Geschwindigkeit. Daher haben zwei Projektile mit unterschiedlichem Gewicht und gleicher Geschwindigkeit dieselbe Reichweite. Was unterscheidet sie dann? kinetische Energie.

Beispiel: Wenn meine AEG mit 350 fps Munition von 0´20 Gramm schießt, haben die Projektile einen Ec von 1´138 J.
Wenn ich 0'30 Gramm Munition abschieße, sinkt die Geschwindigkeit dramatisch auf 285 fps, aber die kinetische Energie bleibt erhalten.
Wenn wir also zwei AEG messen, die jeweils 0´20 und 0´30 feuern und uns die gleiche Geschwindigkeit von beispielsweise 350 fps geben, wäre die kinetische Energie 1'138 J und 1'7 J; Der zweite würde viel mehr Schaden anrichten als der erste bei gleicher Chronographengeschwindigkeit.

Wenn wir mehr schwere Munition in derselben AEG verwenden, verbessern wir die Präzision, richten den gleichen Schaden an, verlieren aber die Reichweite.


Ich hoffe, es war mild, wenn Sie diesen Stein in seiner Gesamtheit lesen.

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