Дешево и сердито!
Каждый, кто хоть раз стрелял из воздушки, лука, арбалета, пращи, рогатки и прочих метательных вундервафель, наверняка задумывался о мощности выстрела и о том, как ее можно измерить.
Каждый, кто покупал себе пневматику, наверняка задумывался, не объманул ли его продавец, указывая у себя на сайте невероятные сотни метров в секунду.
Сегодня я расскажу вам, как очень просто, без дорогих приборов, используя то, что есть почти у каждого - весы, рулетка, обычный компьютер и смартфон, измерить скорость пули и энергию выстрела из вашей любимой "мурки" или ультровысокотехнологичной рогатки с Али-экспресс. Метод достаточно точный и не требует особых умений и навыков - достаточно школьного курса физики и владения микрокалькулятором.
Итак, начнем. Помимо вышеперечисленных весов, смартфона и компьютера, нам еще понадобится какая-нибудь мишень, в которую мы будем стрелять. Лучше взять что-нибудь металлическое, что будет издавать при попадании характерный громкий звук. Идеально подойдет старое ведро или кастрюля. Устанавливаем мишень в удобное для стрельбы место и замеряем рулеткой расстояние до того места, где будет находиться оружие в момент выстрела. Теперь включаем диктофон в смартфоне и располагаем его максимально близко к нашей пушке. Желательно использовать самые простые приложения, без встроенных шумодавов и старта голосом - все эти приблуды могут повлиять на результат.
А как включили диктофон, так стреляем. Можно несколько раз, чтобы потом выбрать среднее значение. Диктофон запишет звук выстрела и звук попадание пули в мишень.
А теперь нам понадобится компьютер с аудиоредактором, который умеет рисовать волноформы - то есть изобразить наш звук выстрела в виде диаграммы. Я использую Sound Forge. Штука очень старая, но достаточно удобная в использовании и нужную функцию выполняет на "ура". Кроме того, есть возможность писать звук напрямую на компьютер, если использовать внешний микрофон, ну или без него, если у вас ноутбук - так даже лучше.
Открываем наш звуковой файл с выстрелами в редакторе и растягиваем волноформу пошире. На графике отчетливо видно два пика - это записался звук выстрела и звук попадания пули в мишень.
Выделяем мышкой промежуток от пика до пика и видим длительность этого отрезка в секундах.
Зная расстояние от оружия до мишени и скорость звука, очень легко посчитать, с какой скоростью летела пуля.
Расстояние до мишени в моем случае - 5 метров, длительность промежутка между пиками -184 мс, звуку требуется - около 15 мс, чтобы преодолеть эти 5 метров и как бы вернуться от мишени к смартфону. Вычитаем это значение из нашего первичного результата и получаем следующую цифру - 5 метров мой снаряд преодолел за 169 мс, что дает скорость примерно 29 м/с. Результат более чем скромный - стрелял я из игрушечной рогатки довольно тяжелым снарядом.
Зная начальную скорость "пули", энергию выстрела очень легко посчитать по формуле
Массу "пули" следует приводить в килограммах.
Мой результат - 0,0033*29*29/2 = 1,38765 дж
Конечно, присутствует потеря скорости из-за сопротивления воздуха, но в данном случае ею можно пренебречь. Ну или внести поправки - зная форму и размер снаряда, сопротивление воздуха и потерю скорости тоже можно рассчитать. Но об этом уже как-нибудь в другой раз.
Надеюсь, что этот способ будет вам полезен.
Спасибо за внимание =)