Kronografering i riktig gamledager

[Kingkong]

Hei. 

 

Leser i Haneviks "Norske militærgeværer etter 1867"  at man slet med å oppnå ønsker utgangshastighet på Jarmanngeværet i 1885. Det ble målt 485 - 500 m/s ca 25 alen fra munningen. Spørsmålet mitt er hvordan de klare å få så presise målinger? Hvordan fungerte kronografering av kulehastighet i 1885, eller for den saks skyld enda tidligere?

 

 

[Per-S]

Det første var ballistisk pendel, deretter kom vel Boullange (jeg husker ikke helt skrivemåten, men sjekk om noe slikt er å finne på Wikipedia)

Frem mot århundreskiftet kom munningspoler i bruk.'.

[beaker]

I følge ei fysikkforelsing på coursera, vart det gjort ved å skyte på ei blokk, (med kjent friksjon mot underlaget), måle kor langt den flytta seg og så regne ut hastigheta ut frå det.

 

Ballistisk pendel, som Per-S nemner ser ut til å være samme prinsippet, berre med litt anna utstyr.  Litt enklare matte, sidan det ikkje er friksjon, men til gjengjeld litt vanskelegare å sjå nøyaktig kor stort utslag du får, vil eg tru.

[Chickenthief]

Ikke en præsis målemetode det med at skyde på et pendul.

Sammensætningen af projektilet har meget at sige her, tænk på alle de der skyder silouet. Er kuglen for hård vælter skiverne ikke.

 

Jeg har læst om en metode hvor en stor papir cylinder er koblet til et optrækkeligt urværk med hastghedsregulering på så den roterer med samme hastighed.

Cylinderen beskydes så centralt og er hastigheden høj nok vil kuglen passere inden cylinderen har roteret og der er 180grader mellem hullerne. I virkeligheden vil cylinderen rotere en bid og vinkelforskellen mellem hullerne kan nu beregnes og sammenholdt med cylinderens rotationshastighed kan projektilets hastighed beregnes.

 

Her er en anden metode:

An early chronograph that measures velocity directly was built in 1804 by Grobert, a colonel in the French Army. This used a rapidly rotating axle with two disks mounted on it about 13 feet apart. The bullet was fired parallel to the axle, and the angular displacement of the holes in the two disks, together with the rotational speed of the axle, yielded the bullet velocity

https://en.wikipedia.org/wiki/Gun_chronograph

[SofaBamse]

Av det jeg husker fra fysikken så må vel en pendel helst fange kulen, om den gjør det så vil metoden være sånn nogenlunde presis. Feilkilden blir da energi medgått til deformering av kule eller pendel, men det burde man klare å redusere med godt materialvalg.

[amatør]

34 minutter siden, SofaBamse skrev:

Feilkilden blir da energi medgått til deformering av kule eller pendel, men det burde man klare å redusere med godt materialvalg.

Nei, det er bevaring av massefart mv (impuls) som gjør at det ikke spiller noen rolle om det er tap av energi til varme.

 

https://mafy.no/bevegelsesmengde.html

[Erlend Meyer]

Det gjelder kun elastiske sammenstøt, for uelastiske vil man miste energi i form av varme etc. Konservering av bevegelsesmengde forutsetter null tap.

Edited May 2, 2017 by Erlend Meyer

[amatør]

23 minutter siden, Erlend Meyer skrev:

Konservering av bevegelsesmengde forutsetter null tap.

Nei, uelastisk støt har alltid tap til varme.

 

Bvegelsesmengden er alltid bevart, så selv ved et delvis uelastisk støt, vil summen av bevegelsesmengdene etter være lik det den var før. Men når hele kula er absorberes av f.eks sandsekken, er det nå bare ett legeme å måle farten til.

[Erlend Meyer]

Nei. Biljard = elastisk. Der er bevegelsesmengden (stort sett) konservert. Skuter du en kule inn i en stillestående vil kule 1 stå stille mens kule 2 fortsetter i omtrent samme hastighet som kule 1.

 

En frontkollisjon = uelastisk. Der er bevegelsesmengden (stort sett) tapt til deformasjon og varme. Når to biler frontkolliderer er hastigheten på begge (omtrent) null, hvis bevegelsesmengden skulle vært konservert ville begge biler sendes tilbake i omtrent samme hastighet.

[amatør]

Kan du ikke lese linken jeg viste til. 

 

Både elastisk og uelastisk støt har bevaring av bevegelsesmengde, eller impuls som det het i gamledager.

 

Bare to biler med lik fart fra begge sider vil ende med en fart på null etter sammenstøtet. bevegelsesmengde er en vektor, kinetisk energi er en skalar.

[Erlend Meyer]

Jeg kan også legge ved linker: https://en.wikipedia.org/wiki/Inelastic_collision#Partially_inelastic_collisions

 

Sitat

Partially inelastic collisions

Partially inelastic collisions are the most common form of collisions in the real world. In this type of collision, the objects involved in the collisions do not stick, but some kinetic energy is still lost. Friction, sound and heat are some ways the kinetic energy can be lost through partial inelastic collisions.

 

 

 

En newton-vugge fungerer så lenge kollisjonen er elastisk. Bytter du ut stålkulene med bløtkaker vil ikke bevegelsesmengden bevares.

 

[amatør]

Kinetisk energi blir tapt, men ikke impuls. Dette er gymnasfysikk. Tenk deg om før du skriver mer, ikke skyld på meg om du blir flau når det til slutt går opp for deg.

 

Det virker på meg som om du blander kinetisk energi og bevegelsesmengde.

Edited May 2, 2017 by amatør

[M67]

Dette var ferdig diskutert i 1687, av den samme Newton som nevnes over her.

 

 

K

[amatør]

 

[amatør]

 

Edited May 2, 2017 by amatør

[SofaBamse]

Det er for lenge siden jeg har brukt hodet til at jeg forstår dette helt uten videre. Men jeg tenker at siden Newtons baller etter hvert kommer til ro så må der jo være et tap en eller annen plass, også av bevegelsesmengde. En kule i bevegelse og fire som står stille kan jo umulig blir til fem som står stille og likevel har bevegelsesmengde.

[amatør]

Nei det er ikke tap av bevegelsesmenge, den går over til moder jord. (eller man kan si at det er ytre krefter.)

[Per-S]

18 minutter siden, SofaBamse skrev:

Newtons baller

Det er vel snart der vi er i diskusjonen, men Newton hadde baller nok til å forklare dette for verden.

[SofaBamse]

Det krever vel mer hjerne enn baller for å forklare dette, på samme måte som det krever fungerende hjerne å forstå det. Jeg er ikke helt der i dag, men et gammelt kammerord sier at navnet til amatør lyver, så jeg får vel bare tro at tenkeboksen hans fungerer bedre enn min gjør i dag.

[Greppe]

Wow!
Det kreves helt klart mer hjerne og baller enn hva jeg har for å mene noe særlig her...

Rått imponert over hva enkelte kan noe om på dette forumet!

Mvh Greppe

 

 

Sitat

,

 

[eldar]

Ja, wow. Noen har bestått gymnaset. 

[Erlend Meyer]

Amatør: Du har nok rett i at jeg surrer litt med begrepene. Jeg mener likevel at du tar feil når det gjelder tap.

[amatør]

Erlend, du forstår begrepet kraft=motkraft?

[Per-S]

Uansett fysikkens irrganger så virket ballistisk pendel, og den gav pålitelige resultater når den var korrekt satt opp.

Den beskrevne metode med roterende sylinder fungerer dårlig.

To roterende papirskiver fungerer godt så lenge omdreiningshastigheten er kjent, men pålitelige hastighetsregulatorer var utfordringen.

Det var først da elektrisiteten kom i bruk at pålitelige målemetoder ble utviklet. Utfordringene var kronografen, altså tidsmåling med høy nok pålitelighet.

Dette ble løst ved at startsignalet ble ført til en elektromagnet som slapp løs en målestang i fritt fall. Stoppsignalet ble gitt til en annen elektromagnet som slo et merke inn i stangen. Avstanden fra start til stoppmerket ble brukt til å regne ut tiden stangen hadde vært i fritt fall, og gav dermed en pålitelig og reproduserbar målemetode for tiden projektilet brukte mellom start og stopp. Metoden for å gi start og stoppsignal varierte fra brudd i elektriske kretser til magnetspoler, men det har alltid vært tidsmålingens nøyaktighet som har begrenset hastighetsmåling. Magnetspoler ble brukt nær munning da brudd i en tråd ofte blir forårsaket av munningsgassene slik at den brytes for tidlig.

Fotoceller kom i bruk fra 1955 og fremover. Radarmåling av hastighet har vært brukt fra rundt 1970.

[Erlend Meyer]

Amatør: Jeg tenker i energi, og bevegelsesmengde er direkte relatert til energi. En kan ikke miste miste bevegelsesenergi (tap til deformasjon, varme, lyd etc) uten også å miste bevegelsesmengde.

 

Per-S: Det hørtes akkurat ut som det jeg forventet. Det følger de kjente utfordringene innen måleteknikk.

Edited May 2, 2017 by Erlend Meyer

[amatør]

8 timer siden, Erlend Meyer skrev:

Amatør: Jeg tenker i energi, og bevegelsesmengde er direkte relatert til energi. En kan ikke miste miste bevegelsesenergi (tap til deformasjon, varme, lyd etc) uten også å miste bevegelsesmengde.

Og derfor havner du på jordet.

 

Bevegelsesmengde og energi er to selvstendige størrelser som begge er bevart i ett system. Energi kan gå over i andre former, noe bevegelsesmengde ikke kan.

 

men bevegelsesmengde er en vektor. Noe som betyr at om man bare har én akse, så finnes også negativ bevegelsesmengde.

 

Det er, som sagt, summen av bevegelsesmengde i et system som er bevart, dvs ett legeme kan miste sin bevegelsesmengde, men da må den gi det  til ett annet legeme i systemet. Husk at summen av bevegelsesmengde i ett system godt kan være null, f.eks når man avfyrer ett gevær, står både geværet og kula i ro, men siden kula får fart fremover, og positiv bevegelsesmengde, må geværet få fart bakover, dvs. like stor negativ bevegelsesmengde. Noe som skyldes loven til Newton om at kraft=motkraft. 

 

Når det noen ganger ser ut som om bevegelsesmengden forsvinner, fordi man da glemmer at jorden er en del av systemet.

 

Heldig for skytteren så betyr en lik ( motsatt rettet ) bevegelsesmengde en totalt forskjellig kinetisk energi for geværet og kula. 

 

 

 

Finn deg en fysikkbok fra videregående skole, om du fortsatt ikke henger med.

Edited May 3, 2017 by amatør

[Per-S]

Forklaringen på hastighetstap er enkel. Når en kule mister hastighet og får mindre moment (ja jeg er så gammel at jeg bruker det begrepet) så blir momentet overført til luftmolekyler som får øket moment slik at Newtons lov er oppfylt.

 

[Chiefen.v-2]

Fin lesing til morgenkaffen dette.

 

 

[Erlend Meyer]

9 timer siden, amatør skrev:

Og derfor havner du på jordet.

Det er nesten utrolig hvor langt ut på jordet en kan komme seg om en bare følger feil resonnement slavisk. Fysikkboka fra videregående står i hylla, men jeg trenger ikke å slå opp i den for slikt. Jeg vet jo alt dette, og du har selvfølgelig helt rett.

 

Feilen min var at jeg begynte med å fokusere på de uunngåelige tapene i et slikt system, for de kommer man ikke unna og for måleutstyr er slikt helt kritisk. Men tapene ligger selvfølgelig i resten av mekanismen, ikke i selve sammenstøtet.