¿Cuál es el ángulo balístico óptimo para el rango más largo?

Answer 1

En ausencia de una atmósfera, y suponiendo que la velocidad inicial es muy inferior a la necesaria para alcanzar la órbita, la respuesta habitual es de 45 grados.

En la superficie de la tierra, las cosas son diferentes debido a las fuerzas (levantar y arrastrar) sobre el proyectil causadas por su interacción con la atmósfera. Esto se complica aún más porque la atmósfera cambia con el tiempo y la ubicación en la densidad y otros factores, como la temperatura y la humedad.

Debido a que la atmósfera ralentiza el proyectil, la energía cinética y potencial están disminuyendo durante el vuelo, produciendo un perfil de trayectoria asimétrica, más largo en el ascenso. Esto implica que la trayectoria inicial debe ser inferior a 45 grados. Exactamente cuánto menos depende del tipo de proyectil.

Como ejemplo, el ángulo de despegue ideal para una pelota de golf es bastante bajo (mucho menos de 45 grados), porque su forma, textura de la superficie con hoyuelos y giro se combinan para hacer que su trayectoria se eleve en cierta medida hacia arriba.

Una bala o proyectil de artillería exhiben diferentes características. Para aplicaciones del mundo real donde realmente importa, se utiliza una combinación de teoría y pruebas empíricas para desarrollar tablas balísticas a las que se hace referencia para calcular con mayor precisión la dirección de puntería de modo que la trayectoria del proyectil termine en el punto deseado.

En un tipo de aplicación militar, sería algo raro simplemente lanzar un proyectil para su alcance máximo que no sea como prueba.

Answer 2

Basado en lo que escuché de mi profesor de física hace mucho tiempo; mientras estudiaba movimiento newtoniano. El ángulo óptimo para lanzar un proyectil se encontraría a 45 grados del suelo.

No puedo corroborar mis palabras con una prueba significativa en un momento dado. Sin embargo, si piensa en el problema mientras considera solo el tiempo que el proyectil pasa en el aire, suponiendo que el coeficiente de arrastre del proyectil podría ignorarse en general.

Como queremos maximizar la distancia horizontal que recorre el proyectil, debemos optimizarlo con otra variable, la distancia horizontal del proyectil con respecto al suelo. La optimización de ambas variables probablemente ocurriría cuando la fuerza aplicada a los objetos actúe directamente en [math] pi / 4 [/ math] lejos del suelo.

No estoy seguro si necesita considerar la curvatura de la Tierra, eso probablemente dependería de la fuerza aplicada, y la atracción gravitacional de la Tierra también tendría sentido, supongo que si puede rastrear la altura del objeto en cualquier momento dado, usando el cálculo, puedes derivar [math] g [/ math], y obtener groovin ‘desde allí.

Si supiera la fuerza aplicada al objeto cada vez, y sus propiedades básicas, podría estimar fácilmente las dos distancias del proyectil, utilizando nada más que movimiento newtoniano.

Sin embargo, si asume que el proyectil puede tener otra fuerza aplicada por un motor de algún tipo mientras está en el aire. Entonces, probablemente desee considerar aumentar primero la distancia horizontal alcanzada por el proyectil, para luego beneficiarse de la disminución de la fuerza gravitacional de la Tierra, así como el arrastre que es mayor cuando las partículas de aire son más densas. Lo que sucede cuando el objeto viaja a menor altitud.

Espero que esto sea de alguna ayuda.

Answer 3

45 grados, si podemos descuidar la resistencia del aire.