Баллистика. Поведение пушечного ядра. Галилей и Ньютон

Исследованием движения пуль и снарядов, выпущенных из оружия, стал заниматься Галилео Галилей в конце XVI века после неудачных попыток его предшественника Никколо Тартальи.

Место рождения Галилео - итальянский город Пиза, 1564 г. Он, как и Тарталья, юным мальчишкой часто давал уроки математики, так как жил в бедности. Когда Галилео стал изучать баллистику, он твердо решил отвергнуть прежние античные постулаты, в том числе и теорию движения, выдвинутую Аристотелем. Галилей, наконец, осознал, что импульс, который приводит тела к движению, не исчезает постепенно как тепло. Он остается стабильным, если не подвергается воздействию сторонней силы.

Исследуя движение пушечного ядра, Галилео совершил 4 основных открытия. Первое, что он выяснил - ядро при движении не встречает на пути противодействия воздуха. При помощи математических методов Галилей также определил, что движущееся ядро имеет два направления: горизонтальное при постоянной скорости и вертикальное с равной скоростью под действием тяготения.

Эти движения не зависят друг от друга и являются постоянными. Еще одним открытием Галилео стала инерция. Согласно этому понятию, не движущееся тело остается в покое, а тело, которое движется, продолжает двигаться до того момента, пока внешняя сила не изменит и то, и другое состояние.

Важнейшим также стало определение понятия ускорения. По теории Аристотеля сила нужна была только для того, чтобы привести тело, предмет к движению. Галилео же выяснил интересный факт: скорость движения предмета во времени меняется только под воздействием внешнего источника. Казавшиеся нерушимыми 19 веков подряд теории механики развеялись.

Если бы силы пороха и тяготения воздействовали на ядро одинаково, он бы перемещался по направлению вниз. Галилео утверждал, что сила тяготения оказывает на снаряд беспрерывное влияние, ускоряя падение, а импульс, который способствует непрерывному движению ядра только один.

Галилей всегда любил науку геометрию и поэтому смог вычислить совершенную траекторию движения снаряда - в виде параболы. На движение предмета влияли мощность пороха и угол наклона дула орудия, но тактика движения всегда была по параболической траектории. Ученый считал, что это движение всегда являлось предсказуемым.

Позже выяснится, что данная теория Галилея не совсем верна. Но все же благодаря этой теории было задано направление, которое позволило проводить дальнейшие исследования в Век разума. Веком разума принято называть XVIII век, когда казалось, что уровень знаний о Вселенной настолько велик, что позволяет сделать новые открытия, начать новые исследования, многое понять и объяснить. Этой теории противоречило обстоятельство - сопротивление воздуха. Потребовалось много времени, чтобы скорректировать новое открытие Галилео.

В XVII веке выдающийся ученый из Англии Исаак Ньютон объяснял перемещение небесных тел при помощи зарисовки пушечного ядра. Это ядро вывести на орбиту может огромная сила, и только в том случае, если ядром выстрелить с вершины горы. Выдающийся физик полагал, что тела в небе перемещаются словно снаряды артиллерийских орудий.

Научные открытия, изучения природы движения тел, взаимодействия между ними не помогали в то время создать формулу пороха, также, как и объяснить отсутствие точности при стрельбе с пушечных орудий и мушкетов. По словам одного полковника из Британии, стреляя из обычного оружия на 200 футов можно было целиться хоть в Луну, все равно попадание будет непредсказуемым. Эти слова были оправданы, ведь в XVIII веке до мишени доходило менее, чем 0,5 % оружейных пуль. Чтобы враг был побежден, приходилось стрелять чаще и больше. Можно привести с точными цифрами пример боевого сражения.

Сражение 1742 г. между Восточной Пруссией и Австрией показало, что на одного австрийского воина выпускалось не менее 250 снарядов. Если прослеживать историю развития огнестрельного оружия, можно сделать вывод о том, что самой актуальной проблемой длительное время была невозможность точной, результативной стрельбы. Поэтому главной тактикой того времени было объединение большой части артиллерии на суше, боевых кораблей на воде (массированный огонь), чтобы повысить вероятность нанесения ударов в цель по войскам-противникам.