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2.13 炮弹的飞行速度

[ ]在2.12节中,我们研究了波浪。当我们拍摄飞行中的子弹或炮弹的时候,它们在空中急速飞过也会产生那种波浪。拍摄它们的方法有很多,图2-25表示的是不同的炮弹的弹头在飞行中形成的浪的形状,也就是我们所感兴趣的“弹头浪”,在图中清晰地表现出来了。这种现象和小船在水中所形成的波是完全一样的,所以依然可以用2.12节中的那些几何中的关系式,弹头浪半角的正弦等于弹头浪在空气中扩展速度与炮弹本身飞行速度之比。波浪和声音类似,在空气中的传播速度大概为330米/秒。如果拿图2-25作为例子,我们应该怎么计算出它的速度呢?

[ ]根据图2-25中的两幅图,弹头浪的波峰的角度可以量出来,图2-25(a)大约为80 ° ,而图2-25(b)大约为55 ° ,那么弹头浪的半角也分别是40 ° ,经过查表可以知道sin40 ° =0.64,sin =0.46。我们已知空气波浪扩展的速度为 330 米/秒,那么第一种情况下空气波浪扩展的速度除以0.64 ,为 ≈520米/秒。第二种情况下炮弹的速度就是空气波浪扩展的速度除以0.46 ,也就是 ≈720米/秒。这里我们可以发现,只要稍微借助一定的物理知识和简单的几何学原理,就可以将一道看似复杂的题目解答出来。如果给你一张炮弹的飞行照片,现在你肯定可以估算出拍照那个时刻炮弹的飞行速度了。

图2-25 飞行中的炮弹弹头形成的弹头浪

[ ]再给你出一道题,速度不同的三颗炮弹飞行中形成的弹头浪如图2-26所示,给你一个机会独立解答出这个题目的答案,也可以考考你身边的人。

图2-26 怎样计算炮弹的飞行速度 S3eWvZ0gaY8mg6GqZ/tL3PPRQBIfFBhyRy76hyTIvMi5rarYMDemHuy0MpUpj2DW

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