Реферат по предмету "Термодинамика"

Узнать цену реферата по вашей теме


Физические основы явления выстрела

В некотором приближении поведение пороховых газов можно описать с помощью уравнения Менделеева ? Клапейрона. Это позволяет качественно проанализировать явление выстрела и построить графики зависимости давления газа p скорости пули v от пути l, проходимого ею в канале ствола (см. Рис.).
Рассмотрим, как происходит процесс выстрела. Его длительность можно условно разделить на такие последовательные периоды: предварительный ? от начала горения порохового заряда до полного врезания оболочки пули в нарезы ствола; первый ? от начала движения пули по стволу до полного сгорания порохового заряда; второй ? от момента полного сгорания порохового заряда до момента вылета пули из ствола; третий ? от момента вылета пули до прекращения возрастания её скорости.
Рассмотрим, как меняется давление порохового газа при выстреле (кривая I на рис.).


Предварительный период. Во время горения заряда образуется пороховой газ. Давление его можно выразить формулой:

(1)

где Т, V и m ? соответственно температура, объём и масса порохового газа, М ? его молярная масса, R ? универсальная газовая постоянная. Поскольку объём газа не меняется, а температура и масс резко увеличиваются, давление газа будет расти по закону:

,

где С ? постоянная величина. Давление пороховых газов будет возрастать до тех пор, пока пуля не сдвинется с места.
Первый период. Его условно можно разделить на три полпериода. Рассмотрим их поочерёдно.
1. Масса порохового газа m возрастает быстрее, чем объём V запульного пространства (объём, заключённый между дном пули и дном гильзы). Учитывая, что



(S ? площадь сечения канала ствола, l ? путь пули в канале ствола), изменение давления газа в первый подпериод можно представить графически в виде участка 1-2 кривой I.

2. Скорость возрастания массы порохового газа становится близкой к скорости движения пули, или, что одно и то же, к скорости изменения объёма V. Тогда формула (1) принимает вид

,

где С1 ? постоянная величина. Графически изменение давления в этот подпериод можно представить в виде участка 3-4 кривой I.

3. Объём V запульного пространства вследствие быстрого увеличения скорости пули растёт гораздо быстрее массы m притока порохового газа, и изменением массы можно пренебречь. Тогда формула (1) примет вид:

,
где С2 ? постоянная величина. Изменение давления газа в этот подпериод можно представить в виде участка 5-6 кривой I.

Промежуточные процессы между подпериодами можно приближённо изобразить соответствующими участками 2-3 и 4-5 кривой I.
Второй период. Так как весь пороховой заряд уже сгорел, масса газа не меняется. Тогда формула (1) принимает вид

,
где С3 ? постоянная величина. Изменение давления можно представить участком 6-7 кривой I.
Третий период. Часть газа вырывается из канала ствола вслед за пулей, при встрече с воздухом образует пламя и ударную волну. Следовательно, масса газа m уменьшается. Так как при этом увеличивается объём газа, то, согласно формуле (1), происходит резкое падение давления газа (участок 7-8 кривой I). Это уменьшение происходит до тех пор, пока давление порохового газа на дно пули не уравновесится сопротивлением воздуха.
График изменения скорости пули в канале ствола (кривая II на рис.) можно построить, если предположить, что сила, действующая на пулю со стороны пороховых газов, много больше силы сопротивления, силы трения и т. д.
В предварительный период скорость пули не меняется. В остальные периоды ускорение пули пропорционально давлению. Действительно, на пулю действует сила:

,

где p ? давление порохового газа, S ? площадь сечения канала ствола. Следовательно, если масса пули m, то её ускорение

.

Поскольку давление газа в канале ствола во все периоды много больше атмосферного, ускорение пули будет больше нуля, т. е. Она будет двигаться ускоренно.
В первый подпериод ускорение увеличивается, следовательно, скорость пули будет резко возрастать. Графически это изменение скорости можно представить в виде участка 1-2 кривой II. Во второй подпериод ускорение почти не изменяется, поэтому движение пули будет близким к равноускоренному (участок 3-4 кривой II). В третий подпериод ускорение пули уменьшается, но остаётся положительным, следовательно, прирост скорости пули уменьшается (участок 5-6 кривой II). Во второй и третий периоды происходит дальнейшее уменьшение ускорения, что соответствует уменьшению прироста скорости (участок 7-8 кривой II).
Можно исследовать начальную скорость пули с помощью законов сохранения. Начальной скоростью пули называется та скорость, с которой она покидает канал ствола. Закон сохранения энергии для явления выстрела можно записать так:

. (2)

Здесь Е1 ? энергия, выделяющаяся при сгорании пороха, Е2 ? кинетическая энергия пули в момент вылета из канала ствола, Е3 ? кинетическая энергия стрелкового оружия, Е4 ? энергия, уносимая выброшенными пороховыми газами, идущая на нагревание ствола, и т. д.
Очевидно,

(3)

(q ? теплота сгорания пороха, m1 ? его масса);

(4)

(m2 ? масса пули, V ? её скорость в момент вылета из ствола);

(5)

(m3 ? масса оружия, u ? скорость отдачи при выстреле), причём, поскольку согласно закону сохранения импульса,

,

выражение (5) можно записать в виде:

. (6)

Энергия Е4 зависит прежде всего от длины ствола l. При малой длине много энергии будет выбрасываться наружу, при слишком большой окажутся значительными потери энергии на нагревание ствола и преодоление сил сопротивления, действующих на пулю в его канале. Следовательно, важно выбрать некоторую оптимальную длину ствола, при которой энергия Е4 будет минимальной.
Учитывая (3)-(6) и приведённые выше рассуждения, выражение (2) можно переписать в виде:

.

Откуда начальная кинетическая энергия пули:

.

С помощью этой формулы легко доказать следующие утверждения:

* начальная скорость пули зависит от длины ствола, массы пули, массы порохового заряда и от других факторов;

* чем длиннее ствол (до известных пределов), тем дольше действует на пулю пороховой газ и тем больше её начальная скорость;

* при постоянных длине ствола и массе порохового заряда начальная скорость пули тем больше, чем меньше её масса.

Можно сказать, что скорость пули зависит и от массы стрелкового оружия.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Доработать Узнать цену написания по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Структурная геология и геологическое картирование 2
Реферат Строение, условия формирования и нефтегазоносность Северо-Кожвинского месторождения
Реферат Идейно-художественное своеобразие Повестей Белкина
Реферат Танзания все самое-самое на черном континенте
Реферат Julius Caesar Brutus A Tragic Hero Essay
Реферат Супервайзер – творец или биоробот? (Два пути развития супервизии)
Реферат Касарес Кирога, Сантьяго
Реферат Tobacco Essay Research Paper Tobacco comes from
Реферат Shattering The Darkness Essay Research Paper SHATTERING
Реферат Особливості розвитку емоційно-комунікативної діяльності у дітей старшого дошкільного віку із затримкою психічного розвитку
Реферат «Международная торговля»
Реферат St Francis Of Assisi Biogroph Essay Research
Реферат Спутниковые методы определения координат
Реферат Tangueros In Milonga Boulevard Essay Research Paper
Реферат Специфика терминологического поля в области нефти и газа