以任意初速拋出的物體在地球重力作用下的運動。作這種運動的物體稱為拋射體。拋射體的質心在運動中的軌跡稱為彈道或彈道曲線。
拋射體的理想運動 指在下述四種假設下的運動:①拋射體在真空中運動;②拋射體的射程與地球的尺寸相比很小,故地球表面可視為平面,各處重力互相平行;③拋射的高度與地球半徑相比很小,各處重力加速度g可視為常數且等於在地地面的值;④在地面上靜止的物體具有與地球在該點的轉動速度相同的速度,所以初速不太大時,拋射體的運動可不考慮地球的轉動。在這些假設下,拋射體對靜止於地面的直角坐標系的運動方程為:
mẍ=0,mÿ=-mg。
設初速v0與水平成θ0角,而初始條件為:
x0=0,y0=h,
ẋ0=v0cosθ0,ẏ0=v0sinθ0,
則積分後的運動方程為:x=v0tcosθ0,
y=v0tsinθ0-
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拋射體的實際運動 考慮空氣阻力的拋射體運動。炮彈或導彈在空氣中運動時,空氣的阻力對彈道的影響是縮短射程、減小落地速度和增大落地角,並使彈道具有豎直漸近線(圖2)。
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在阻尼介質中運動的拋射體同時受到重力P和空氣阻力R的作用(圖3)。
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(1)
式中 θ是速度矢量與水平軸 x的夾角。曲率半徑ρ與弧長s和傾角θ有如下關系:
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①介質阻力對射程的影響 將式(4)寫為:
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②介質阻力對落地角的影響 利用式(2)的第二式,
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③介質阻力對落地速度的影響將式(2)的第一式乘以v並積分,得:
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④阻尼介質中彈道的漸近線 θ角從初始值θ0逐漸減小,在彈道頂點處變為零,此後即取負值。由式(2)中的第二式得出:
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此外,當射程較大時,例如遠程彈道導彈,由於地面是球形,球面曲率的影響是增大射程(圖4)。圖中橢圓是導彈在地球有心力場中的真空彈道。此時的射程等於Rφ,顯然大於設地面為平面情況下的射程。
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