Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:36 • sest 21:19 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 16:44 • Sest 05:50 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: í daglegu lífi

Hversu hátt næði byssukúla sem skotið væri af jörðinni, og væri fólk í hættu þegar hún lenti?

Einar Örn Þorvaldsson og Þorsteinn Vilhjálmsson

Hér er einnig svarað spurningunum:
  • Hversu hratt fellur byssukúla ef henni er skotið upp og skiptir máli hve þungir hlutir eru í sambandi við fallhraða? frá Jóhannesi Jónssyni.
  • Hvað verður um byssukúlu þegar henni er skotið upp í loftið? frá Andra Runólfssyni.
  • Hvað fer byssukúla hratt? frá Hildi Helgu og Sævari Jóhannssyni.
  • Ef maður skýtur úr byssu beint upp í loftið, kemur þá kúlan jafn hratt niður? Nær hún sama hraða og hún var á þegar hún fór úr hlaupinu? frá Eiríki Einarssyni
  • Er ég skýt byssukúlu beint upp í loftið hve langur tími líður þar til hún fellur til jarðar? frá Sigurði Jóni Júlíussyni.
Byssukúla sem skotið er upp á við úr dæmigerðum riffli er á hraðanum 840 m/s (metrar á sekúndu) þegar hún fer úr hlaupinu. Hraði hennar minnkar í sífellu eftir það, bæði vegna þyngdarkraftsins sem verkar á hana og vegna loftmótstöðu. Að lokum verður hraðinn upp á við núll og kúlan tekur að falla niður á við. Ef henni er skotið beint upp í loftið nær hún um 2400 metra hæð á tæpum 20 sekúndum.

Ef kúlan félli niður á við án loftmótstöðu væri hröðun hennar föst, um það bil 9,8 m/s2 sem er svokölluð þyngdarhröðun við yfirborð jarðar. Þessi tala þýðir að fallhraðinn ykist um 9,8 m/s á hverri sekúndu í fallinu.

Loftmótstaðan verkar hins vegar gegn þyngdinni þannig að fallhraðinn vex ekki eins ört og hann mundi gera í tómarúmi. Fallhraðinn í tiltekinni hæð er því minni en hraðinn var upp á við í sömu hæð, og kúlan er talsvert lengur á niðurleið en á uppleið. Þannig tekur það hana um 40 sekúndur að ná aftur til jarðar.



Menn hafa lengi velt því fyrir sér hvað verður um byssukúlur sem skotið er upp í loftið. Fyrir daga Newtons gerði franski heimspekingurinn og stærðfræðingurinn René Descartes (1596-1650) sér þá hugmynd um þyngd hluta að hún færi minnkandi eftir því sem þeir færu lengra frá jörðu. Að lokum gætu þeir misst þyngdina alveg og kæmu þá ekki aftur. Hann fékk franska munkinn og eðlisfræðinginn Marin Mersenne (1588-1648) til að gera tilraun sem myndin sýnir. Mersenne stendur vinstra megin við fallbyssuna og Descartes horfir til himins á eftir byssykúlunni. Á borðanum fyrir miðri mynd stendur „Retomberat il?“ sem þýðir „Kemur hún niður aftur?“

Loftmótstaðan vex með hraða kúlunnar og að því getur komið í löngu falli að mótstaðan verði jafnmikil og þyngdin, en þá hættir fallhraðinn að aukast. Þetta gerist við ákveðinn hraða fyrir hvern hlut sem fellur, og sá hraði kallast markhraði hlutarins. Fyrir byssukúlu getur hann til dæmis verið um 70 m/s.

Byssukúlur falla venjulega ekki niður nákvæmlega á skotstað og raunar sjaldnast innan við nokkra tugi metra þaðan. Hversu langt frá skotstað kúlan lendir fer aðallega eftir vindhraða, en vindur getur fært kúluna talsvert. Kúlan ver mestum tíma nálægt hámarkshæð þannig að vindurinn þar upp hefur mest að segja. Auk þess hefur kúlan þarna uppi ekki þann lárétta hraða sem þarf til þess að hún haldist yfir skotstaðnum meðan jörðin snýst.

Þótt kúlur séu ekki á miklum hraða þegar þær lenda geta þær engu að síður gert nokkurn skaða og jafnvel verið banvænar. Rannsóknir sýna að kúlur þurfa að vera á 45-60 m/s hraða til að komast í gegnum húð á manni, en vissulega geta þær valdið skaða án þess að rjúfa húðina. Það er því alls ekki óhætt að skjóta kúlum upp í loftið og getur verið allt eins hættulegt og að skjóta beint að fólki.

Umfjöllunin og tölurnar hér á undan eiga við dæmigerða kúlu fyrir riffil með 7,62 mm hlaupvídd. Byssukúlur af öðrum stærðum og gerðum haga sér á annan hátt, hæðin sem þær ná getur til dæmis verið frá 1000 metrum og upp í yfir 3000 metra. Markhraðinn er að sama skapi misjafn, frá um 40 m/s og upp í 100 m/s. Hann fer mest eftir lögun kúlunnar og stöðugleika hennar í loftinu, en síður eftir eðlismassa hennar, það er að segja massa á rúmmálseiningu.

Hraða byssukúlna úr hlaupi eru takmörk sett og fræðilegur hámarkshraði er um 1800 m/s. Sjaldnast fara kúlur þó hraðar en 1200 m/s.

Heimildir:
  • Svör Sam Ellis, Gerry Moss, David Maddison og Dick Fillery sem birtust í tímaritinu New Scientist og voru endurprentuð í The Last Word, Oxford University Press, 1998.
  • Vísindavefur í Alaska.

Höfundar

Einar Örn Þorvaldsson

Einar Örn Þorvaldsson

háskólanemi og fyrrverandi starfsmaður Vísindavefsins

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

4.10.2004

Spyrjandi

Gunnar Kristófersson
Björk Arnardóttir

Efnisorð

Tilvísun

Einar Örn Þorvaldsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hversu hátt næði byssukúla sem skotið væri af jörðinni, og væri fólk í hættu þegar hún lenti?“ Vísindavefurinn, 4. október 2004. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=4542.

Einar Örn Þorvaldsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. (2004, 4. október). Hversu hátt næði byssukúla sem skotið væri af jörðinni, og væri fólk í hættu þegar hún lenti? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=4542

Einar Örn Þorvaldsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hversu hátt næði byssukúla sem skotið væri af jörðinni, og væri fólk í hættu þegar hún lenti?“ Vísindavefurinn. 4. okt. 2004. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=4542>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hversu hátt næði byssukúla sem skotið væri af jörðinni, og væri fólk í hættu þegar hún lenti?
Hér er einnig svarað spurningunum:

  • Hversu hratt fellur byssukúla ef henni er skotið upp og skiptir máli hve þungir hlutir eru í sambandi við fallhraða? frá Jóhannesi Jónssyni.
  • Hvað verður um byssukúlu þegar henni er skotið upp í loftið? frá Andra Runólfssyni.
  • Hvað fer byssukúla hratt? frá Hildi Helgu og Sævari Jóhannssyni.
  • Ef maður skýtur úr byssu beint upp í loftið, kemur þá kúlan jafn hratt niður? Nær hún sama hraða og hún var á þegar hún fór úr hlaupinu? frá Eiríki Einarssyni
  • Er ég skýt byssukúlu beint upp í loftið hve langur tími líður þar til hún fellur til jarðar? frá Sigurði Jóni Júlíussyni.
Byssukúla sem skotið er upp á við úr dæmigerðum riffli er á hraðanum 840 m/s (metrar á sekúndu) þegar hún fer úr hlaupinu. Hraði hennar minnkar í sífellu eftir það, bæði vegna þyngdarkraftsins sem verkar á hana og vegna loftmótstöðu. Að lokum verður hraðinn upp á við núll og kúlan tekur að falla niður á við. Ef henni er skotið beint upp í loftið nær hún um 2400 metra hæð á tæpum 20 sekúndum.

Ef kúlan félli niður á við án loftmótstöðu væri hröðun hennar föst, um það bil 9,8 m/s2 sem er svokölluð þyngdarhröðun við yfirborð jarðar. Þessi tala þýðir að fallhraðinn ykist um 9,8 m/s á hverri sekúndu í fallinu.

Loftmótstaðan verkar hins vegar gegn þyngdinni þannig að fallhraðinn vex ekki eins ört og hann mundi gera í tómarúmi. Fallhraðinn í tiltekinni hæð er því minni en hraðinn var upp á við í sömu hæð, og kúlan er talsvert lengur á niðurleið en á uppleið. Þannig tekur það hana um 40 sekúndur að ná aftur til jarðar.



Menn hafa lengi velt því fyrir sér hvað verður um byssukúlur sem skotið er upp í loftið. Fyrir daga Newtons gerði franski heimspekingurinn og stærðfræðingurinn René Descartes (1596-1650) sér þá hugmynd um þyngd hluta að hún færi minnkandi eftir því sem þeir færu lengra frá jörðu. Að lokum gætu þeir misst þyngdina alveg og kæmu þá ekki aftur. Hann fékk franska munkinn og eðlisfræðinginn Marin Mersenne (1588-1648) til að gera tilraun sem myndin sýnir. Mersenne stendur vinstra megin við fallbyssuna og Descartes horfir til himins á eftir byssykúlunni. Á borðanum fyrir miðri mynd stendur „Retomberat il?“ sem þýðir „Kemur hún niður aftur?“

Loftmótstaðan vex með hraða kúlunnar og að því getur komið í löngu falli að mótstaðan verði jafnmikil og þyngdin, en þá hættir fallhraðinn að aukast. Þetta gerist við ákveðinn hraða fyrir hvern hlut sem fellur, og sá hraði kallast markhraði hlutarins. Fyrir byssukúlu getur hann til dæmis verið um 70 m/s.

Byssukúlur falla venjulega ekki niður nákvæmlega á skotstað og raunar sjaldnast innan við nokkra tugi metra þaðan. Hversu langt frá skotstað kúlan lendir fer aðallega eftir vindhraða, en vindur getur fært kúluna talsvert. Kúlan ver mestum tíma nálægt hámarkshæð þannig að vindurinn þar upp hefur mest að segja. Auk þess hefur kúlan þarna uppi ekki þann lárétta hraða sem þarf til þess að hún haldist yfir skotstaðnum meðan jörðin snýst.

Þótt kúlur séu ekki á miklum hraða þegar þær lenda geta þær engu að síður gert nokkurn skaða og jafnvel verið banvænar. Rannsóknir sýna að kúlur þurfa að vera á 45-60 m/s hraða til að komast í gegnum húð á manni, en vissulega geta þær valdið skaða án þess að rjúfa húðina. Það er því alls ekki óhætt að skjóta kúlum upp í loftið og getur verið allt eins hættulegt og að skjóta beint að fólki.

Umfjöllunin og tölurnar hér á undan eiga við dæmigerða kúlu fyrir riffil með 7,62 mm hlaupvídd. Byssukúlur af öðrum stærðum og gerðum haga sér á annan hátt, hæðin sem þær ná getur til dæmis verið frá 1000 metrum og upp í yfir 3000 metra. Markhraðinn er að sama skapi misjafn, frá um 40 m/s og upp í 100 m/s. Hann fer mest eftir lögun kúlunnar og stöðugleika hennar í loftinu, en síður eftir eðlismassa hennar, það er að segja massa á rúmmálseiningu.

Hraða byssukúlna úr hlaupi eru takmörk sett og fræðilegur hámarkshraði er um 1800 m/s. Sjaldnast fara kúlur þó hraðar en 1200 m/s.

Heimildir:
  • Svör Sam Ellis, Gerry Moss, David Maddison og Dick Fillery sem birtust í tímaritinu New Scientist og voru endurprentuð í The Last Word, Oxford University Press, 1998.
  • Vísindavefur í Alaska.
...