Физика hop-up

Эта статья – компиляция мнений, высказанных в процессе обсуждения темы «Физика hop up». Большое спасибо всем, принявшим участие, особенно: Tac, Supergeek, Pikachoad и Jeff 'Dr Strangelove' Ridgway (который предоставил как контент, так и графику).

-Jason 'Kornkob' Robinson редактор Challenge Retreat.

Что такое hop up?

Hop up (сокр. Higher operating power) это метод воздействия на шар, позволяющий увеличить дальность полёта без использования дополнительной энергии, применяя обратное вращение.

Обратное вращение достигается при помощи небольшой резиновой пластинки, расположенной в верхней части основания ствола, которая цепляет верхнюю часть шара, в момент его прохождения через канал ствола. Трение на вершине шара становится больше, чем в основании, это и заставляет шар вращаться.

«Подкрутка» позволяет шару непродолжительное время в течение полёта сопротивляться силе притяжения, таким образом – дальность полёта подкрученного шара увеличивается, по сравнению с шаром запущенным без какого либо вращения. В основе происходящего процесса лежит принцип Бернулли, тот же самый, который объясняет теорию подъёмной силы крыла.

Когда шар проходит через воздух с вращением, плотность воздуха на вершине становится немного меньше, чем в основании, за счёт чего и создаётся подъёмная сила, сопротивляющаяся силе притяжения ( заставляющей любой предмет падать подчиняясь всем известной формуле 9.81m/s^2).

Дэниел Бернулли в своё время обнаружил взаимосвязь между скоростью движения газа (или жидкости) и его давлением. Давление в быстро движущемся газе (или жидкости) меньше, чем в движущимся медленнее. Самолёты используют этот принцип за счёт формы крыла. Верхняя часть крыла у самолета изогнута, и сжимает воздух над крылом, заставляя его двигаться быстрее, чем под крылом.

Если любому шару придать вращение, то на стороне в направлении которой он вращается возникает дополнительная сила. Например, если бросить шар с левым вращением (против часовой стрелки), образуется дополнительная сила, двигающая шар влево. Тоже самое с hop up. Применение вращения, например, в вакууме бесполезно, поскольку нет сопротивления и давления воздуха. На верхней стороне шара воздух ускоряется, а на нижней замедляется, т.к. встречаются два потока.

За счёт этого возникает подъёмная сила, двигающая шар из области высокого давления в область низкого давления. Этот феномен известен как сила Магнуса, и именно она используется игроками в гольф и теннисистами для выполнения «кручённых» мячей.

Существует также вторичный эффект от обратного вращения шара, имеющий отношение к турбулентным потокам, возникающим позади летящего шара. Если шар выпущен без вращения, турбулентные потоки симметричны, и не оказывают результирующего влияния на полет шара. В случае придания шару вращения, направления турбулентных потоков корректируются, и в сумме также создают разрежение воздуха над шаром, увеличивая подъёмную силу. Этот вторичный эффект известен как "Эффект Отклонения Следа". Вы можете заметить, что если выкрутить регулировку до отказа – шар полетит вверх.

Нарезной ствол. Нарезы – несколько углублений в канале ствола, которые задают вращение пули. Нарезы используются в огнестрельном оружии, но не столько для увеличения дальности полёта, сколько для придания стабильности полёту при прохождении сквозь воздух.

Важно отметить, что этот эффект также влияет на сферические объекты. Первоначально нарезы появились у мушкетов, использующих круглую свинцовую пулю (которая со временем стала удлинённой, для ещё большей стабильности). Во время американской войны за независимость англичане в полной мере ощутили на себе эффективность этого нововведения. В тот момент, когла пуля входит в канал ствола, нарезы заставляют её вращаться (обычно левое вращение). Во время полёта это вращение создаёт эффект гироскопической стабилизации. Любой объект, которому задано вращение становится гироскопически устойчивым.

Вы можете убедиться в этом на примере баскетбольного мяча, вращающегося на указательном пальце. Чем выше скорость вращения, тем устойчивее мяч, и тем большую силу нужно приложить, чтобы сдвинуть его с оси вращения.

Эта стабилизация не даёт острому коцу пули колебаться относительно вертикальной оси, и гораздо дольше придерживаться заданного курса. Таким образом, пуля, выпущенная из нарезного ствола с гораздо большей вероятностью попадёт в цель. Чем выше скорость вращения, заданная нарезами, тем дольше пуля созраняет стабильность. Но, конечно, до определённого предела. Слишком крутые нарезы будут поглощать много энергии, а также заставят ствол слишком нагреваться.

Представьте себе волчок. Чем быстрее он вращается, тем дольше он будет оставаться в вертикальном положении. Чем медленнее он вращается, тем менее устойчивым он становится. Представьте пулю, выпущенную из винтовки, которая вращается вокруг горизонтально оси с огромной скоростью. Вращение примененное к шару (ВВ) и к пуле полностью отличаются. Шар вращается по вертикали, пуля по горизонтали. Вращение пули не создает подъемной силы и не препятствует силе притяжения.

Что всё это значит?

По сути, нарезы и hop-up делают вещи, являющиеся зеркальным отражением друг друга. Нарезы увеличивают точность, наряду с незначительным вторичным эффектом увеличения дальности. Hop-up обеспечивает увеличение дальности, со вторичным эффектом увеличения точности.

Теоритически, можно было бы создать нарезное airsoft оружие, но для этого потребовалось очень сильно увеличить его мощность, кроме того, увеличить массу снаряда и придать ему заостренную форму. Все эти действия, в сумме, привели бы к увеличению риска получить травму, и скорее всего, перевели бы такое оружие в разряд нелегального.

Опубликовано с разрешения редактора.

Домой