Рис. 146. При улучшении формы снаряда значительно увеличивается дальностьего полета

А вот другой снаряд: скорость его значительно больше, чем у первого, а потому он испытывает и большее сопротивление воздуха, – предположим, равное давлению 100 атмосфер. Пусть он летит так быстро, что за ним позади образуется почти полная пустота: частицы воздуха не успевают ее заполнить. Разница с нормальным давлением составляет целую атмосферу.

Но это всего лишь 1 процент – всего сотая часть – того давления, которое испытывает головная часть такого снаряда!

Вот почему снарядам, летящим с очень большой скоростью, придают теперь такую форму, при которой головная часть их очень сильно заострена. А снарядам, летящим сравнительно медленно, можно и не очень заострять головную часть, но зато нужно обязательно удлинить и сильно скосить их донную часть.

30 лет тому назад граната 76–миллиметровой пушки могла пролететь около 8,5 километра.

Но стоило только заострить ее головную часть, удлинить и скосить донную часть, как граната такого же веса стала лететь больше чем на 11 километров; простое изменение формы снаряда увеличило почти на одну треть дальность его полета (рис. 146).

Какой снаряд летит дальше – легкий или тяжелый?

Секрет дальнобойности – не только в форме снаряда.

Выпустим снаряды одинаковой формы из трех разных орудий.

Орудия эти подобраны так, что начальная скорость их снарядов одна и та же – 442 метра в секунду. Снаряды почти совершенно одинаковы по форме. Пусть и угол бросания у всех трех орудий будет один и тот же – 20 градусов (рис. 147).

Снаряд 37–миллиметровой пушки при этих условиях пролетит 4100 метров.

Снаряд 76–миллиметровой пушки пролетит 5700 метров.

А снаряд 152–миллиметровой пушки залетит дальше всех – на 6300 метров.

В чем же дело? Ведь форма у всех трех снарядов одна и та же, и скорость одинакова, и угол бросания один и тот же.

Неодинаков только размер и вес этих снарядов: 37–миллиметровая граната весит 0,5 килограмма; 76–миллиметровая граната – побольше, она весит 6,5 килограмма, то есть она в 13 раз тяжелее 37–миллиметровой гранаты; 152–миллиметровая граната – самая тяжелая, она весит около 41 килограмма.

Выходит так: чем тяжелее снаряд, тем меньше влияет на него сила сопротивления воздуха.

Чем же объяснить такое влияние веса снаряда?

Попробуйте проделать такой простой опыт. Подберите одинаковой величины и формы пробку и камешек. Бросьте их с высоты нескольких десятков метров от земли, например, из окна верхнего этажа высокого дома. Вы увидите, что камешек долетит до земли раньше, чем пробка.

Закон свободного падения – один и тот же для всех тел. Форма и величина у камня и пробки одинаковы, – значит, в начале падения одинаково и сопротивление воздуха их движению.

Почему же его влияние на пробке сказалось сильнее, чем на камешке? Почему воздух больше затормозил полет пробки, чем полет камешка? Плотность пробки меньше плотности камешка. В пробке меньше вещества. Стало быть, меньше и инерция пробки, то есть ее способность сохранять состояние, в котором она находится. Пробку поэтому легко затормозить. Камень гораздо тяжелее пробки, вещества в нем во много раз больше. Значит, и инерция камня во столько же раз больше. Его движение затормозить гораздо труднее.

Рис. 147. Вот как действует сопротивление воздуха на снаряды разного веса

Каждый железнодорожник знает, что груженый поезд труднее затормозить, чем порожний.

Тяжелый снаряд испытывает при своем полете точно такое же сопротивление воздуха, как и легкий, если их размеры, скорость и форма одинаковы.

Но на полет тяжелого снаряда это сопротивление оказывает меньшее влияние. Поэтому–то замедление его полета меньше, поэтому–то и летит он дальше.

Поперечная нагрузка

Однако в действительности дело обстоит еще сложнее.

Вес, масса, инерция у более крупного снаряда больше. Но зато и поверхность, на которую действует сопротивление воздуха, у него тоже больше. А чем эта поверхность больше, тем, разумеется, больше и сопротивление воздуха полету такого снаряда: в этом случае воздух давит на большую площадь (рис. 148).

Получается так: с одной стороны, большой снаряд тяжелее маленького, поэтому его инерция больше, он лучше сохраняет свою скорость; с другой же стороны, он подставляет действию воздуха большую поверхность и поэтому испытывает более сильное сопротивление воздуха.

Выходит, что способность снаряда сохранять свою скорость зависит не просто от его веса, а от отношения веса к площади, встречающей сопротивление воздуха, – иными словами, от той нагрузки, которая приходится на каждый квадратный сантиметр площади поперечного сечения снаряда.

Вес, приходящийся на квадратный сантиметр площади поперечного сечения снаряда, называют его "поперечной нагрузкой". При одинаковой форме, скорости и угле бросания дальше летит тот снаряд, у которого поперечная нагрузка больше: такой снаряд лучше сохраняет свою скорость во время полета, получает меньшее замедление.