Куда упадет снаряд, выпущенный из пушки строго вертикально вверх?
Такой вопрос был в одной из книг по занимательной физике Я.И.Перельмана. Он писал (очень давно, возможно, более 100 лет назад), что многие ученые ошибались и предложил свое решение. Потом я прочитал, что и Перельман ошибся. Наверное, задачу нужно разделить на более легкую - в предположении, что воздуха нет (например, на Луне), и более трудную - воздух есть.
Ответы (3):
Если не учитывать влияния атмосферы, то имеется простая задачка по теормеху.
Снаряд, выпушенный из пушки, ориентированной строго вертикально, в момент выстрела имеет ещё и скорость, направленную в сторону вращения Земли (то есть строго на восток). Однако будучи предоставленный сам себе, такой снаряд летит, как известно, не строго на восток, а оставаясь в диаметральной плоскости. И, стало быть, будет отклоняться не только к западу, но и к югу, если дело происходит в Северном полушарии. Доказательством (или как минимум иллюстрацией) именно такой траектории служит тот факт, что орбиты всех без исключения спутников лежат не в плоскости параллели, а тоже в диаметральной плоскости.
Почему снаряд отклоняется к западу - тоже понятно. Он сохраняет линейную скорость точки поверхности Земли, но не угловую. Поэтому по мере подъёма вверх его угловая скорость будет уменьшаться (при той же или слабо меняющейся линейной увеличивается расстояние до оси вращения). Это и приводит к запаздыванию и отклонению точки падения к западу.
Вихревые потоки, перепад температур, влажность, давление, земное вращение и притяжение и множество других факторов повлияют на снаряд таким образом, что он не вернется в точку своего вылета. А меня, кстати, с детства занимал такой вопрос: если бы не было атмосферы и пуля была бы выпущена с достаточной скорость - мог бы я выстрелить вперед и попасть себе в спину? ))
Даже если воздуха нет, есть вращение небесного тела. То есть в точку выстрела снаряд точно не попадёт. Но вот при наличии атмосферы - может и попасть. Под воздействием ветров, атмосферного давления, осадков и других метеоусловий.