Em vừa hỏi thằng gpt nó nói là dùng động năng để khoan.
Nó bảo GBU57 chỉ khoan được 8m bê tông hoặc 60m đất mềm thôi.
.
.
.
Tính toán lực khi bắt đầu xuyên, các lực cản của đất và bê tông hoặc đá
Việc tính toán lực xuyên phá của bom GBU khi đâm vào bê tông, đất hoặc đá là một vấn đề phức tạp thuộc lĩnh vực cơ học va chạm tốc độ cao, kết hợp giữa động lực học, cơ học vật liệu, và thủy động lực học trong môi trường rắn. Tuy nhiên, dưới đây là mô hình hóa cơ bản để bạn dễ hiểu và có thể tự tính gần đúng:
1. Tính toán năng lượng xuyên phá ban đầu
Bom đâm vào mục tiêu với tốc độ cao (từ 500 m/s đến 1.200 m/s). Năng lượng xuyên phá ban đầu là động năng:
E = \frac{1}{2} m v^2 E: động năng (J) m: khối lượng bom (kg) v: vận tốc khi va chạm (m/s)
Ví dụ:
Với GBU-28 (nặng 2.200 kg) và tốc độ va chạm khoảng 400 m/s:
E = \frac{1}{2} \times 2200 \times 400^2 = 176 \times 10^6 \, \text{Joules}
→ Đây là năng lượng bom dùng để xuyên thủng và vượt qua lực cản của đất, bê tông, hoặc đá.
2. Mô hình lực cản trong vật liệu
Khi bom bắt đầu tiếp xúc với vật liệu, lực cản có thể tính gần đúng theo mô hình:
F_{\text{cản}} = A \cdot \sigma_y + \frac{1}{2} C_d \cdot \rho \cdot A \cdot v^2
Trong đó:
: diện tích mặt cắt mũi bom (m²) : cường độ chảy/đứt gãy của vật liệu mục tiêu (Pa) : hệ số cản (khoảng 1–2 đối với đầu đạn nhọn) : mật độ khối vật liệu (kg/m³) : vận tốc tức thời khi bom di chuyển trong vật liệu (m/s) Giá trị tham khảo: Vật liệu (kg/m³) (MPa) Đất nén chặt 1.800–2.200 10–30 Bê tông 2.400–2.500 20–50 Đá granit 2.600–2.800 100–200
3. Tính toán lực cản ban đầu
Giả sử:
Bom GBU-28 có đường kính 0.36 m → Tốc độ ban đầu: Ví dụ lực cản trong bê tông: F_{\text{cản}} = 0.102 \cdot 40 \times 10^6 + 0.5 \cdot 1.2 \cdot 2500 \cdot 0.102 \cdot 400^2
= 4.08 \times 10^6 + 24.48 \times 10^6 = 28.56 \times 10^6 , \text{N} ]
→ Lực cản khoảng 28.5 MN (MegaNewton) tại thời điểm va chạm với bê tông.
4. Tốc độ giảm dần và độ sâu xuyên
Bom giảm tốc dần do lực cản, tuân theo định luật Newton:
F = ma = -F_{\text{cản}} \Rightarrow a = -\frac{F_{\text{cản}}}{m}
Ta có thể dùng tích phân để tính độ sâu xuyên tối đa:
E = \int_0^d F_{\text{cản}}(x) dx \Rightarrow d = \frac{E}{\overline{F}_{\text{cản}}}
Với ví dụ ở trên:
d = \frac{176 \times 10^6}{28.56 \times 10^6} ≈ 6.16 \, \text{m}
→ Bom GBU-28 có thể xuyên khoảng 6 mét bê tông, phù hợp với dữ liệu thực tế.
Ghi chú thực tế Mũi bom được thiết kế nhọn, góc xiên tối ưu, giảm lực cản khí và lực cản đất. Một số bom sử dụng hợp kim tungsten hoặc uranium nghèo để tăng khả năng xuyên phá. Đối với đất mềm, độ sâu có thể tăng gấp 5–10 lần so với bê tông.
Kết luận
Cơ chế xuyên phá dựa hoàn toàn vào động năng cực lớn của bom và thiết kế khí động học. Lực cản do vật liệu gây ra có thể lên đến hàng chục MegaNewton, nhưng với cấu trúc đặc biệt và tốc độ cao, bom vẫn có thể xuyên hàng mét đất, đá hoặc bê tông.
Nếu bạn muốn mình làm mô phỏng vật lý (ví dụ: biểu đồ giảm tốc, đồ thị lực – độ sâu), mình có thể hỗ trợ tiếp bằng biểu đồ minh họa.
dantri.com.vn
