Teorija

Pojave, ki smo jih opazovali pri delu z vakuum bazooko, smo lahko natančneje določili z uporabo naslednjih fizikalnih formul.

Za izstreljevanje naboja smo izkoristili silo podtlaka. Sila podtlaka nastane zaradi nižjega tlaka v cevi, kot je zunaj nje, potem ko s sesalcem izsesamo zrak. Naboj je skozi cev potisnil zrak z večjim pritiskom, ki je zunaj bazooke. Velikost te sile opisuje enačba:

F = Δp S
F...sila
Δp ... razlika tlakov
S.. presek cevi

Sila povzroči stalen pospešek na izstrelek, ki je v njej. Velikost pospeška izrazimo iz II. Newtonovega zakona.Velikost pospeška je premosorazmerna z velikostjo sile in obratnosorazmerna z maso izstrelka.

a = F/m
a...pospešek
F...sila
m... masa izstrelka

V cevi bazooke sta lega in hitrost izstrelka odvisni od časa pospeševanja. V idealnem primeru pri strelnem orožju naj bi izstrelek pospeševal na celotni poti, ki bi jo opravil v cevi in zletel ven ravno ob trenutku, ko doseže največjo hitrost, realno pa se po določenem času hitrost izstrelka ustali kot posledica delovanja drugih sil npr. trenja v cevi in tudi začetna sila preneha delovati, ker ne moremo vzdrževati stalne razlike tlakov.

Pri računanju gibalne količine izstrelka je potrebno upoštevati tudi to, da v cevi ne pospešuje samo izstrelek, temveč tudi zrak, ki zadaj vdira v cev in se giblje z enako hitrostjo kot izstrelek.

Zgornji dve enačbi opisujeta lego in hitrost izstrelka v odvisnosti od časa, medtem ko se giblje v cevi.

Da smo lahko ugotovili hitrost po dolgem času pospeševanja, smo enačbo hitrosti v odvisnosti od časa pospeševanja pretvorili, tako da je hitrost podana v odvisnosti od poti pospeševanja.

S programom Mathematica izračunamo limito in dobimo maksimalno hitrost, do katere bi pospešil izstrelek.

Ko v enačbo vstavimo vrednosti spremenljivk, ki ustrezata našim pogojem dobimo:

Valovanje v cevi

Sila podtlaka v cevi povzroči motnjo v zraku v cevi. Frekvenca valovanja, ki nastane v cevi je določena z dolžino cevi, in sicer je enaka c/2L. Ker je cev na obeh straneh odprta se v njej vzpostavi enako valovanje kot v na obeh straneh odprti piščali.

ν = c / 2L
ν... frevkenca
c... hitrost zvoka
L ... dolžina cevi
Valovna dolžina vala λ je enaka dvakratni dolžini cevi.
λ = 2L