趣味几何学
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9.炮兵的测角仪

大家都知道炮兵射击时目标必须明确,炮兵获悉目标的高度后,还要知道目标的角度并迅速求得与目标的间距,在一些情形下甚至需要转换目标,要计算转过多少角度才能达到目的。

炮兵一般用心算完成上面的计算工作。他们到底是怎么做到的呢?

观察图71,图中圆的半径OA=D,圆周上的弧为AB, Oa等于r, ab是半径oa=r的圆周上的一段弧。由于扇形AOB∽扇形aOb,则有:

经过变形整理后有

其中代表视角AOB。

获得以上比例后,可以由已知的D求得AB或者由已知的AB求得D。

炮兵们为了让求解过程更加简单,不是将圆周等分成360份,而是等分成了6000等份。这样一来,各等份的长度就在左右。

图71 炮兵所用的测角仪3.10 视觉与敏锐度

如图71所示,如果测角圆周O的弧ab为一个分度单位,那么整个圆周长就是2πr,约等于6r。于是AB≈×D=0.001D。

这就是炮兵嘴里常说的“密位”。因此AB≈×D=0.001D,这意味着,要想知道现实生活中的多大间距和测角仪上的一个分度(每一“密位”相对应的角度)单位相对应,仅需把间距D中的小数点左移三位即可。

在以军用电话或电台下达作战指令或上报测量结果时,对于“密位”数字要如同说电话号码般报出,比如“密位”105要读成“一〇五”,而写成:“1—05”;

“密位”8读作“〇〇八”,但写为“0—08”。

至此,你就能顺利求解这道由炮兵给出的题目了。

【题目】一辆坦克进入了反坦克炮镜的视野,密位是0—05。如果坦克高2m,那么反坦克炮和坦克的间距是多少?

【题解】测角仪上的5密位对应实际中的2m,那么,测角仪上的1密位就为0.4m。由于1密位是千分之一距离,所以对应的间距就为400m。

若炮兵的指挥或侦察兵没带测角仪,仍然可以借助自己的手掌、手指头或周边可能找到的物件(详见本章第6节)来进行测量。不过炮兵要熟记的数据绝不是角度,而应该是“密位”。

各物体的“密位”的近似值如下:

手掌的“密位”:一二〇,1—20。

中指、食指或无名指的“密位”:〇三〇,0—30。

圆铅笔(直径)的“密位”:〇一二,0—12。

三戈比或二十戈比硬币(直径)的“密位”:〇四〇,0—40。

火柴长的“密位”:〇七五,0—75。

火柴宽的“密位”:〇〇三,0—03。

在我们得到物体的角度数值后,视觉敏锐度的测定就非常容易理解了,甚至你自己都能做这样的测试。

作20道线宽均为1mm的线,令其和火柴棍长度相等即5cm。此时图形看上去为一个四边相等的正方形,见图72。将其固定在光线好的地方比如墙壁上,之后面朝墙后退,并在不能清晰分辨出每根直线时停下,标记位置并测量到图形的间距,算出你看不清线条时的视角并写出具体步骤。假设此时你的视角是1′,足以证明你有正常的敏锐度;倘若算出你的视角是3′,就说明你的敏锐度仅为正常情况下的,以此类推。

【题目】某人站在2m的地方看图72时线条变成了一片。他的视觉敏锐度正常吗?

图72 视觉敏锐度测试图

【题解】距离图形57mm的时候,墙上1mm的线条视角是1°,也就是60′。自2000mm外观察1mm线条时的视角就可借助下面的式子算出:

求得x≈1.7′。

由于6.0≈,于是这个人的视角敏锐度约为0.6,低于正常值。