Balistică

Traiectoriile a trei obiecte aruncate la același unghi (70°). Pentru obiectul negru nu se ia în considerare rezistența la înaintare - traiectoria sa este o parabolă. Obiectul albastru ilustrează traiectoria conform modelului Stokes, iar obiectul verde traiectoria conform modelului Newton

Balistica este domeniul mecanicii clasice care se ocupă cu lansarea, comportamentul în zbor și efectele la impact ale proiectilelor, în special munițiile utilizate la armele de foc (gloanțe, obuze, rachete etc.). Aplicațiile principale ale balisticii sunt în domeniul militar: tragerile artileriei și proiectarea diverselor tipuri de muniție.

Etimologic, cuvântul balistică provine din grecescul βάλλειν (ballein), „a arunca”.

Un corp balistic este un corp în mișcare liberă cu impuls care poate fi supus unor forțe cum ar fi: forța exercitată de gazele sub presiune dintr-o țeavă de tun sau dintr-o duză de propulsie, gravitația, forța normală (perpendiculară la traiectorie) datorată efectului de rotație produs în cazul țevilor ghintuite și rezistența la înaintare a aerului în timpul zborului.

Istorie

Gaetano Marzagaglia, Del calcolo balistico, 1748

Primele dispozitive care pot fi considerate arme de foc au apărut în China în jurul anului 1000, iar la începutul secolului al XIV-lea tehnologia acestora se răspândise deja în restul Asiei și în Europa.

După o lungă perioadă de dezvoltare empirică, balistica a fost studiată și dezvoltată de matematicianul italian Niccolò Tartaglia în 1531, deși acesta a continuat să folosească segmente de mișcare în linie dreaptă, convenții stabilite de Avicenna și Albert de Saxa, dar cu inovația că a legat liniile drepte printr-un arc de cerc. Galileo Galilei a stabilit principiul mișcării compuse în 1638, folosind acest principiu pentru a obține forma parabolică a traiectoriei balistice.

Balistica a fost pusă pe o bază științifică și matematică solidă de Isaac Newton, odată cu publicarea Philosophiae Naturalis Principia Mathematica în 1687. Legile matematice ale mișcării și gravitației enunțate de el, au făcut posibilă, pentru prima dată, determinarea cu succes a traiectoriilor balistice. 

Proiectile

Un proiectil este un obiect proiectat în spațiu datorită aplicării unei forțe asupra sa. Deși orice obiect aflat în mișcare prin spațiu (de exemplu o minge de baseball aruncată) este un proiectil, termenul se referă cel mai frecvent la obiectele trimise la distanță cu ajutorul unei arme.

Pentru a analiza traiectoria proiectilului sunt utilizate ecuațiile matematice ale mișcării.

Exemple de proiectile: săgeți, gloanțe, obuze de artilerie, rachete etc.

Lansatoare de proiectile

Arcul

Articol principal: Arc (armă).

Catapulta

Catapultă

Articol principal: Catapultă.

Tunul

USS Iowa trăgând o salvă completă cu tunurile de la bord, 1984.

Articol principal: Tun.

Racheta

Lansarea rachetei Falcon 9 de la Vandenberg Space Launch Complex 4

Articol principal: Rachetă.

Subdomenii

Balistica poate fi studiată folosind fotografii de mare viteză sau camere de mare viteză . O fotografie a unui pistol Smith & Wesson care trage, făcută cu mare viteză. Glonțul poate fi astfel vizualizat fără neclaritatea dată de mișcare.

Balistica este adesea împărțită în următoarele patru categorii:

• Balistică internă (sau balistica exterioară) - studiul proceselor care accelerează inițial proiectilele
• Balistică de tranziție - studiul mișcării proiectilelor pe măsură ce acestea trec la zborul liber
• Balistica externă (sau balistica exterioară) - studiul mișcării proiectilului (traiectoria) în zbor
• Balistică terminală - studiul proiectilului și efectele acestuia pe măsură ce își termină zborul

Balistică internă

Balistica internă (sau balistica interioară), un sub-câmp al balisticii, este studiul propulsiei unui proiectil .

În arme balistica internă acoperă timpul de la aprinderea propulsorului până când proiectilul iese din țeava pistolului . Studiul balisticii interne este important pentru proiectanții și utilizatorii de arme de foc de toate tipurile, de la puști cu puț mic și pistoale, până la artilerie de înaltă tehnologie.

Pentru proiectilele propulsate cu rachete, balistica internă acoperă perioada în care un motor rachetă asigură împingere.

Balistică tranzițională

Balistica de tranziție, cunoscută și sub denumirea de balistică intermediară, este studiul comportamentului unui proiectil din momentul în care părăsește țeava armei până când presiunea din spatele proiectilului este egalizată, deci se află între balistica internă și balistica externă .

Balistică externă

Redă fișierul media

Schlieren image of a bullet travelling in free-flight demonstrating the air pressure dynamics surrounding the bullet.

Balistica externă este partea științei balisticii care se ocupă de comportamentul unui proiectil fără motor în zbor.

Balistica externă este frecvent asociată cu armele de foc și se ocupă de faza de zbor liber neputernic a glonțului după ce iese din țeava pistolului și înainte de a atinge ținta, deci se află între balistica de tranziție și balistica terminală .

Cu toate acestea, balistica externă se preocupă și de zborul liber al rachetelor și altor proiectile, cum ar fi bilele, săgețile etc.

Balistică terminală

Balistica terminală este studiul comportamentului și efectelor unui proiectil atunci când acesta își atinge ținta.

Balistica terminală este relevantă atât pentru proiectilele de calibru mic, cât și pentru proiectilele de calibru mare (aruncate de la artilerie ). Studiul impacturilor la viteze extrem de ridicate este încă foarte nou și este aplicat în cea mai mare parte proiectării navelor spațiale .

Aplicații

Apollo 11 - Calculele astrodinamice au permis navelor spațiale să călătorească și să se întoarcă de pe Lună

Balistica criminalistică

Balistica criminalistică (sau balistica judiciară) implică analiza gloanțelor și a impactului gloanțelor pentru a determina informațiile de utilizare de către o instanță sau o altă parte a sistemului juridic. Separat de informațiile balistice, examenele de marcare a armelor de foc („amprenta balistică”) implică analiza dovezilor furnizate de armele de foc și de muniție pentru a stabili dacă o anumită armă de foc a fost folosită la comiterea unei infracțiuni.

Astrodinamica

Astrodinamica este aplicarea balisticii și mecanicii cerești la problemele practice referitoare la mișcarea rachetelor și a altor nave spațiale . Mișcarea acestor obiecte este de obicei calculată din legile mișcării Newton și din legea gravitației universale a lui Newton . Este o disciplină de bază în cadrul proiectării și controlului misiunii spațiale.

Bibliografie

• US Army (februarie 1965), Interior Ballistics of Guns (PDF), Engineering Design Handbook: Ballistics Series, United States Army Materiel Command, AMCP 706-150 
• Gurstelle, William (2004), The art of the catapult: build Greek ballista, Roman onagers, English trebuchets, and more ancient artillery, Chicago: Chicago Review Press, ISBN 978-1-55652-526-1, OCLC 54529037 
• Liddell, Henry George; Scott, Robert, A Greek-English Lexicon (definition), Perseus, Tufts , κατά πάλλω
• Marsden, Eric William (1969), Greek and Roman Artillery: Historical Development, Oxford: Clarendon, ISBN 978-0-19-814268-3 .
• MSFC History Office (2000), Rockets in Ancient Times (100 B.C. to 17th Century), Marshall Space Flight Center History Office, arhivat din original la 9 iulie 2009, accesat în 9 iunie 2016 
• „catapult”, Dictionaries (definition), Oxford 
• Schellenberg, Hans Michael (2006), „Diodor von Sizilien 14,42,1 und die Erfindung der Artillerie im Mittelmeerraum” (PDF), Frankfurter Elektronische Rundschau zur Altertumskunde, 3, pp. 14–23 
• Sutton, George (2001), Rocket Propulsion Elements (ed. 7th), Chichester: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-32642-7 

Legături externe

• Asociația examinatorilor de arme de foc și instrumente
• Trajectorii balistice de Jeff Bryant, The Wolfram Demonstrations Project
• Linia de timp a armelor de foc și a instrumentelor de criminalistică
• Societatea balistică internațională
• Zborul glonțului de la pulbere la țintă - Franklin Weston Mann