La balística es la ciencia del movimiento, el vuelo y los efectos de los proyectiles. Se divide en varias disciplinas. La balística interna y externa se ocupa del movimiento y vuelo de los proyectiles. La transición entre estos dos modos se llama balística intermedia. La balística terminal se refiere al impacto de los proyectiles, una categoría separada cubre el grado de daño al objetivo. ¿Qué estudia la balística interna y externa?
Armas y misiles
Los motores de cañón y de cohetes son tipos de motores térmicos, que en parte convierten la energía química en un propulsor (la energía cinética de un proyectil). Los propulsores difieren de los combustibles convencionales en que su combustión no requiere oxígeno atmosférico. De forma limitada, la producción de gases calientes con combustible combustible provoca un aumento de la presión. La presión impulsa el proyectil y aumenta la velocidad de combustión. Los gases calientes tienden a erosionar el cañón o la garganta del arma.cohetes La balística interna y externa de armas pequeñas estudia el movimiento, vuelo e impacto que tiene el proyectil.
Cuando se enciende la carga propulsora en la recámara del arma, los gases de combustión son retenidos por el disparo, por lo que se acumula la presión. El proyectil comienza a moverse cuando la presión sobre él supera su resistencia al movimiento. La presión continúa aumentando durante un tiempo y luego cae a medida que el disparo se acelera a alta velocidad. El combustible para cohetes de combustible rápido se agota pronto y, con el tiempo, el disparo se expulsa por la boca: se ha alcanzado una velocidad de disparo de hasta 15 kilómetros por segundo. Los cañones plegables liberan gas a través de la parte posterior de la recámara para contrarrestar las fuerzas de retroceso.
Un misil balístico es un misil que es guiado durante una fase activa inicial de vuelo relativamente corta, cuya trayectoria se rige posteriormente por las leyes de la mecánica clásica, a diferencia, por ejemplo, de los misiles de crucero, que son guiados aerodinámicamente en vuelo con el motor en marcha.
Trayectoria del disparo
En balística externa e interna, la trayectoria es la trayectoria de un disparo sujeto a la gravedad. Bajo la sola influencia de la gravedad, la trayectoria es parabólica. Arrastrar ralentiza el camino. Por debajo de la velocidad del sonido, la resistencia es aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad; la racionalización de shottail solo es efectiva a estas velocidades. A altas velocidades, una onda de choque cónica proviene de la punta del disparo. La fuerza de tracción, quedepende en gran medida de la forma de la nariz, siendo el más pequeño para trazos de punta fina. El arrastre se puede reducir ventilando los gases del quemador en la cola.
Las aletas traseras se pueden usar para estabilizar proyectiles. La estabilización trasera proporcionada por el roscado induce una oscilación giroscópica en respuesta a las fuerzas aerodinámicas del tambor. Un giro insuficiente te permite caer y demasiado evita que la nariz se hunda a medida que viaja a lo largo de la trayectoria. La desviación del disparo se debe a la sustentación, las condiciones meteorológicas y la rotación de la Tierra.
Respuesta de impulso
Los cohetes se mueven en respuesta a un impulso de salida de gas. El motor está diseñado de tal manera que las presiones generadas son casi constantes durante la combustión. Los cohetes estabilizados radialmente son sensibles a los vientos cruzados, dos o más chorros de motor inclinados lejos de la línea de vuelo pueden proporcionar estabilización de giro. Los blancos suelen ser duros y se denominan gruesos o delgados dependiendo de si el impacto del disparo afecta el material subyacente.
La penetración se produce cuando las intensidades de la tensión de impacto superan el límite elástico del objetivo; provoca fracturas dúctiles y frágiles en objetivos delgados y flujo de material hidrodinámico en objetivos gruesos. En caso de impacto, puede ocurrir una falla. La penetración completamente a través del objetivo se llama perforación. Las trampas de armadura avanzada detonan un explosivo comprimido contra un objetivo o enfocan explosivamente un chorro de metal sobre él.superficie.
Grado de daño local
La balística interna y externa de un disparo está relacionada principalmente con los mecanismos y consecuencias médicas de las lesiones causadas por balas y fragmentos explosivos. Al penetrar, el impulso transmitido a los tejidos circundantes genera una gran cavidad temporal. El grado de daño local está relacionado con el tamaño de esta cavidad de transición. La evidencia sugiere que la lesión física es proporcional a la velocidad cúbica, la masa y el área de la sección transversal del proyectil. La investigación sobre chalecos antibalas tiene como objetivo evitar la penetración de proyectiles y minimizar las lesiones.
Balística externa e interna - es el campo de la mecánica que se ocupa del lanzamiento, vuelo, comportamiento y efectos de proyectiles, especialmente balas, bombas no guiadas, cohetes y similares. es una especie de ciencia o incluso arte de diseñar y acelerar proyectiles para lograr el rendimiento deseado. Un cuerpo balístico es un cuerpo con impulso que puede moverse libremente, sujeto a fuerzas como la presión del gas en un arma, el estriado en un cañón, la gravedad o la resistencia aerodinámica.
Historia y antecedentes
Los primeros proyectiles balísticos conocidos fueron palos, piedras y lanzas. La evidencia más antigua de proyectiles con punta de piedra, que pueden o no estar cargados con un arco, se remonta a 64.000 años.hace, que fueron encontrados en la cueva de Sibudu, en Sudáfrica. La evidencia más antigua del uso de arcos para disparar data de aproximadamente 10.000 años.
Se encontraron flechas de pino en el valle de Ahrensburg, al norte de Hamburgo. Tenían surcos poco profundos en la parte inferior, lo que indica que fueron disparados desde un arco. El arco más antiguo que aún se está restaurando tiene unos 8.000 años y se encontró en el pantano de Holmegard en Dinamarca. El tiro con arco parece haber llegado a las Américas con la tradición ártica de herramientas pequeñas hace unos 4.500 años. Los primeros dispositivos identificados como herramientas aparecieron en China alrededor del año 1000 d. C. y en el siglo XII, la tecnología se había extendido por toda Asia y en Europa en el siglo XIII.
Después de un milenio de desarrollo empírico, la disciplina de balística, externa e interna, fue originalmente estudiada y desarrollada por el matemático italiano Niccolo Tartaglia en 1531. Galileo estableció el principio del movimiento compuesto en 1638. El conocimiento general de la balística externa e interna fue puesto sobre una sólida base científica y matemática por Isaac Newton con la publicación de Philosophia Naturalis Principia Mathematica en 1687. Esto dio lugar a las leyes matemáticas del movimiento y la gravedad, que por primera vez permitieron predecir con éxito las trayectorias. La palabra "balística" proviene del griego, que significa "lanzar".
Proyectiles y lanzadores
Proyectil - cualquier objeto proyectado en el espacio (vacío o no) cuandoaplicación de la fuerza. Aunque cualquier objeto en movimiento en el espacio (como una pelota lanzada) es un proyectil, el término suele referirse a un arma a distancia. Se utilizan ecuaciones matemáticas de movimiento para analizar la trayectoria del proyectil. Los ejemplos de proyectiles incluyen pelotas, flechas, balas, proyectiles de artillería, cohetes, etc.
Lanzar es el lanzamiento manual de un proyectil. Los humanos son excepcionalmente buenos lanzando debido a su gran agilidad, este es un rasgo muy desarrollado. La evidencia de lanzamiento humano se remonta a 2 millones de años. La velocidad de lanzamiento de 145 km por hora que se encuentra en muchos atletas supera con creces la velocidad a la que los chimpancés pueden lanzar objetos, que es de unos 32 km por hora. Esta habilidad refleja la capacidad de los músculos y tendones del hombro humano para permanecer elásticos hasta que se necesiten para impulsar un objeto.
Balística interna y externa: armas en breve
Uno de los lanzadores más antiguos eran las tirachinas ordinarias, el arco y las flechas, la catapulta. Con el tiempo, aparecieron pistolas, pistolas, cohetes. La información de balística interna y externa incluye información sobre varios tipos de armas.
- Spling es un arma comúnmente utilizada para lanzar proyectiles contundentes como piedra, arcilla o una "bala" de plomo. El cabestrillo tiene una pequeña cuna (bolsa) en el medio de los dos tramos de cable conectados. La piedra se coloca en una bolsa. El dedo medio o pulgar se coloca a través del lazo en el extremo de un cordón, y la lengüeta en el extremo del otro cordón se coloca entre el pulgar ydedos índices La eslinga se balancea en un arco y la lengüeta se suelta en un momento determinado. Esto libera el proyectil para que vuele hacia el objetivo.
- Arco y flechas. Un arco es una pieza flexible de material que dispara proyectiles aerodinámicos. La cuerda conecta los dos extremos, y cuando se tira hacia atrás, los extremos del palo se doblan. Cuando se suelta la cuerda, la energía potencial del palo doblado se convierte en la velocidad de la flecha. El tiro con arco es el arte o el deporte del tiro con arco.
- Una catapulta es un dispositivo que se utiliza para lanzar un proyectil a una gran distancia sin la ayuda de artefactos explosivos, especialmente varios tipos de máquinas de asedio antiguas y medievales. La catapulta se ha utilizado desde la antigüedad ya que demostró ser uno de los mecanismos más eficientes durante la guerra. La palabra "catapulta" proviene del latín, que a su vez proviene del griego καταπέλτης, que significa "lanzar, arrojar". Las catapultas fueron inventadas por los antiguos griegos.
- Una pistola es un arma tubular convencional u otro dispositivo diseñado para lanzar proyectiles u otro material. El proyectil puede ser sólido, líquido, gaseoso o energético, y puede estar suelto, como las balas y los proyectiles de artillería, o con abrazaderas, como las sondas y los arpones balleneros. El medio de proyección varía según el diseño, pero generalmente se lleva a cabo por la acción de la presión del gas generado por la rápida combustión del propulsor, o comprimido y almacenado por medios mecánicos que operan dentro del tubo abierto entipo pistón. El gas condensado acelera el proyectil en movimiento a lo largo del tubo, impartiendo suficiente velocidad para mantener el proyectil en movimiento cuando el gas se detiene al final del tubo. Alternativamente, puede usar la aceleración generando un campo electromagnético, en cuyo caso puede desechar el tubo y reemplazar la guía.
- Un cohete es un cohete, nave espacial, avión u otro vehículo que es alcanzado por un motor de cohete. El escape de un motor de cohete se forma completamente a partir de los propulsores transportados en el cohete antes de su uso. Los motores cohete funcionan por acción y reacción. Los motores de cohetes empujan los cohetes hacia adelante simplemente lanzando sus escapes hacia atrás muy rápidamente. Aunque son comparativamente ineficaces para su uso a baja velocidad, los cohetes son relativamente ligeros y potentes, capaces de generar altas aceleraciones y alcanzar velocidades extremadamente altas con una eficiencia razonable. Los cohetes son independientes de la atmósfera y funcionan muy bien en el espacio. Los cohetes químicos son el tipo más común de cohetes de alto rendimiento y, por lo general, generan sus gases de escape cuando se quema el combustible del cohete. Los cohetes químicos almacenan grandes cantidades de energía en una forma que se libera fácilmente y pueden ser muy peligrosos. Sin embargo, el diseño, las pruebas, la construcción y el uso cuidadosos minimizarán los riesgos.
Fundamentos de balística externa e interna: categorías principales
La balística se puede estudiar utilizando fotografías de alta velocidad ocámaras de alta velocidad. Una fotografía de una toma tomada con un flash de espacio de aire de ultra alta velocidad ayuda a ver la bala sin desenfocar la imagen. La balística a menudo se divide en las siguientes cuatro categorías:
- Balística interna: el estudio de los procesos que inicialmente aceleran los proyectiles.
- Balística de transición: el estudio de los proyectiles durante la transición al vuelo sin efectivo.
- Balística externa: el estudio del paso de un proyectil (trayectoria) en vuelo.
- Balística terminal: el estudio de un proyectil y sus efectos a medida que se completa
La balística interna es el estudio del movimiento en forma de proyectil. En armas de fuego, cubre el tiempo desde que se enciende el propulsor hasta que el proyectil sale del cañón del arma. Esto es lo que estudia la balística interna. Esto es importante para los diseñadores y usuarios de armas de fuego de todo tipo, desde rifles y pistolas hasta artillería de alta tecnología. La información de balística interna para proyectiles de cohetes cubre el período durante el cual el motor del cohete proporciona empuje.
La balística transitoria, también conocida como balística intermedia, es el estudio del comportamiento de un proyectil desde el momento en que sale por la boca del cañón hasta que se equilibra la presión detrás del proyectil, por lo que se encuentra entre la balística interna y la externa.
La balística externa es el estudio de la dinámica de la presión atmosférica alrededor de una bala y forma parte de la ciencia de la balística, que se ocupa del comportamiento de un proyectil sin potencia en vuelo. Esta categoría a menudo se asocia con armas de fuego yestá relacionado con la fase de vuelo libre desocupado de la bala después de que sale del cañón del arma y antes de que alcance el objetivo, por lo que se encuentra entre la balística de transición y la balística terminal. Sin embargo, la balística externa también se refiere al vuelo libre de misiles y otros proyectiles como pelotas, flechas, etc.
La balística terminal es el estudio del comportamiento y los efectos de un proyectil cuando golpea su objetivo. Esta categoría es relevante tanto para proyectiles de pequeño calibre como para proyectiles de gran calibre (disparos de artillería). El estudio de los efectos de velocidades extremadamente altas es todavía muy nuevo y actualmente se aplica principalmente al diseño de naves espaciales.
Balística forense
La balística forense implica el análisis de las balas y los impactos de las balas para determinar la información sobre el uso en un tribunal u otra parte del sistema legal. Aparte de la información balística, los exámenes de armas de fuego y marcas de herramientas ("huellas dactilares balísticas") implican la revisión de pruebas de armas de fuego, municiones y herramientas para determinar si se utilizó alguna arma de fuego o herramienta en la comisión de un delito.
Astrodinámica: mecánica orbital
La astrodinámica es la aplicación de la balística de armas, externa e interna, y la mecánica orbital a los problemas prácticos de propulsión de cohetes y otras naves espaciales. El movimiento de estos objetos generalmente se calcula a partir de las leyes de movimiento de Newton.y la ley de la gravedad. Es la disciplina central en el diseño y control de misiones espaciales.
Viaje de proyectil en vuelo
Los conceptos básicos de balística externa e interna se ocupan del recorrido de un proyectil en vuelo. La trayectoria de una bala incluye: por el cañón, por el aire y por el blanco. Los conceptos básicos de balística interna (u original, dentro de un cañón) varían según el tipo de arma. Las balas disparadas con un rifle tendrán más energía que las balas similares disparadas con una pistola. También se puede usar más pólvora en los cartuchos de pistola porque las cámaras de balas se pueden diseñar para soportar más presión.
Las presiones más altas requieren un arma más grande con más retroceso, que se carga más lentamente y genera más calor, lo que resulta en un mayor desgaste del metal. En la práctica, es difícil medir las fuerzas dentro del cañón del arma, pero un parámetro fácil de medir es la velocidad a la que la bala sale del cañón (velocidad inicial). La expansión controlada de los gases de la quema de pólvora crea presión (fuerza/área). Aquí es donde se encuentra la base de la bala (equivalente al diámetro del cañón) y es constante. Por lo tanto, la energía transferida a la bala (con una masa dada) dependerá del tiempo de masa multiplicado por el intervalo de tiempo durante el cual se aplica la fuerza.
El último de estos factores es una función de la longitud del cañón. El movimiento de la bala a través de un dispositivo de ametralladora se caracteriza por un aumento en la aceleración cuando los gases en expansiónPresiónelo, pero reduzca la presión en el barril a medida que el gas se expande. Hasta el punto de disminución de la presión, cuanto más largo sea el cañón, mayor será la aceleración de la bala. A medida que la bala viaja por el cañón de un arma, se produce una ligera deformación. Esto se debe a imperfecciones menores (rara vez importantes) o variaciones en el estriado o marcas en el cañón. La tarea principal de la balística interna es crear condiciones favorables para evitar tales situaciones. El efecto sobre la trayectoria posterior de la bala suele ser insignificante.
Del arma al objetivo
La balística externa puede llamarse brevemente el viaje desde el arma hasta el objetivo. Las balas generalmente no viajan en línea recta hacia el objetivo. Hay fuerzas de rotación que mantienen la bala alejada de un eje recto de vuelo. Los conceptos básicos de balística externa incluyen el concepto de precesión, que se refiere a la rotación de una bala alrededor de su centro de masa. La nutación es un pequeño movimiento circular en la punta de una bala. La aceleración y la precesión disminuyen a medida que aumenta la distancia entre la bala y el cañón.
Una de las tareas de la balística externa es crear la bala perfecta. Para reducir la resistencia del aire, la bala ideal sería una aguja larga y pesada, pero dicho proyectil atravesaría directamente el objetivo sin disipar la mayor parte de su energía. Las esferas se retrasarán y liberarán más energía, pero es posible que ni siquiera alcancen el objetivo. Una buena forma de bala de compromiso aerodinámico es una curva parabólica con un área frontal baja y una forma ramificada.
La mejor composición de bala es el plomo, que tiene un altoDensidad y barato de obtener. Sus desventajas son que tiende a ablandarse a > 1000fps, lo que provoca que lubrique el cañón y reduzca la precisión, y el plomo tiende a derretirse por completo. Alear el plomo (Pb) con una pequeña cantidad de antimonio (Sb) ayuda, pero la respuesta real es unir la bala de plomo a un cañón de acero duro a través de otro metal lo suficientemente blando para sellar la bala en el cañón, pero con un alto punto de fusión. punto. El cobre (Cu) es mejor para este material como cubierta para el plomo.
Balística terminal (alcanzar objetivos)
La bala corta y de alta velocidad comienza a gruñir, retorcerse e incluso girar violentamente al entrar en el tejido. Esto hace que se desplace más tejido, aumentando la resistencia e impartiendo la mayor parte de la energía cinética del objetivo. Una bala más larga y pesada puede tener más energía en un rango más amplio cuando golpea el objetivo, pero puede penetrar tan bien que sale del objetivo con la mayor parte de su energía. Incluso una bala con una cinética baja puede causar un daño significativo en los tejidos. Las balas producen daño tisular de tres formas:
- Destrucción y aplastamiento. El diámetro de la lesión por aplastamiento del tejido es el diámetro de la bala o fragmento, hasta la longitud del eje.
- Cavitación: una cavidad "permanente" es causada por la trayectoria (trayectoria) de la propia bala con fragmentación del tejido, mientras que una cavidad "temporal" se forma por la tensión radial alrededor de la trayectoria de la bala debido a la aceleración continua del medio (aire o tejido) encomo resultado de la bala, haciendo que la cavidad de la herida se estire hacia afuera. Para proyectiles que se mueven a baja velocidad, las cavidades permanente y temporal son casi las mismas, pero a alta velocidad y con guiñada de bala, la cavidad temporal se vuelve más grande.
- Ondas de choque. Las ondas de choque comprimen el medio y se mueven por delante de la bala y hacia los lados, pero estas ondas duran solo unos pocos microsegundos y no causan daños profundos a baja velocidad. A alta velocidad, las ondas de choque generadas pueden alcanzar hasta 200 atmósferas de presión. Sin embargo, la fractura ósea por cavitación es un evento extremadamente raro. La onda de presión balística de un impacto de bala de largo alcance puede causar una conmoción cerebral en una persona, causando síntomas neurológicos agudos.
Los métodos experimentales para demostrar el daño tisular utilizaron materiales con características similares a la piel y los tejidos blandos humanos.
Diseño de viñetas
El diseño de la bala es importante en el potencial de lesiones. La Convención de La Haya de 1899 (y posteriormente la Convención de Ginebra) prohibió el uso de balas deformables y expansivas en tiempos de guerra. Esta es la razón por la que las balas militares tienen una cubierta de metal alrededor del núcleo de plomo. Por supuesto, el tratado tenía menos que ver con el cumplimiento que con el hecho de que los rifles de as alto militares modernos disparan proyectiles a altas velocidades y las balas deben tener una cubierta de cobre a medida que el plomo comienza a derretirse debido al calor generado a > 2000 fotogramas por segundo.
La balística externa e interna de la PM (pistola Makarov) difiere de la balística de las llamadas balas "destructibles", diseñadas para romperse al golpear una superficie dura. Tales balas generalmente están hechas de un metal que no sea plomo, como polvo de cobre, compactado en una bala. La distancia al objetivo desde la boca juega un papel importante en la capacidad de herir, ya que la mayoría de las balas disparadas con pistolas han perdido una energía cinética significativa (KE) a 100 yardas, mientras que las armas militares de alta velocidad todavía tienen una KE significativa incluso a 500 yardas. Por lo tanto, la balística externa e interna del PM y los rifles militares y de caza diseñados para lanzar balas con una gran cantidad de CE en una distancia más larga diferirá.
Diseñar una bala para transferir energía de manera eficiente a un objetivo en particular no es fácil porque los objetivos son diferentes. El concepto de balística interna y externa también incluye el diseño de proyectiles. Para penetrar la gruesa piel y el duro hueso del elefante, la bala debe ser de pequeño diámetro y lo suficientemente fuerte como para resistir la desintegración. Sin embargo, tal bala penetra la mayoría de los tejidos como una lanza, causando un poco más de daño que una herida de cuchillo. Una bala diseñada para dañar el tejido humano requerirá ciertos "frenos" para garantizar que toda la CE se transmita al objetivo.
Es más fácil diseñar funciones que ayuden a reducir la velocidad de una bala grande y lenta en el tejido que una bala pequeña de alta velocidad. Tales medidas incluyen modificaciones de forma como redondas, aplanadas oabovedado. Las balas de punta redonda brindan la menor resistencia, generalmente están envainadas y son útiles principalmente en pistolas de baja velocidad. El diseño aplanado proporciona la mayor resistencia solo de forma, no está envainado y se usa en pistolas de baja velocidad (a menudo para prácticas de tiro). El diseño del domo es intermedio entre una herramienta redonda y una herramienta de corte y es útil a velocidad media.
El diseño de punta hueca de la bala hace que sea más fácil girar la bala "al revés" y alinear el frente, lo que se conoce como "expansión". La expansión solo ocurre de manera confiable a velocidades superiores a 1200 fps, por lo que solo es adecuada para armas con velocidad máxima. Una bala de pólvora destructible diseñada para desintegrarse al impactar, entregando todo el CE pero sin una penetración significativa, el tamaño de los fragmentos debería disminuir a medida que aumenta la velocidad del impacto.
Posibilidad de lesiones
El tipo de tejido afecta el potencial de lesión así como la profundidad de penetración. La gravedad específica (densidad) y la elasticidad son los principales factores tisulares. Cuanto mayor sea la gravedad específica, mayor será el daño. Cuanta más elasticidad, menos daño. Por lo tanto, el tejido liviano con baja densidad y alta elasticidad se daña menos que el músculo con mayor densidad, pero con cierta elasticidad.
El hígado, el bazo y el cerebro no tienen elasticidad y se lesionan fácilmente, como el tejido adiposo. Los órganos llenos de líquido (vejiga, corazón, grandes vasos, intestinos) pueden explotar debido a las ondas de presión creadas. Golpe de balahueso, puede provocar la fragmentación del hueso y/o varios proyectiles secundarios, cada uno de los cuales provoca una herida adicional.
Balística de pistola
Esta arma es fácil de ocultar, pero difícil de apuntar con precisión, especialmente en la escena del crimen. La mayoría de los disparos de armas pequeñas ocurren a menos de 7 yardas, pero aun así, la mayoría de las balas no alcanzan el objetivo previsto (solo el 11 % de los disparos de los atacantes y el 25 % de las balas disparadas por la policía alcanzan el objetivo previsto en un estudio). Por lo general, las armas de bajo calibre se utilizan para cometer delitos porque son más baratas y fáciles de transportar y de controlar mientras se dispara.
La destrucción del tejido se puede aumentar en cualquier calibre utilizando una bala de punta hueca en expansión. Las dos variables principales en la balística de las armas de fuego son el diámetro de la bala y el volumen de pólvora en la caja del cartucho. Los cartuchos de diseño más antiguos estaban limitados por las presiones que podían soportar, pero los avances en la metalurgia han permitido duplicar y triplicar la presión máxima para poder generar más energía cinética.
