Balística - Ballistics

Trajetórias de três objetos lançados no mesmo ângulo (70 °). O objeto preto não experimenta nenhuma forma de arrasto e se move ao longo de uma parábola. O objeto azul experimenta o arrasto de Stokes e o objeto verde o arrasto newtoniano .

Balística é o campo da mecânica que se preocupa com o lançamento, comportamento de vôo e efeitos de impacto de projéteis , especialmente munições de armas de longo alcance , como balas , bombas não guiadas , foguetes ou similares; a ciência ou arte de projetar e acelerar projéteis para atingir o desempenho desejado.

Um corpo balístico é um corpo de movimento livre com momentum que pode estar sujeito a forças como as forças exercidas por gases pressurizados de um cano de arma ou um bocal de propulsão , força normal por rifling e gravidade e arrasto de ar durante o vôo.

Um míssil balístico é um míssil que é guiado apenas durante a relativamente breve fase inicial do vôo motorizado e a trajetória é subsequentemente governada pelas leis da mecânica clássica ; em contraste com (por exemplo) um míssil de cruzeiro que é aerodinamicamente guiado em vôo motorizado como uma aeronave de asa fixa .

História e pré-história

Os primeiros projéteis balísticos conhecidos eram pedras e lanças e o bastão de arremesso .

Gaetano Marzagaglia , Del calcolo balistico , 1748

A evidência mais antiga de projéteis com ponta de pedra, que podem ou não ter sido impulsionados por um arco (cf atlatl ), datando de c. 64.000 anos atrás, foram encontrados na Caverna de Sibudu , atual África do Sul . A evidência mais antiga do uso de arcos para disparar flechas data de cerca de 10.000 anos atrás; é baseado em flechas de pinheiro encontradas no vale de Ahrensburg ao norte de Hamburgo . Eles tinham sulcos rasos na base, indicando que foram disparados de um arco. O arco mais antigo recuperado até agora tem cerca de 8.000 anos, encontrado no pântano Holmegård , na Dinamarca.

O tiro com arco parece ter chegado às Américas com a tradição de pequenas ferramentas do Ártico , cerca de 4.500 anos atrás.

Os primeiros dispositivos identificados como armas apareceram na China por volta de 1000 DC, e no século 12 a tecnologia estava se espalhando pelo resto da Ásia e na Europa no século 13.

Após milênios de desenvolvimento empírico, a disciplina de balística foi inicialmente estudada e desenvolvida pelo matemático italiano Niccolò Tartaglia em 1531, embora ele tenha continuado a usar segmentos de movimento em linha reta, convenções estabelecidas por Avicena e Alberto da Saxônia , mas com a inovação que ele conectou as linhas retas por um arco circular. Galileu estabeleceu o princípio do movimento composto em 1638, usando o princípio para derivar a forma parabólica da trajetória balística. A balística foi colocada em uma base científica e matemática sólida por Isaac Newton , com a publicação de Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica em 1687. Isso deu as leis matemáticas do movimento e da gravidade que, pela primeira vez, tornaram possível prever com sucesso as trajetórias.

A palavra balística vem do grego βάλλειν ballein , que significa "lançar".

Projéteis

Um projétil é qualquer objeto projetado no espaço (vazio ou não) pelo exercício de uma força . Embora qualquer objeto em movimento no espaço (por exemplo, uma bola de beisebol lançada ) seja um projétil, o termo mais comumente se refere a uma arma de longo alcance . Equações matemáticas de movimento são usadas para analisar a trajetória do projétil .

Exemplos de projéteis incluem bolas , flechas , balas , projéteis de artilharia , foguetes , etc.

Lançadores de projéteis

Arremesso

Arremessos de beisebol podem ultrapassar 160 km / h

O lançamento é o lançamento de um projétil com a mão. Embora alguns outros animais possam arremessar, os humanos são excepcionalmente bons arremessadores devido à sua alta destreza e capacidade de sincronismo, e acredita-se que essa seja uma característica evoluída. As evidências de arremessos humanos datam de 2 milhões de anos. A velocidade de arremesso de 145 km / h encontrada em muitos atletas excede em muito a velocidade com que os chimpanzés podem atirar coisas, que é cerca de 32 km / h. Essa habilidade reflete a habilidade dos músculos e tendões do ombro humano de armazenar elasticidade até que ela seja necessária para impulsionar um objeto.

Funda

Uma funda é uma arma de projétil normalmente usada para lançar um projétil cego , como uma pedra, argila ou chumbo " estilingue-bala ".

Uma tipóia tem um pequeno berço ou bolsa no meio de dois pedaços de corda. A pedra da funda é colocada na bolsa. O dedo médio ou polegar é colocado através de uma alça na ponta de uma corda e uma aba na ponta da outra corda é colocada entre o polegar e o indicador. A tipóia é balançada em um arco e a aba liberada no momento preciso. Isso libera o projétil para voar até o alvo.

Arco

Um arco é uma peça flexível de material que atira projéteis aerodinâmicos chamados flechas . Um barbante une as duas pontas e, quando o barbante é puxado para trás, as pontas do bastão são flexionadas. Quando a corda é solta, a energia potencial da haste flexionada é transformada na velocidade da flecha. O tiro com arco é a arte ou esporte de atirar flechas com arco.

Catapulta

Catapulta 1 Mercato San Severino

Uma catapulta é um dispositivo usado para lançar um projétil a uma grande distância sem o auxílio de dispositivos explosivos - particularmente vários tipos de máquinas de cerco antigas e medievais . A catapulta tem sido usada desde os tempos antigos, porque se provou ser um dos mecanismos mais eficazes durante a guerra. A palavra "catapulta" vem do latim catapulta , que por sua vez vem do grego καταπέλτης ( katapeltēs ), ela própria de κατά ( kata ), "contra" e πάλλω ( pallō ), "atirar, lançar". Catapultas foram inventadas. pelos antigos gregos .

Pistola

USS Iowa (BB-61) dispara uma ampla lateral, 1984.

Uma arma é uma arma normalmente tubular ou outro dispositivo projetado para disparar projéteis ou outro material. O projétil pode ser sólido, líquido, gasoso ou energético e pode ser livre, como com balas e projéteis de artilharia, ou cativo como com sondas Taser e arpões baleeiros . Os meios de projeção variam de acordo com o projeto, mas geralmente são efetuados pela ação da pressão do gás, seja produzido através da combustão rápida de um propelente ou comprimido e armazenado por meios mecânicos, operando no projétil dentro de um tubo aberto na forma de um pistão. O gás confinado acelera o projétil móvel ao longo do comprimento do tubo, conferindo velocidade suficiente para sustentar o deslocamento do projétil, uma vez que a ação do gás cessa na extremidade do tubo ou boca. Alternativamente, a aceleração por meio da geração de campo eletromagnético pode ser empregada, caso em que o tubo pode ser dispensado e um trilho guia substituído.

Um engenheiro de armas ou armeiro que aplica os princípios científicos da balística para projetar cartuchos é freqüentemente chamado de balístico .

Foguete

Foguete Falcon 9 Full Thrust da SpaceX , 2017

Um foguete é um míssil , nave espacial , aeronave ou outro veículo que obtém impulso de um motor de foguete . O escapamento do motor de foguete é formado inteiramente de propelentes transportados dentro do foguete antes do uso. Os motores de foguete funcionam por ação e reação . Os motores de foguete empurram os foguetes para a frente simplesmente jogando seus gases de escape para trás com extrema rapidez.

Embora comparativamente ineficientes para uso em baixa velocidade, os foguetes são relativamente leves e poderosos, capazes de gerar grandes acelerações e atingir velocidades extremamente altas com eficiência razoável. Os foguetes não dependem da atmosfera e funcionam muito bem no espaço.

Foguetes para uso militar e recreativo datam de pelo menos século 13 na China . O uso científico, interplanetário e industrial significativo não ocorreu até o século 20, quando os foguetes eram a tecnologia que possibilitava a Era Espacial , incluindo a colocação dos pés na Lua . Foguetes agora são usados ​​para fogos de artifício , armamento , assentos ejetáveis , veículos de lançamento de satélites artificiais , voos espaciais humanos e exploração espacial .

Foguetes químicos são o tipo mais comum de foguete de alto desempenho e normalmente criam seu escapamento pela combustão do propelente do foguete . Foguetes químicos armazenam uma grande quantidade de energia em uma forma facilmente liberada e podem ser muito perigosos. No entanto, um projeto, teste, construção e uso cuidadosos minimizam os riscos.

Subcampos

Balística pode ser estudada usando fotografia de alta velocidade ou de alta velocidade câmeras . Uma foto de um revólver Smith & Wesson disparando, tirada com um flash de vácuo de ultra alta velocidade. Usando este flash de sub-microssegundo, a bala pode ser visualizada sem desfoque de movimento.

A balística é freqüentemente dividida nas seguintes quatro categorias:

  • Balística interna - o estudo dos processos originalmente aceleradores de projéteis
  • Balística de transição - o estudo de projéteis à medida que eles fazem a transição para o vôo sem motor
  • Balística externa o estudo da passagem do projétil (a trajetória ) em vôo
  • Balística terminal - o estudo do projétil e seus efeitos quando ele termina seu vôo

Balística interna

Balística interna (também balística interior), um subcampo da balística, é o estudo da propulsão de um projétil .

Em armas, a balística interna cobre o tempo desde a ignição do propelente até que o projétil saia do cano da arma . O estudo da balística interna é importante para projetistas e usuários de armas de fogo de todos os tipos, desde rifles e pistolas de pequeno calibre até artilharia de alta tecnologia .

Para projéteis propelidos por foguete , a balística interna cobre o período durante o qual um motor de foguete está fornecendo empuxo.

Balística de transição

A balística transicional, também conhecida como balística intermediária, é o estudo do comportamento de um projétil desde o momento em que ele sai da boca do projétil até que a pressão atrás do projétil seja equalizada, ficando entre a balística interna e a balística externa .

Balística externa

Imagem de Schlieren de uma bala viajando em vôo livre demonstrando a dinâmica da pressão do ar em torno da bala.

Balística externa é a parte da ciência da balística que lida com o comportamento de um projétil não motorizado em vôo.

A balística externa é freqüentemente associada a armas de fogo e lida com a fase de vôo livre sem motor da bala depois que ela sai do cano da arma e antes de atingir o alvo, então ela fica entre a balística de transição e a balística terminal .

No entanto, a balística externa também se preocupa com o vôo livre de foguetes e outros projéteis, como bolas, flechas, etc.

Balística terminal

Balística terminal é o estudo do comportamento e dos efeitos de um projétil quando atinge seu alvo.

A balística terminal é relevante tanto para projéteis de pequeno calibre quanto para projéteis de grande calibre (disparados de artilharia ). O estudo de impactos de velocidade extremamente alta ainda é muito novo e aplicado principalmente ao projeto de espaçonaves .

Formulários

Apollo 11  - Cálculos astrodinâmicos permitiram que espaçonaves viajassem para e retornassem da Lua

Balística forense

A balística forense envolve a análise de balas e impactos de balas para determinar informações úteis para um tribunal ou outra parte de um sistema legal. Separadamente das informações de balística, os exames de arma de fogo e marca de ferramenta (" impressão digital balística ") envolvem a análise de arma de fogo, munição e evidência de marca de ferramenta para estabelecer se uma determinada arma de fogo ou ferramenta foi usada na prática de um crime.

Astrodinâmica

Astrodinâmica é a aplicação da balística e da mecânica celeste aos problemas práticos relativos ao movimento de foguetes e outras espaçonaves . O movimento desses objetos é geralmente calculado a partir das leis do movimento de Newton e da lei da gravitação universal de Newton . É uma disciplina fundamental dentro do projeto e controle de missões espaciais.

Veja também

Notas

Referências

links externos