Concetti di Balistica

[mimmo002]

Ricevendomi ad una idea di "Fra" in altro 3D sempli nozioni basilari di balistica.
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Composizione della atmosfera , la pressione, scorrimento dei fluidi sulle superfici, resistenza dei fluidi all'attraversamento, il suono ed il suo uso come parametro di velocità.

Atmosfera.....vi siamo immersi da quando esistiamo e la conosciamo da pochi secoli.

Quella che noi tutti chiamiamo "aria" e costituita da una miscela di gas di cui azoto al 71% ed ossigeno al 28% il resto altri gas trascurabili, tra le libere molecole di azoto ed ossigeno si trova .....acqua, micro-gocce di acqua chiamata "Umidita'" .

Umidità' :
La umidità si misura in percentuale (%) che da 1 a 100 , semplificando e sintetizzando :
La possibilità che ha una microgoccia d'acqua ad incontrare una successiva e vicina microgoccia con cui unirsi per aumentare di dimensione , quando la dimensione e tale che la goccia cada depositandosi a terra si definisce "Punto di rugiada" , questa condizione di futura pioggia varia con temperatura ambiente e pressione atmosferica.
Come influisce la atmosfera sulle pallottole ?
Semplicemente sottraendo energia e velocità con le migliaia di "spiaccicamento" di microgocce di umidità ,
e la continua collisione e/o scorrimento di milioni di molecole di azoto ed ossigeno (che hanno un loro peso e massa) sulle superfici piatte o inclinate delle pallottole.

La pressione:
La atmosfera che ci contiene e uno strato di gas che avvolge il pianeta per soltanto alcuni Kilometri in altezza , e il peso di questa massa di singole molecole che grava sulla superficie a generare la "pressione" logicamente in basso (livello marino) la pressione e massima visto che le molecole a causa delle altre che le sovrastano sono molto più vicine e compatte, di conseguenza in alto (sopra una montagna) le molecole saranno ridotte come numero e meno compatte e di conseguenza una pressione minore.
La pressione atmosferica si misura in "millibar" (un BAR diviso mille) come valore normalmente fluttua da 900 a 1100 millibar , questa escursione di valori pressori e dovuta principalmente alla temperatura che influisce sui gas che la costituiscono.
Ricapitolando :
La pressione e la "spinta" di un numero di molecole su una data superficie, aumentando il numero aumenta la pressione. (Ci sarebbe altro legato a spinte elettromagnetiche e vibrazioni, ma questo a noi basta).

Il suono:
Nel momento che si parla o si genera rumore semplicemente si "spingono" molecole di azoto e ossigeno che compongono l'atmosfera, queste molecole possono sembrare piccole ed insignificanti ma hanno un loro peso e massa e con l'iniziale urto acquisiscono energia che cedono alle vicine in una sequenza costante e continua, le singole molecole indifferentemente dalla forza iniziale di spinta hanno una loro "velocità di fuga" che e circa sui 340-m/s la velocità di fuga delle molecole varia con la pressione ambiente (maggiore o minore numero di molecole) e la percentuale di umidità (lo scontro tra le molecole di gas e le microgocce che sottrae energia).

Scorrimento sulle superfici e collisione coi piani :
Adesso arriviamo alla pallottola che lascia la bocca dell'arma per raggiungere un bersaglio :
Per meglio evidenziare il problema discuterò della pallottola con punta a "tronco di cono" (TC) che ritengo la meno aerodinamica nei fluidi e per gli stessi motivi la più distruttiva sui tessuti di tutte le FMJ.
Per meglio evidenziare i fenomeni gli angoli saranno disegnati "netti" senza raccordi tondeggianti (a differenza di come le aziende le creano, il "tondeggiare" riduce i fenomeni e migliora la aerodinamica ).
La pallottola verrà discussa in velocità sub-sonica (250-m/s) e a velocità di 340-m/s o di poco inferiore, questa ipotesi di pallottola tra il subsonico ed il supersonico serve a ben evidenziare il perchè si utilizza la "velocità del suono" per classificare alcune condizioni balistiche. Come terza ipotesi balistica si discuterà di una palla supersonica e cosa comporta una ogiva a "2r" o una ogiva a "4r" nello scorrimento dei fluidi. Le tre condizioni le prevediamo in riva al mare in una limpida e soleggiata giornata di inverno con umidità bassissima/trascurabile (semplifichiamo il concetto) .

Pallottola subsonica :
Dal disegno si nota la "punta piatta" che impatta le molecole di aria, le singole molecole ricevono una sollecitazione che sottrae energia alla palla che la utilizzano per la loro velocità di fuga a 340-m/s allontanandosi e distanziando la pallottola che viaggia a velocità inferiore (250-m/s) , queste molecole insieme al rumore/suono dello sparo raggiungono il bersaglio prima della pallottola.
Le molecole a fianco non colpite dalla punta scorrono sul piano inclinato, il maggiore o minore scorrimento e dato dall'angolo del piano e dalla velocità di impatto. (Possiamo immaginare la pallottola ferma e il flusso che scorre o viceversa come in realtà)
Quando il flusso di particelle incontra l'angolo se ne distacca passando da "laminare" a "turbolento" e con i vortici creare una depressione che destabilizza la pallottola. (Nella teoria dei fluidi, i filetti fluidi seguono le superfici specialmente se tonde e non se ne distaccano se inerzia e curvatura lo permettono).
Seguono in forma "laminare" la superficie del corpo-palla,
Incontrando il bordo netto del fondello-palla se ne distaccano passando da laminare a turbolento e creando vortici.
La palla negli istanti occupa uno spazio, nel momento che avanza crea un "vuoto" che dovrebbe essere riempito dalle molecole di aria circostanti, a causa del moto turbolento in coda alla palla le molecole non riescono a riempire il vuoto creando una depressione/carenza di molecole.
Riepilogando : la pressione ambiente intorno alla pallottola e sulla punta e ipotizziamo 900-millibar (sulla punta le molecole fuggono ma fin prima dell'impatto ci sono) sulla coda sono carenti e pertanto inferiori alle 900-millibar circostanti , pertanto la palla viene rallentata dagli impatti delle molecole e dalla depressione di coda che letteralmente la risucchia indietro.

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Pallottola subsonica


Pallottola con velocità uguale o poco inferiore al Suono :
La punta piatta (come nel precedente esempio) impatta le molecole di aria che assorbono energia e partono in "velocità di fuga" ma in questo caso non riescono a distanziare la pallottola che viaggia ad una velocità uguale, come in una folla le molecole impattano ed assorbono energia, ma si accumulano letteralmente come se fossero i "mattoni di un muro". abbiamo visto prima che la pressione aumenta con l'aumentare del numero di molecole su una data superficie pertanto avremo una notevole pressione e di molto superiore alla pressione ambientale che tenderà ad aumentare fin quando la velocità sara uguale o poco inferiore alla velocità di fuga delle molecole di aria (che e la velocità del suono) , questa alta pressione che spinge sulla punta della palla si somma alla depressione in coda maggiore della condizione precedente visto che la palla avanza a velocità maggiore creando vuoto maggiore che a causa di turbolenze maggiori le molecole di aria non riescono a riempire.

2.JPG

pallottola sonica


Pallottole di carabina supersoniche :
In questo terzo caso abbiamo due palle di diversa ogiva (trascuriamo che sono di diversa lunghezza e forse diverso peso) ma di uguale velocità (ipotizziamo 800-m/s) e di uguale coda rastremata.
Anche in questo caso come i precedenti le molecole di aria impattano ed assorbono energia, e non riuscendo ad allontanarsi grazie alla loro velocità di fuga si accumulano come "un muro" ma in questo caso superiore velocità del proietto riesce a spingere lateralmente le molecole compatte facendole scorrere sul piano inclinato della ogiva .
questo accumulo di molecole ad alta pressione scorrendo sulla ogiva vengono spinte lontano dalla traiettoria della pallottola e mantengono anche a distanza una forte e alta pressione, che se un osservatore posizionato lateralmente alla traiettoria ricevendo il flusso sul timpano auricolare riceverebbe la esatta sensazione di udire uno "sparo" (muro del suono che infrange). E logico intuire che il diverso piano inclinato delle diverse ogive favorisce lo scorrimento del fluido ad alta pressione riducendo la resistenza all'attraversamento.
Le molecole laterali al corpo della pallottola non coinvolte dal flusso ad alta pressione del "muro del suono" in allontanamento, scorrono sul piano del "corpo pallottola" e raggiunta la "coda" grazie alla inclinazione e curvatura favorevole la seguono distaccandosene soltanto alla fine producendo le stesse turbolenze e fenomeni sopra descritti, ma in questo caso con la superficie di distacco inferiore di diametro al calibro del proietto , la depressione conseguente sara di molto inferiore grazie ad una inferiore superficie "vuota" da riempire da parte delle molecole di aria circostanti.

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pallottola supersonica 2r

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pallottola supersonica 4r