La balística es el campo de la mecánica que se ocupa del lanzamiento, el comportamiento de vuelo y los efectos de impacto de proyectiles , especialmente municiones de armas a distancia como balas , bombas no guiadas , cohetes o similares; la ciencia o el arte de diseñar y acelerar proyectiles para lograr un rendimiento deseado.
Un cuerpo balístico es un cuerpo de movimiento libre con impulso que puede estar sujeto a fuerzas tales como las fuerzas ejercidas por gases presurizados de un cañón de pistola o una boquilla propulsora , fuerza normal por estriado y gravedad y arrastre de aire durante el vuelo.
Un misil balístico es un misil que se guía solo durante la fase inicial relativamente breve del vuelo motorizado y la trayectoria se rige posteriormente por las leyes de la mecánica clásica ; a diferencia de (por ejemplo) un misil de crucero que se guía aerodinámicamente en vuelo propulsado como un avión de ala fija .
Historia y prehistoria
Los primeros proyectiles balísticos conocidos fueron piedras y lanzas, [1] [2] y el palo arrojadizo .
La evidencia más antigua de proyectiles con punta de piedra, que pueden o no haber sido propulsados por un arco (cf. atlatl ), data de c. Hace 64.000 años, se encontraron en la cueva de Sibudu , en la actualidad, Sudáfrica . [3] La evidencia más antigua del uso de arcos para disparar flechas data de hace unos 10.000 años; se basa en flechas de madera de pino encontradas en el valle de Ahrensburg al norte de Hamburgo . Tenían surcos poco profundos en la base, lo que indica que fueron disparados con un arco. [4] El arco más antiguo recuperado hasta ahora tiene unos 8.000 años y se encuentra en el pantano de Holmegård en Dinamarca.
El tiro con arco parece haber llegado a las Américas con la tradición de las herramientas pequeñas del Ártico , hace unos 4.500 años.
Los primeros dispositivos identificados como armas aparecieron en China alrededor del año 1000 d.C., y en el siglo XII la tecnología se estaba extendiendo por el resto de Asia y en Europa en el siglo XIII. [5]
Después de milenios de desarrollo empírico, la disciplina de balística fue inicialmente estudiada y desarrollada por el matemático italiano Niccolò Tartaglia en 1531, [6] [7] aunque continuó usando segmentos de movimiento en línea recta, convenciones establecidas por Avicena y Alberto de Sajonia . pero con la novedad de que conectaba las rectas mediante un arco circular. Galileo estableció el principio del movimiento compuesto en 1638, [8] utilizando el principio para derivar la forma parabólica de la trayectoria balística. [9] La balística fue puesta sobre una sólida base científica y matemática por Isaac Newton , con la publicación de Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica en 1687. Esto dio leyes matemáticas de movimiento y gravedad que por primera vez hicieron posible predecir trayectorias con éxito. [ cita requerida ]
La palabra balística proviene del griego βάλλειν ballein , que significa "lanzar".
Proyectiles
Un proyectil es cualquier objeto proyectado al espacio (vacío o no) por el ejercicio de una fuerza . Aunque cualquier objeto en movimiento a través del espacio (por ejemplo, una pelota de béisbol lanzada ) es un proyectil, el término más comúnmente se refiere a un arma a distancia . [10] [11] Las ecuaciones matemáticas de movimiento se utilizan para analizar la trayectoria del proyectil .
Los ejemplos de proyectiles incluyen bolas , flechas , balas , proyectiles de artillería , cohetes , etc.
Lanzadores de proyectiles
Lanzamiento
Lanzar es el lanzamiento de un proyectil a mano. Aunque algunos otros animales pueden lanzar, los humanos son inusualmente buenos lanzadores debido a su alta destreza y buena capacidad de sincronización, y se cree que este es un rasgo evolucionado. La evidencia de lanzamientos humanos se remonta a 2 millones de años. [13] La velocidad de lanzamiento de 90 mph que se encuentra en muchos atletas supera con creces la velocidad a la que los chimpancés pueden lanzar cosas, que es de aproximadamente 20 mph. [13] Esta capacidad refleja la capacidad de los músculos y tendones del hombro humano para almacenar elasticidad hasta que sea necesaria para impulsar un objeto. [13]
Honda
Una honda es un arma de proyectil que se usa típicamente para lanzar un proyectil contundente como una piedra, arcilla o plomo " bala de honda ".
Un cabestrillo tiene una pequeña base o bolsa en el medio de dos tramos de cordón. La piedra de la honda se coloca en la bolsa. El dedo medio o pulgar se coloca a través de un lazo en el extremo de un cordón, y una lengüeta en el extremo del otro cordón se coloca entre el pulgar y el índice. La eslinga se balancea en un arco y la lengüeta se suelta en un momento preciso. Esto libera el proyectil para volar hacia el objetivo.
Inclinarse
Un arco es una pieza flexible de material que dispara proyectiles aerodinámicos llamados flechas . Una cuerda une los dos extremos y cuando la cuerda se tira hacia atrás, los extremos del palo se flexionan. Cuando se suelta la cuerda, la energía potencial del palo flexionado se transforma en la velocidad de la flecha. [14] El tiro con arco es el arte o el deporte de lanzar flechas con arcos. [15]
Catapulta
Una catapulta es un dispositivo que se utiliza para lanzar un proyectil a gran distancia sin la ayuda de dispositivos explosivos, en particular varios tipos de máquinas de asedio antiguas y medievales . [16] La catapulta se ha utilizado desde la antigüedad, porque se ha demostrado que es uno de los mecanismos más eficaces durante la guerra. La palabra "catapulta" proviene del latín catapulta , que a su vez proviene del griego καταπέλτης ( katapeltēs ), él mismo de κατά ( kata ), "contra" [17] y πάλλω ( pallō ), "lanzar, lanzar". [18] [19] Las catapultas fueron inventadas por los antiguos griegos . [20] [21]
Pistola
Una pistola es un arma normalmente tubular u otro dispositivo diseñado para disparar proyectiles u otro material. [22] El proyectil puede ser sólido, líquido, gaseoso o energético y puede ser libre, como con balas y proyectiles de artillería, o cautivo como con sondas Taser y arpones balleneros . Los medios de proyección varían según el diseño, pero generalmente se efectúan por la acción de la presión del gas, ya sea producida por la combustión rápida de un propulsor o comprimida y almacenada por medios mecánicos, operando sobre el proyectil dentro de un tubo de extremo abierto en la forma de un pistón. El gas confinado acelera el proyectil móvil a lo largo del tubo impartiendo suficiente velocidad para sostener el viaje del proyectil una vez que cesa la acción del gas en el extremo del tubo o boca. Alternativamente, se puede emplear la aceleración mediante la generación de un campo electromagnético, en cuyo caso se puede prescindir del tubo y se puede sustituir por un carril de guía.
Cohete
Un cohete es un misil , nave espacial , avión u otro vehículo que obtiene el empuje de un motor de cohete . El escape del motor de un cohete se forma completamente a partir de los propulsores que lleva el cohete antes de su uso. [23] Los motores de cohetes funcionan por acción y reacción . Los motores de cohetes empujan los cohetes hacia adelante simplemente lanzando sus gases de escape hacia atrás extremadamente rápido.
Si bien son comparativamente ineficientes para el uso a baja velocidad, los cohetes son relativamente livianos y potentes, capaces de generar grandes aceleraciones y de alcanzar velocidades extremadamente altas con una eficiencia razonable. Los cohetes no dependen de la atmósfera y funcionan muy bien en el espacio.
Los cohetes para usos militares y recreativos se remontan al menos al siglo XIII en China . [24] No se produjo un uso científico, interplanetario e industrial significativo hasta el siglo XX, cuando los cohetes fueron la tecnología que permitió la era espacial , incluida la puesta en pie de la Luna . Los cohetes ahora se utilizan para fuegos artificiales , armamento , asientos eyectables , vehículos de lanzamiento para satélites artificiales , vuelos espaciales tripulados y exploración espacial .
Los cohetes químicos son el tipo más común de cohetes de alto rendimiento y, por lo general, generan sus gases de escape mediante la combustión del propulsor de cohetes . Los cohetes químicos almacenan una gran cantidad de energía en una forma de fácil liberación y pueden ser muy peligrosos. Sin embargo, el diseño, las pruebas, la construcción y el uso cuidadosos minimizan los riesgos.
Subcampos
La balística a menudo se divide en las siguientes cuatro categorías: [25]
- Balística interna el estudio de los procesos que originalmente aceleraban los proyectiles.
- Balística de transición: el estudio de los proyectiles a medida que pasan al vuelo sin motor.
- Balística externa el estudio del paso del proyectil (la trayectoria ) en vuelo.
- Balística terminal el estudio del proyectil y sus efectos al finalizar su vuelo.
Balística interna
La balística interna (también balística interior), un subcampo de la balística, es el estudio de la propulsión de un proyectil .
En las armas, la balística interna cubre el tiempo desde el encendido del propulsor hasta que el proyectil sale del cañón del arma . [26] El estudio de la balística interna es importante para los diseñadores y usuarios de armas de fuego de todo tipo, desde rifles y pistolas de pequeño calibre hasta artillería de alta tecnología .
Para los proyectiles propulsados por cohetes , la balística interna cubre el período durante el cual un motor de cohete proporciona empuje. [27]
Balística de transición
La balística de transición, también conocida como balística intermedia, [28] es el estudio del comportamiento de un proyectil desde que sale del cañón hasta que se iguala la presión detrás del proyectil, [29] por lo que se encuentra entre la balística interna y la balística externa .
Balística externa
La balística externa es la parte de la ciencia de la balística que se ocupa del comportamiento de un proyectil sin propulsión en vuelo.
La balística externa se asocia con frecuencia con las armas de fuego y se ocupa de la fase de vuelo libre sin potencia de la bala después de que sale del cañón del arma y antes de que golpee el objetivo, por lo que se encuentra entre la balística de transición y la balística terminal .
Sin embargo, la balística externa también se ocupa del vuelo libre de cohetes y otros proyectiles, como bolas, flechas, etc.
Balística terminal
La balística terminal es el estudio del comportamiento y los efectos de un proyectil cuando impacta en su objetivo. [30]
La balística terminal es relevante tanto para proyectiles de pequeño calibre como para proyectiles de gran calibre (disparados desde artillería ). El estudio de los impactos a velocidades extremadamente altas es todavía muy nuevo y hasta ahora se aplica principalmente al diseño de naves espaciales .
Aplicaciones
Balística forense
La balística forense implica el análisis de balas e impactos de balas para determinar información de utilidad para un tribunal u otra parte de un sistema legal. Independientemente de la información balística, los exámenes de marcas de armas y herramientas (" huellas dactilares balísticas ") implican analizar pruebas de marcas de armas, municiones y herramientas para establecer si se utilizó una determinada arma de fuego o herramienta en la comisión de un delito.
Astrodinámica
La astrodinámica es la aplicación de la mecánica balística y celeste a los problemas prácticos relacionados con el movimiento 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 gravitación universal de Newton . Es una disciplina fundamental dentro del diseño y control de misiones espaciales.
Ver también
- Armadura
- Conducción balística (relacionada con el transporte de electrones )
- Límite balístico
- Trauma balístico
- Análisis del patrón de manchas de sangre
- Error circular probable
- Residuos de disparos
- Choque hidrostático
- LTE Thompson
- Microscopios y balística
- Peter Bielkowicz
- Física de las armas de fuego
- Movimiento de proyectiles
- Potencia de frenado
- Trayectoria
- Efecto vaporizador
Notas
- ^ "Archytas de Tar entum". Archivado el 26 de diciembre de 2008 en el Museo de Tecnología Wayback Machine de Thessaloniki, Macedonia, Grecia / Consultado el 6 de mayo de 2012.
- ^ "Historia antigua". Archivado el 5 de diciembre de 2002 en Wayback Machine Automata. Consultado el 6 de mayo de 2012.
- ^ Lyn Wadley de la Universidad de Witwatersrand (2010); BBC: La evidencia más antigua de flechas encontradas
- ^ McEwen E, Bergman R, Miller C. Diseño y construcción del arco temprano. Scientific American 1991 vol. 264 págs. 76-82.
- ^ Herbst, Judith (1 de septiembre de 2005). "La Historia de las Armas" . Publicaciones de Lerner . Consultado el 16 de marzo de 2018 , a través de Google Books.
- ^ Balística en el siglo XVII: un estudio sobre las relaciones entre la ciencia y la guerra con referencia principalmente a Inglaterra, Archivo CUP - 1952, página 36
- ↑ Niccolo 'Tartaglia, Nova Scientia, 1537. (tratado sobre artillería y balística).
- ↑ Galileo Galilei, Two New Sciences , Leiden, 1638, p.249
- ^ Nolte, David D. Galileo Unbound (Oxford University Press, 2018) págs. 39-63.
- ^ "El Diccionario libre" . Consultado el 19 de mayo de 2010 .
- ^ "Dictionary.com" . Consultado el 19 de mayo de 2010 .
- ^ Pepin, Matt (26 de agosto de 2010). "Aroldis Chapman alcanza 105 mph" . Boston.com. Archivado desde el original el 31 de agosto de 2010 . Consultado el 30 de agosto de 2010 .
- ^ a b c Melissa Hogenboom, " Orígenes del lanzamiento humano desbloqueado ", BBC News (26 de junio de 2013).
- ^ Enciclopedia Paterson de tiro con arco págs. 27-28
- ^ Enciclopedia Paterson de tiro con arco p. 17
- ^ Gurstelle 2004 .
- ^ Liddell y Scott , κατά.
- ^ Liddell y Scott , πάλλω.
- ^ Oxford Dic , catapulta.
- ^ Schellenberg , 2006 , págs. 14-23.
- ^ Marsden , 1969 , págs. 48-64.
- ^ The Chambers Dictionary, Allied Chambers - 1998, "pistola", página 717
- ^ Sutton 2001 , capítulo 1.
- ^ Oficina de historia de MSFC 2000 .
- ^ Cuerpo de Marines de los Estados Unidos (1996). FM 6-40 Tácticas, técnicas y procedimientos para cañonera manual de artillería de campaña . Departamento del Ejército.
- ^ Ejército de EE. UU. 1965 , págs. 1-2
- ^ "Definición de BALÍSTICA" . www.merriam-webster.com . Consultado el 16 de marzo de 2018 .
- ^ Balística en Encyclopædia Britannica Online, consultado el 27 de abril de 2009
- ^ Física 001 La ciencia de la balística Archivado el22 de febrero de 2012en la Wayback Machine, consultado el 27 de abril de 2009
- ^ Directrices de análisis y prueba de balística terminal para la rama de mecánica de penetración - BRL
Referencias
- Ejército de los EE. UU. (Febrero de 1965), Balística interior de armas (PDF) , Manual de diseño de ingeniería: Serie de balística, Comando de material del ejército de los EE. UU., AMCP 706-150
- Gurstelle, William (2004), El arte de la catapulta: construir balistas griegos, onagros romanos, trabuquetes ingleses y más artillería antigua , Chicago: Chicago Review Press, ISBN 978-1-55652-526-1, OCLC 54529037
- Liddell, Henry George; Scott, Robert, A Greek-English Lexicon (definición), Perseus, Tufts, κατά πάλλω
- Marsden, Eric William (1969), Artillería griega y romana: Desarrollo histórico , Oxford: Clarendon, ISBN 978-0-19-814268-3.
- MSFC History Office (2000), Rockets in Ancient Times (100 aC al siglo XVII) , Marshall Space Flight Center History Office, archivado desde el original el 2009-07-09 , consultado el 2016-06-09
- "catapulta", diccionarios (definición), 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 : 14-23
- Sutton, George (2001), Elementos de propulsión de cohetes (7a ed.), Chichester: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-32642-7
enlaces externos
- Asociación de Examinadores de Marcas de Armas de Fuego y Herramientas
- Trayectorias balísticas de Jeff Bryant, The Wolfram Demonstrations Project
- Cronología forense de armas de fuego y marcas de herramientas
- Sociedad Internacional de Balística
- El vuelo de la bala de la pólvora al objetivo —Franklin Weston Mann
