La rapidez con la que viaja una bala cuando sale del extremo del cañón de una pistola, llamada velocidad de salida, es de gran interés. tanto para aquellos que trabajan en el campo de la balística como para los estudiantes de física que buscan cubrir algunos conceptos clave en uno, bueno, Disparo.
Si la masametroy velocidad de salidavde una bala, su energía cinética y su momento se pueden determinar a partir de las relacionesmik = (1/2)metrov2 e impulsopag = metrov. Esta información, a su vez, puede revelar mucho sobre el tipo de efectos biológicos y de otro tipo que pueden resultar de la sola descarga de un arma de fuego.
Ecuación de la velocidad de salida
Si conoce la aceleración de la bala, puede determinar la velocidad de salida a partir de la ecuación cinemática
v ^ 2 = v_0 ^ 2 + 2ax
dóndev0 = velocidad inicial = 0,X= distancia recorrida dentro del cañón de la pistola, yv= velocidad de salida.
Si no se le da el valor de la aceleración, sino que conoce la presión de disparo dentro del cañón, se puede derivar una fórmula de velocidad de salida a partir de las relaciones entre la fuerza neta
F(masa por aceleración), áreaA, masametro, presiónPAG(fuerza dividida por área) y aceleracióna(fuerza dividida por masa).PorquePAG = F/A, F = metroa, y el areaAde la sección transversal de un cilindro (que se puede suponer que es la boca de un arma) es πr2 (rsiendo el radio del hocico),apuede expresarse en términos de estas otras cantidades:
a = \ frac {Pπr ^ 2} {m}
Alternativamente, puede obtener una estimación aproximada de la velocidad de la bala midiendo la distancia desde la boca del cañón hasta un objetivo y dividiendo esto por el tiempo que tarda la bala en alcanzar el objetivo, aunque habrá alguna pérdida debido a la resistencia del aire. La mejor manera de determinar la velocidad de salida es usando un cronógrafo.
Ecuaciones cinemáticas para el movimiento de proyectiles
El estandarecuaciones de movimientogobierna todo lo que se mueve, desde las balas hasta las mariposas. Aquí presentamos específicamente la forma que toman estas ecuaciones en el caso del movimiento de proyectiles.
Todos los problemas de movimiento de proyectiles son problemas de caída libre, porque después de que se le da al proyectil una velocidad inicial en el tiempot= 0 del problema, la única fuerza que actúa sobre el proyectil es la gravedad. Entonces, no importa qué tan rápido se dispare una bala, está cayendo hacia la Tierra tan rápido como si simplemente se hubiera caído de su mano. Esta propiedad contraintuitiva del movimiento asoma su cabeza repetidamente en los problemas de movimiento de proyectiles.
Tenga en cuenta que estas ecuaciones son independientes de la masa y no tienen en cuenta la resistencia del aire, una calificación común en los cálculos físicos simples.Xyyson el desplazamiento horizontal y vertical en metros (m),tes el tiempo en segundos (s),aes la aceleración en m / s2, ygramo= la aceleración debida a la gravedad en la Tierra,9,81 m / s2.
\ begin {alineado} & x = x_0 + v_xt \; \ text {(constante v)} \\ & y = y_0 + \ frac {1} {2} (v_ {0y} + v_y) t \\ & v_y = v_ {0y } -gt \\ & y = y_0 + v_ {0y} t- \ frac {1} {2} gt ^ 2 \\ & v_y ^ 2 = v_ {0y} ^ 2-2g (y-y_0) \ end {alineado}
Al usar estas ecuaciones, puede determinar la trayectoria de una bala disparada e incluso corregir la caída debido a la gravedad al apuntar a un objetivo distante.
Velocidades de salida seleccionadas
Las pistolas típicas tienen velocidades de salida en el rango de 1,000 pies / s, lo que significa que tal bala viajar una milla en poco más de cinco segundos si no choca contra nada o no cae al suelo por ese punto. Algunas armas de fuego de la policía están equipadas para disparar balas a más de 1,500 pies / s.
- Para convertir de pies / sa m / s, divida por 3,28.
Calculadora de velocidad de salida
Consulte los Recursos para obtener una herramienta en línea que permite la entrada de información muy granular sobre armas de fuego y balas específicas para lograr estimaciones de la velocidad de salida y otros datos relacionados con balística.