Potenza di un arma

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Come si misura la potenza di un’arma?
L’unitAi?? di misura piA? usata A? il Joule e indica l’energia. La misurazione viene ricavata facilmente tramite la misurazione dell a velocitAi?? del proiettile all’uscita della canna. L’energia posseduta dal proiettile A? infatti strettamente dipendente dalla sua velocitAi?? istantanea e dal suo peso. Lo strumento con cui si esegue la misurazione della velocitAi?? A? detto cronografo e costa intorno ai 150 euro, in pratica consiste di due fotocellule molto sensibili che misurano il tempo che intercorre tra l’attraversamento della prima e della seconda fotocellula. Per eseguire la misurazione si spara pochi centimetri al di sopra di tale strumento. Ovviamente A? possibile eseguire tale misurazione solo in un poligono di tiro ove potrete anche richiedere (di solito gratuitamente) lo strumento in questione.

La velocitAi?? fornita dallo strumento A? solitamente misurata in m/s secondo lo standard internazionale. Tale standard denominato SI (sistema internazionale) prevede 4 unitAi?? di misura dirette e numerose altre che derivano da queste: metri (spazio), secondi (tempo), chilogrammi (peso), Ampere (intensitAi?? di corrente). Esempi di unitAi?? derivate sono la velocitAi?? (metri/secondi), l’energia (), ecc[1].
L’energia di una pallottola in fisica indica esattamente un concetto ben preciso, indica la possibilitAi?? da parte dell’oggetto che la possiede di compiere un “lavoro”, termine fisico che indica uno spostamento moltiplicato “scalarmene” per una direzione. Tralasciando di approfondire questi concetti rispondo subito alle domande che possono essere di maggior interesse generale:

A? possibile calcolare dallai??i??energia di una pallottola cosa riesce a perforare? A? un calcolo facile?
Si il calcolo A? possibile, ma A? tutt’altro che facile richiede dati precisi sui materiali e fornisce comunque risultati imprecisi.

L’energia di una pallottola A? costante?
No, anzi varia continuamente dato che l’attrito con l’aria rallenta ogni secondo che passa la velocitAi?? della pallottola. Quindi tale energia A? massima all’uscita della canna e scende man mano che ci si allontana dal proiettile.

A cosa serve avere molta energia?
Dipende… innanzitutto all’aumentare dell’energia il proiettile aumenta di precisione, poi riesce a perforare bersagli piA? spessi, inoltre provoca piA? danni colpendo una persona o un animale. Per i corpi antiterrorismo a volte A? necessario sparare attraverso muri o vetri di aereo ed A? giAi?? capitato che una pallottola non sia riuscita a perforare un impedimento tra il tiratore e il bersaglio, il vetro di un Boeing 747 (Karachi 1986).

PerchA? aumenta la precisione?
Nonostante i proiettili si abbassino ugualmente (e alla stessa velocitAi??) la maggiore energia se ottenuta dall’aumento di velocitAi?? (non dall’aumento di peso) implica un tempo minore per raggiungere il bersaglio e quindi non da il tempo alla pallottola di abbassarsi. In altre parole l’abbassamento del proiettile dipende solo dalla forza di gravitAi?? (non dipende dalla velocitAi?? e nemmeno dal suo peso!) e fa sAi?? che il proiettile si abbassi di tot centimetri in tot secondi. Se dimezziamo i secondi necessari a colpire il bersaglio diminuirAi?? anche l’abbassamento del proiettile.

PerchA? all’aumentare dell’energia aumentano i danni nei tessuti viventi? Avevo sentito dire che era il contrario…
Effettivamente A? da poco che A? stato scoperto. Ma sembra che l’alta velocitAi?? produca un effetto ultrasonico nei tessuti in grado di espandere il danno ben oltre la zona circostante la pallottola. Sebbene possa sembrare crudele studiare come essere piA? letali, immaginate cosa significhi colpire un terrorista armato senza ucciderlo all’istante mettendo cosi a rischio la vita degli eventuali ostaggi presenti.

Di quanto rallenta un proiettile al secondo?
Anche questo calcolo A? piuttosto complesso perchA? chiama in causa l’aereodinamica (che puA? essere studiata solo tramite esperimenti) e le equazioni differenziali. In pratica vi basti sapere che la velocitAi?? si abbassa tanto piA? velocemente quanto piA? il proiettile A? veloce. Quindi scenderAi?? velocemente appena sparato e poi scenderAi?? sempre piA? lentamente.

In fisica l’energia si conserva, come fa quella del proiettile a scomparire?
La cosa non A? esatta: non scompare ma si trasforma prima in energia termica (durante il percorso) per attrito con l’aria poi quella rimanente viene ceduta all’oggetto colpito.

L’energia di un proiettile A? detta “energia cinetica” ne esistono di altri tipi (elettrica, potenziale, termica, ecc.) ed A? legata al fatto che il proiettile si muove. Tale energia A? pari a dove m sta per massa (si misura con la bilancia)[2] e v per velocitAi??.

Volendo fare un esempio di come si calcola l’energia di una pallottola possiamo eseguire tale calcolo per una ipotetica pistola che spari proiettili da 20g a 90m/s. Il peso della pallottola puA? essere ottenuto con una bilancia elettronica da cucina (si deve usare proprio il valore riportato dalla bilanci, si veda la nota a fondo pagina). Per effettuare una misurazione piA? precisa potete pesare 10 proiettili e dividere il peso cosAi?? ottenuto per dieci. Per prima cosa convertiamo i grammi in chilogrammi dividendo il valore per mille: 20g = 20/1000 kg = 0,02 kg. La velocitAi?? A? giAi?? in metri al secondo (m/s) quindi procediamo col calcolo (supponiamo che la velocitAi?? iniziale della pallottola sia di 300 m/s).

dove quindi Energia = 900 J

Ovviamente A? possibile eseguire anche il calcolo contrario: ho un fucile (da softair) che fa 0,98 Joule, la pallottola pesa 0,20g. A che velocitAi?? esce la pallottola?

Una velocitAi?? (99m/s) in fin dei conti piA? che discreta.

Vediamo un ultimo esempio giusto per sincerarci di non avere piA? dubbi: prendiamo un caso reale: una carabina ad aria compressa diana. Usiamo le munizioni Diana standard, peso di dieci munizioni = 78 g. Peso di una munizione = 7,8/10 = 0,78 g (pesarne 10 ci permette di essere 10 volte piA? precisi rispetto a pesarne solo una). Il peso in Kg si ottiene dividendo per mille ed A? pari a 0,0078 kg.
La velocitAi?? misurata dall’apparecchio A? stata di: 235 m/s. Per la precisione abbiamo ripetuto la misurazione della velocitAi?? sei volte ottenendo ogni volta un valore leggermente diverso, la media[3] dei valori era di circa 235.

Per rendervi conto dell’energia in joule che possiede un proiettile pensate che una pistola semiautomatica come la beretta 92 F ha una velocitAi?? di uscita del proiettile superiore ai 300 m/s e produce 500 joule di potenza. Si pensi inoltre che i fucili d’assalto possono imprimere un energia di oltre 3500 joule ed una velocitAi?? di 900m/s. Le carabine ad aria compressa producono circa 7 joule di energia.

[1] Per chi fosse a digiuno di matematica ricordiamo che il simbolo “.” indica la moltiplicazione, il simbolo “/” la divisione e il numero 2 in alto a destra indica l’elevamento a potenza. L’elevamento a potenza si calcola grazie al simbolo “^” nella maggior parte delle calcolatrici scientifiche (in alternativa potrebbe comparire il simbolo “x^y” o xy).
[2] La massa A? pari al peso diviso per l’accelerazione di gravitAi?? terrestre (9,8) ma non serve dividere per tale valore il peso misurato da una bilancia poichA? tutte le bilance del mondo dividono il peso per 9,8! In altre parole quello che chiamiamo “peso” di un oggetto e misuriamo con la bilancia A? in realtAi?? pari al peso diviso per 9,8. Se una bilancia segna 60 Kg quella persona ha un peso di 60*9,8 Kg = 588 Kg. Le bilance danno infatti un valore che A? pari alla massa di quella persona! (ps: sulla luna le bilance dovrebbero essere ritarate dato che 9,8 A? un valore diverso dall’accelerazione di gravitAi?? lunare).
[3] La media di tot valori si calcola come la loro somma divisa per il loro numero