Retroceso de una pistola

El retroceso de un arma de fuego es la reacción de un arma después de disparar, lo que resulta en su desplazamiento hacia atrás, a menos que la mayor parte de la energía sea absorbida por el brazo del artillero o el vigía del arma, según el tipo de arma. En términos de mecánica, el retroceso es el componente del impulso dirigido hacia atrás que es igual, en aplicación del principio de conservación del impulso , al impulso del proyectil y de los gases.

Principio físico

La explosión de la carga propulsora de la munición libera energía. Esta energía es concentrada por el cañón y la recámara del arma para conferir lo máximo posible al proyectil para expulsarlo del cañón.

El principio físico es el de la conservación del impulso . Sin acción externa, la deflagración provoca el movimiento del proyectil y el arma a los que se les da la misma cantidad de movimiento , dada por la relación: $pag$

{\ Displaystyle p = m_ {1} \, v_ {1} = m_ {2} \, v_ {2}}

donde m 1 y v 1 denotan respectivamente la masa y la velocidad del proyectivo, y m 2 y v 2 denotan la masa del arma y su velocidad de retroceso.

El proyectil y el arma tendrán cada uno una energía cinética distinta. ${\ textstyle E_ {c} = {\ frac {1} {2}} \, m \, v ^ {2}}$

Al ser el proyectil menos masivo que el arma, casi toda la energía del golpe le será conferida (en forma de energía cinética y por tanto de velocidad).

En la práctica, la fuerza de retroceso se utiliza a menudo de forma mecánica para garantizar la repetición de recargas y disparos. Pero un retroceso significativo no es deseable en un arma de fuego, porque cansa al tirador, desgasta el arma y desplaza el cañón (por lo tanto, es necesario apuntar nuevamente para disparar un segundo disparo). El retroceso de las armas pequeñas generalmente provoca una elevación del cañón porque este suele estar situado por encima de la empuñadura o de la culata, lo que permite sujetar y apuntar el arma. Esta desalineación crea un voladizo al disparar, lo que afecta la precisión de un segundo disparo si es automático, y hace que un nuevo objetivo sea más lento cuando el disparo es semiautomático.

En un arma ligera , la violencia del retroceso, posiblemente asociada con el ruido y la llama de la detonación, puede hacer que el arma sea incómoda para disparar. Por lo tanto, los tiradores menos experimentados experimentan miedo al retroceso cuando aprietan el gatillo. Esta aprensión provoca tensión que afecta la precisión del tiro.

Ejemplo de cálculo de acción de retroceso

Como ejemplo, tomemos (datos simplificados de un rifle tipo Mauser M98 ):

Un rifle de masa: kg ; $4$
tira una bola de: g o kg ; $8$ ${\ Displaystyle 8 \ cdot 10 ^ {- 3}}$
a una velocidad a la salida de la pistola m s −1 ; ${\ Displaystyle v _ {\ rm {ball}} = 800}$
con un cañón de longitud mm = m . ${\ Displaystyle l = 600}$ ${\ displaystyle 0.600}$

El retroceso que sufre el tirador está vinculado al impulso comunicado simultáneamente a la bala y al rifle por la explosión de la carga propulsora. En el caso considerado, para una bala de 8 g lanzada a 800 m s −1 , el rifle de 4 kg se lanzará en la dirección opuesta a una velocidad de aproximadamente 1,65 m s −1 . Demostremos este resultado.

La bala se propulsó de a m s -1 en el barril. Suponiendo que la pelota sufre una aceleración uniforme, entonces tenemos: ${\ Displaystyle v_ {0} = 0}$ ${\ Displaystyle v _ {\ rm {ball}} = 800}$ $a$

${\ Displaystyle a (t) = a_ {0}}$
${\ Displaystyle v (t) = a_ {0} \, t + v_ {0}}$
${\ textstyle x (t) = {\ frac {1} {2}} \, (a_ {0} \, t + v_ {0}) \, t + x_ {0}}$

Aplicación digital:

Usando la última ecuación (ecuación de movimiento) determinamos el tiempo durante el cual la pelota se acelera:

{\ Displaystyle t _ {\ rm {ac}} = {\ frac {l} {{\ frac {1} {2}} \, v _ {\ rm {ball}}}} \ quad \ Longrightarrow \ quad t _ {\ rm {ac}} = {\ frac {0.600} {{\ frac {1} {2}} \ times 800}} = 0.0015 {\ text {s}}}

La segunda ecuación se utiliza para determinar la aceleración que sufre la pelota:

{\ Displaystyle a _ {\ rm {ball}} = {\ frac {v _ {\ rm {ball}}} {t _ {\ rm {ac}}}} \ quad \ Longrightarrow \ quad a _ {\ rm {bola}} = {\ frac {800} {1,5 \ cdot 10 ^ {- 3}}} \ approx 533 \ cdot 10 ^ {3} {\ text {ms}} ^ {- 2}}

La bala experimenta una aceleración de aproximadamente 54,300 g , que corresponde a una fuerza F = 4340 N aplicada durante 1,5 ms . Esta fuerza se aplica simultáneamente sobre la bala (siempre que esté en el cañón) y sobre la recámara del arma.

Bajo el efecto de esta fuerza, el rifle se retirará. Luego tendremos para el rifle:

${\ displaystyle a _ {\ rm {rifle}} = {\ frac {F} {m _ {\ rm {rifle}}}}}$ ( PFD ) tampoco ; ${\ displaystyle a _ {\ rm {rifle}} = {\ frac {4 \, 340} {4}} \ approx 1 \, 100 {\ text {ms}} ^ {- 2}}$
esta aceleración se ejerce durante un tiempo de 1,5 ms ;
${\ Displaystyle v _ {\ rm {rifle}} = a _ {\ rm {rifle}} \ cdot t _ {\ rm {ac}}}$ tampoco . ${\ displaystyle v _ {\ rm {rifle}} = 1 \, 100 \ times 1,5 \ cdot 10 ^ {- 3} = 1,65 {\ text {ms}} ^ {- 1}}$

Por lo tanto, notamos que la velocidad de retroceso del rifle es muy baja en comparación con la velocidad de la bala.

La energía cinética de la bala será entonces aproximadamente 2,600 J . La energía cinética de pistola será en él durante aproximadamente 5 J . ${\ textstyle E_ {c, {\ rm {pelota}}} = {\ frac {1} {2}} \, m _ {\ rm {pelota}} \, v _ {\ rm {pelota}} ^ { 2}}$ ${\ textstyle \ left ({\ frac {1} {2}} \ times 8 \ cdot 10 ^ {- 3} \ times 800 ^ {2} \ right)}$ ${\ textstyle E_ {c, {\ rm {rifle}}} = {\ frac {1} {2}} \, m _ {\ rm {rifle}} \, v _ {\ rm {rifle}} ^ { 2}}$ ${\ textstyle \ left ({\ frac {1} {2}} \ times 4 \ times 1,65 ^ {2} \ right)}$

Por tanto, la energía de retroceso del arma es mucho menor que la energía de la bala.

Compensación o mitigación de retroceso

Las armas modernas tienen varios sistemas de mitigación de retroceso:

Las armas cuyo mecanismo es accionado por "préstamo de gas" permiten frenar la acción de la recámara de las armas pequeñas, y el retroceso no se reduce, estrictamente hablando, sino que se aplica durante un período de tiempo más largo. es menos brutal.
Otros dispositivos, como los amortiguadores de goma en la culata de un arma larga, también proporcionan amortiguación de retroceso.
Muchos rifles de asalto cuentan con una culata ubicada en línea con el cañón para reducir el voladizo y, por lo tanto, la elevación, aunque el retroceso es el mismo. Luego se les equipa con una mira frontal destinada a elevar la mira al nivel de los ojos del tirador.
Para armas de recarga automática, el movimiento de la recámara y, en algunos casos, el cañón se puede utilizar para reducir el retroceso. Estos se pueden retener antes de disparar. Cuando se aprieta el gatillo, se sueltan hacia adelante bajo el efecto del resorte de recuperación. Disparan al final del golpe y la fuerza de retroceso generada por la munición que luego se aplica a esta masa móvil para ralentizarla antes de devolverla ya no se aplica al tirador ni al vigía.
Para ciertas armas de nueva generación como el KRISS Vector , un mecanismo interno permite desviar el retroceso, tradicionalmente dirigido hacia atrás, para que se dirija hacia abajo en el eje de la empuñadura. Esto permite limitar el fenómeno del levantamiento del cañón y la aplicación del retroceso solo hacia la parte trasera en el hombro del tirador. Así, el tirador tiene una posición más estable y una precisión constante en las ráfagas.

Para armas pequeñas, este principio se utiliza en pistolas de recámara abierta. Sin embargo, este sistema tiene el inconveniente de cambiar el centro de gravedad del arma antes de disparar y es perjudicial para la precisión. También se encuentra utilizado en armas pesadas cuyo escondite permite contrarrestar este inconveniente.

El freno de boca es otro dispositivo utilizado en artillería y en rifles de precisión de gran calibre: la recuperación de gas a la salida del cañón, para devolverlo a la parte trasera del mismo, tiende a impulsar el arma hacia adelante y así oponerse al retroceso. . El freno de boca no debe confundirse con el ocultador de flash que se encuentra en muchas armas pequeñas militares que están destinadas a dispersar la llama en la boca para mejorar la comodidad del tirador y especialmente para hacerla menos visible pero que no tiene ningún efecto. en retroceso. Sin embargo, dependiendo de su fabricación, un ocultador de flash puede combinar los efectos de un freno de boca y un ocultador de flash simple. Las pistolas a veces están equipadas con otro dispositivo: el compensador de orientación, un dispositivo equivalente que dirige parte del acelerador hacia arriba para compensar la orientación del arma.