Investigaci�n Criminol�gica
La f�sica de un disparo

El francotirador monta el arma, listo para efectuar el disparo. Al apretar el gatillo, se libera un muelle que empuja el percutor. �ste golpea al cartucho llenando el ca��n de gas y liberando la bala que emerge de la boca del ca��n. Todo ocurre en una fracci�n de segundo.

El disparo ideal ser�a aquel en el que la bala recorre una trayectoria rectil�nea alcanzando su objetivo. Es decir, poner la bala donde pones el ojo. Sin embargo ah� hay unas cuantas cosas dispuestas a complicar un poco las cosas. Veamos:

El aire

El disparo se efect�a en el seno de un fluido que genera una resistencia. El fluido se opone al paso de la bala a su trav�s y esto genera fricci�n. En definitiva, una fuerza que se opone al avance de la bala y que va a acortar sensiblemente el alcance de la bala frente a un disparo efectuado en el vac�o. Ya vimos en otro post que en los fluidos se crean turbulencias en determinadas circunstancias.

Para evitar que la bala se desv�e de su trayectoria se intenta dise�ar de forma que se minimicen estos efectos, por eso el perfil de la bala moderna es cortante, con forma de punta en vez de forma esf�rica.

Antiguamente, en los primeros fusiles como eran los mosquetes la bala era esf�rica y por ello la fricci�n con el aire era mucho m�s importante haciendo que el alcance fuera muy peque�o. Esto no es muy importante si se pretende que el alcance sea corto, pero en el caso de un rifle de francotirador la bala debe recorrer hasta centenares de metros para alcanzar su objetivo.

Efecto magnus

Este efecto se debe a que el disparo se efect�a en el seno de un fluido.

Un objeto en rotaci�n provoca que el aire se arremoline a su alrededor. En la zona en la que la rotaci�n es en el mismo sentido que la velocidad del viento la velocidad se incrementa mientras que en la zona en la que la rotaci�n es en contrasentido al viento se disminuye. Esto provoca una disminuci�n de la presi�n ocasionando una “succi�n” que desv�a la trayectoria del objeto. Esto es lo que sucede al chutar un bal�n “con efecto”.

Para evitar que un efecto como este afecte demasiado se optar� por dise�ar la bala de tal manera que corte el aire de forma m�s eficiente y otorg�ndole una estabilidad adicional, para eso confiaremos en el momento angular de rotaci�n. La bala de la derecha se desplaza de forma m�s eficiente que la de la izquierda, alcanzando una mayor velocidad y generando menos turbulencia:

Momento angular de rotaci�n

El momento angular podemos resumirlo brevemente como la resistencia que opone un cuerpo en rotaci�n a que cambiemos el plano en el que est� rotando. Esto es muy conveniente para este prop�sito ya que haciendo que la bala rote en torno a su eje principal de simetr�a, tendr� una estabilidad adicional. Sobre el momento angular ya habl� en alguna ocasi�n. Eso s�, si se dispara con viento de lado, el efecto Magnus jugar� en su contra.

Conseguir que la bala rote sobre su eje principal se puede hacer dise�ando el interior del ca��n (�nima) con surcos con el perfil de una espiral:

Si el alcance no es muy importante y no se dispara un �nico proyectil coaxial con el ca��n (caso de una escopeta por ejemplo) tener el �nima rayada puede ser un inconveniente, por eso hay armas que se fabrican con el �nima lisa.

Efecto de Coriolis

El Efecto Coriolis se debe a que la Tierra rota. Por tanto, cuando disparas a un punto, segundos despu�s ese punto no est� donde antes. Lo puedes ver como que una fuerza ficticia ha hecho que la bala impacte donde no deber�a, un poco m�s hacia un lado. Esto en tiros bal�sticos de varios kil�metros tiene efectos muy importantes. Y por supuesto efectos fundamentales en la din�mica de las corrientes de aire y la formaci�n de tormentas, huracanes, etc.

En la pr�ctica, un francotirador debe considerar un peque�o desv�o hacia uno de los lados que es acumulativo. Es m�s importante cuanta mayor es la distancia que recorre el proyectil. En tiros de unas pocas decenas de metros no es especialmente importante.

La gravedad

Por supuesto, la gravedad es otra de las cosas que juegan en contra de ese disparo ideal del que habl�bamos antes. Cualquier disparo de un proyectil no autopropulsado en el seno de un campo gravitatorio ser� un tiro parab�lico en el que la bala seguir� una trayectoria bal�stica.

Cuanto mayor es la velocidad inicial y menor el �ngulo inicial la par�bola es menos alta y se podr�a aproximar por una rectil�nea. A corta distancia no hace falta calcular desviaciones. Este no es el caso de un disparo de un francotirador, en el que en la pr�ctica tendr� que apuntar el rifle un poco m�s alto de donde realmente quiere que impacte la bala.

Para eso cuentan con la ayuda de la ret�cula del teleobjetivo que va montado sobre el ca��n donde se puede ajustar la desviaci�n seg�n el viento lateral (1), la compensaci�n de la ca�da de la bala dependiendo de la distancia a la que se encuentra el blanco (2 y 3).

Este post va dedicado a Wind_Master que me hizo la pregunta en cientoseis

Actualizado: como le dec�a a Wind en cientoseis, el efecto Coriolis es tambi�n importante y por un fallo de edici�n no se incluy� al darle a Publicar. Lo a�ado ahora.

Referencias:

• Sniper Rifle, en Wikipedia.org.
• Circulation and the Magnus effect, en University of Virginia.
• Shock Waves, en Physics.info.
• Angular Momentum in the real world, por Michael Richmond.
• Sniper Rifle, en Answers.
• How Physics Affects Rifle Shooting, en Articlesbase.
• The Coriolis effect revisited, en University of Wyoming.

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