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ENERGIA CINETICA

QUESTA SCONOSCIUTA


L'energia cinetica è uno dei fattori che più spesso prendiamo in considerazione per definire la potenza di una munizione.
"Quanto è potente la tua arma ?" ... " ha circa 200 chilogrammetri alla bocca."
Cosi si esprimo nei poligoni molti tiratori, ma esattamente cosa è l'energia cinetica e come si calcola.

Le armi a fuoco hanno per loro caratteristica peculiare quella di scagliare un proiettile a grande velocità nell'aria. E' questa velocità impressa al proiettile a renderlo più o meno pericoloso o letale. Sappiamo per esperienza di poccoli "delinquenti" che per rompere un vetro abbiamo due possibilità: o scagliare contro di esso una piccola pietra con la massima velocità che possiamo imprimergli o un grosso masso anche semplicemente spingendolo contro il vetro stesso.
La pietra o il masso (o grosso mattone) una volta sollevati da terra acquistano una propria energia che è quella che deriva dalla forza di gravità che tende a riportarli a terra. L'esempio e semplice, se prendiamo un vetro e lo poggiamo per terra, poi solleviamo un mattotne e portato sopra il vetro lo lasciamo andare, questo cadrà e romperà il vetro. L'energia che il mattone immagazzina quando lo raccogliamo da terra e lo portiamo all'altezza voluta, viene rilasciata nel momento che cadendo incontra un ostacolo che ne frena o arresta la caduta stessa.
Ma se anziche un mattone usiamo un piccolo sasso, questo cadendo potrebbe non provocare la rottura del vetro.
L'energia è quindi data da due fattori essenziali: l'altezza da cui cade la pietra e la sua dimensione o massa.
Se il vetro è invece montato su una finestra, oltre che a sollevare il mattone dovremo anche scagliarlo con la giusta forza per farlo giungere contro il vetro stesso e fatto ciò dovrà restargli ancora energia per frantumarlo. In questo caso al mattone o alla pietra dovrà essere impressa una velocità sufficiente perchè non cada, attratta verso terra dall'attrazione di gravità prima di raggiungere la finestra. Inoltre il vetro a una certa resistenza e quindi la pietra dovrà ancora avere sufficiente energia per frantumarlo. Naturalmente questa velocità impressa al proietto che serve a rompere il vetro dovrà essere più grande quanto più piccolo sarà l'oggetto lanciato.

L'energia quindi è un espressione della massa del sasso e della sua velocità sul punto d'impatto.

Il sasso era il primo e primitivo proiettile, quell'oggetto lanciato o fatto cadere da grande altezza, acquista velocità e di conseguenza FORZA la quale produce un LAVORO, quello di rottura sul bersaglio colpito. Questa FORZA/LAVORO viene detta anche energia cinetica. Ogni corpo sollevato acquista una parte di questa energia, dovuta all'attrazione di gravità, quindi se solleviamo un sasso e lo lasciamo cadere sul nostro piede scopriamo che questo ha acquistato energia: ma da dove ?

Quell'energia l'abbiamo prodotta noi sollevandolo e quindi spendendo altra energia muscolare nel sollevarlo. In pratica se ci fossimo dati un pugno direttamente sul piede avremmo speso la stessa energia......

Questo è un modo semplice per spiegarvi cosa è l'energia, per quanto riguarda i nostri proiettili naturalmente ci sono mille fattori perturbatori ma cerceremo di semplificare al massimo questo tema.
Nell'era moderna abbiamo a disposizione la polvere pirica, tecnicamente l'energia muscolare che avevamo usato per scaliare la pietra. Bbruciando la polvere da sparo possiamo scagliare la pietra senza usare i nostri muscoli. La pietra è naturalmente un proiettile e le velocità sono cosi aumentate centinaia di volte.

 

La formula per calcolare l'energia cinetica è questa espressa sopra dove m è la massa del proiettile e v è la sua velocità.
Se prendiamo un proiettile ideale che pesa 10 grammi (148grs) questo sarà il fattore m e che spariamo a 330 metri / secondo questo sarà il fattore v avremo un energia di 544.5; energia espressa universalmente in JOULE pari a 55,5 Kgm.



L'avvento della polvere nera ha permesso di produrre armi che possono spingere piccoli proiettili a grande velocità lungo una canna e poi nell'aria libera, proiettili capaci di perforare oggetti in rapporto alla loro forza/lavoro cioè velocità e massa. L'evoluzione poi ha migliorato le polveri e le armi producendo cosi utensili capaci di imprimere a proiettili di ogni tipo e peso grandi velocità e quindi energie. Con l'energia di pressione sviluppata dalla combustione della polvere possiamo spingere un proiettile lungo una linea quasi retta (parabolica a causa dell'attrazione di gravità), la velocità impressa al proiettile gli consente di immagazzinare energia che scarichèrà sul bersaglio.

Ogni proiettile sparato ha quindi una propria energia (forza/lavoro) della quale abbiamo visto un calcolo di base poco sopra, ma per semplicità produciamo qui una semplice formula matematica modificata che ci darà il risultato direttamente in chilogrammetri, l'unità di misura adottata per indicare la potenza di un proiettile.

La formula che descrive l'energia in Kgm di un corpo di massa m che si muove a velocita' v è:



Dove:

E = è il risultato (Energia cinetica) espresso in Kgm (chilogrammetri)
m = Massa in grammi
v = Velocita' in metri./sec.
19620 = è semplicemente un numero fisso dato dall'attrazione di gravità moltiplicata per 2000 volte.

Nella pratica di tutti i giorni il proiettile del nostro fucile, pesa all'incirca 11 grammi e può essere sparato a circa 800 mt./sec. la sua energia cinetica sarà pari a:
formula originaria: 800x800x0,011/2 = 3520 Joule. (359 Kgm.)
formula modificata: 800x800x11/19620= 359 Kgm

Vediamo qualche altro risultato.

.44 Magnum proiettile da 13 grammi velocità 350 mt/sec energia pari a 81 Kgm.
9x21 proiettile da 7,5 grammi velocità 280 mt/sec energia pari a 29,9 Kgm.
.45 acp proiettile da 14,5 grammi velocità 210 mt/sec energia pari a 32,6 Kgm.


Da sapere e comprendere che:
l'energia che trovate con le formule soprascritte non vuol dire che se sparate a un sasso pesante 30 kg. potete spostarlo con un colpo di rivoltella la cui energie del proiettile è almeno 30 Kgm., ma semplicemente che, per sparare quel proiettile a quella velocità avete speso l'energia equivalente a sollevare quel peso (30Kg.) ad un metro da terra (energia/lavoro).
Questa energia viene in parte trasmessa al proiettile all'atto dello sparo ma in verità poi, gran parte di questa energia se ne va via in attriti e perdite varie e il risultato sul bersaglio è sempre una frazione dell'energia che il proiettile aveva in origine, molta energia viene trasformata in calore sia nella camera di scoppio sia nella canna e poi all'impatto dove deformazione e produzione calorifica disperdono moltissima altra energia, capirete quindi che in gioco si mette sempre moltissimo lavoro ma in effetti a causa delle perdite, l'energia cinetica restituita è solo una frazione di quella consumata; inoltre sappiamo che il proiettile rallenta durante la sua parabola quindi, la velocità indicata che di solito si riferisce alla bocca della canna, sarà sensibilmente inferiore così come l'energia..

Non è stato un vero trattato sull'energia per il quale vi rimandiamo a scritti più approfonditi o tecnici, ma ora dovreste saperne qualcosa di più.

 

  • 02 01 2021