thumb|upright=1.3|Трајекторије три предмета бачена под истим углом (70°). Црни објекат не доживљава никакав облик повлачења и креће се дуж параболе. Плави објекат доживљава Стоксов отпор, а зелени објекат Њутнов отпор. 400px|thumb|Типичан поглед на компјутерски програм способан да симулира три гране балистике (интерну, екстерну и терминалну). Приказан је кертриџ 5.56x45 SS109 и његов процењени rezultat.
Балистика је научна дисциплина која се бави проучавањем кретања пројектила у лету, као што су меци, гранате, ракете и други објекти који се крећу под дејством силе. Балистика обухвата анализу кретања ових пројектила у различитим фазама њиховог лета, од тренутка када напусте оружје до тренутка када стигну до циља или се зауставе. Ова дисциплина има широку примену, укључујући војну науку, криминалистику, спорт, и друге области где је испаљивање или лансирање пројектила од значаја.
Због своје сложености и широког опсега, балистика је подељена на неколико грана, од којих свака проучава одређени аспект кретања пројектила.
Подела балистике
Балистика се традиционално дели на четири главне области:
Унутрашња балистика:
Унутрашња балистика проучава кретање пројектила унутар цеви ватреног оружја, од тренутка паљења барута или другог погонског средства до тренутка када пројектил напусти цев. Укључује проучавање сагоревања барута или другог погонског средства, притиска унутар цеви, и понашања цеви (као што су вибрације и деформације). Важни аспекти су брзина испаљења, притисак у цеви, температура и трење између цеви и пројектила.
Кључни фактори:
Притисак гаса: Проучава се како сагоревање барута ствара гасове и како ти гасови повећавају притисак унутар цеви, што води убрзању пројектила. Трење: Анализирају се ефекти трења између пројектила и унутрашње површине цеви. Брзина пројектила: Разматра се како брзина пројектила расте док пролази кроз цев. Дужина цеви: Дужина цеви утиче на време које пројектил проводи у цеви и на максималну брзину коју може постићи.
Спољашња балистика:
Бави се кретањем пројектила након што напусти цев, до тренутка када дође до мете или падне на тло. Проучава силе које делују на пројектил, укључујући гравитацију, отпор ваздуха, бочни ветар, ефекат Кориолисове силе (ротација Земље), и Магнусов ефекат (утицај ротације пројектила на његову путању). Математичко моделовање путање пројектила (балистичка крива) је кључно у овој области.
Терминална балистика:
Истражује понашање пројектила при удару у мету. Проучава ефекте пенетрације, деформације, фрагментације пројектила, као и ефекат на мету. У војним применама, терминална балистика је кључна за разумевање штетности пројектила и ефикасности панцира или заштитне опреме.
Прелазна балистика:
Прелазна балистика проучава кретање пројектила у врло кратком времену између тренутка када напусти цев и тренутка када уђе у фазу спољашњег лета.
Кључни фактори:
Утицај експлозивног гаса: Како експлозивни гасови из цеви утичу на путању пројектила у првим тренуцима након испаљивања. Аеродинамичке силе: Силе које делују на пројектил док пролази из стања кретања унутар цеви у слободан лет.
Подела на унутрашњу и спољну балистику је настала у време оруђа којима је највећа брзина саопштавана на устима цеви изгарањем барута у комори. Са ракетним пројектилима који су погоњени и после напуштања лансирног уређаја, све је теже правити разлику између ова два појма.
Додатне области балистике
Форензичка балистика:
Ова грана балистике се користи у криминалистици за идентификацију оружја и пројектила повезаних са злочинима, како би се утврдиле информације које ће се користити суду или другом делу правног система. Форензички балистичари анализирају трагове на чаурама, мецима и оружју, као и угао и правац пуцања, како би реконструисали догађаје и повезали доказе, како би се утврдило да ли је одређено ватрено оружје или оруђе коришћено у извршењу кривичног дела.
Медицинска балистика или балистика ране
Балистика ране проучава кретање метка у телу човека или животиње. Предмет истраживања медицинских хирурга и судских вештака.
Балистика оружја за масовно уништење:
Проучава балистичке ракете, интерконтиненталне балистичке ракете (ICBM), и нуклеарне бојеве главе. Фокусира се на технологију лансирања, аеродинамику пројектила, вођење, и прецизност удара.
Балистика пројектила без повратка:
Обухвата проучавање кретања пројектила, попут бацача граната или ракета које немају повратни ударац на лансер.
Астродинамика:
Астродинамика је примена балистике и небеске механике на практичне проблеме који се тичу кретања ракета и других свемирских летелица. Кретање ових објеката се обично израчунава из Њутнових закона кретања и Њутновог закона универзалне гравитације. То је основна дисциплина у дизајну и контроли свемирских мисија.
Практична примена балистике
Балистика има широку примену у спортским, војним, полицијским, форензичким и научним контекстима:
Спортска примена:
Пројектовање спортских пушака, лука и стрела, као и муниције за прецизно гађање.
Војна примена:
Развој и тестирање оружја, као што су пушке, артиљерија и ракете, користи балистичке принципе за оптимизацију перформанси пројектила.
Форензичка балистика:
Проучава трагове метака, остатке барута и друге доказе како би се реконструисале криминалне активности. Форензички балистичари могу анализирати путање метака, поредити пројектиле са ватреним оружјем и одређивати удаљеност са које је пуцано.
Полиција и Криминалистика:
Коришћење балистичких података у истрази злочина, укључујући анализу балистичких трагова на месту злочина.
Индустрија:
У цивилном сектору, балистика се користи за развој спортског оружја и муниције, као и за дизајн заштитних материјала као што су панцири.
Аеросвемирска индустрија:
Проучавање и примена балистичких закона у лансирању сателита и међузвезданих мисија.
Историја и развој
Најранији познати балистички пројектили били су камење и копља, Retrieved: May 6, 2012. Retrieved May 6, 2012. и штап за бацање.
thumb|upright|Гаетано Марзагаглиа, О балистичким прорачунима, 1748
Најстарији доказ о пројектилима са каменим врхом, који су могли, али не морају бити покретани луком, датира од пре 280.000 година, а то је пронађено у Етиопији, данашњој Источној Африци. Најстарији докази о употреби лука са стрелама датирају пре око 10.000 година; заснива се на стрелама од борове шуме пронађене у долини Аренсбург северно од Хамбурга. Имали су плитке жљебове на подлози, што указује на то да су користили лук и стрелу. Најстарији до сада пронађени лук стар је око 8.000 година, пронађен је у мочвари Холмегорд у Данској.
Изгледа да је стреличарство стигло у Америку са арктичком традицијом малих алата, пре око 4.500 година.
Први уређаји идентификовани као оружје појавили су се у Кини око 1000. године нове ере, а до 12. века технологија се ширила остатком Азије, а до 13. века у Европи.
Бавећи се проблемом динамике пројектила, Жан Буридан (1292-1363) показује да је Аристотелова теорија кретања погрешна и доноси савремени подстицај, теорију Жана Филопона чији он постаје главни промотер. Буриданова примена теорије импетуса на кретање пројектила доводи га до балистичке криве која се разликује од оне коју даје Аристотелова теорија. Овај проблем је детаљније проучавао други париски научник, Алберт Саксонски (1316-1390), који је разликовао три различите фазе у кретању пројектила. Прво, почетна фаза у којој је импулс доминантан, а гравитација се сматра занемарљивом, а резултат је праволинијско кретање. Алберт Саксонски дефинише међуфазу у којој се гравитација обнавља, а пут почиње да скреће са праве линије; Овај део пута се често сматра делом круга. Треће, он постулира завршну фазу у којој је импулс потпуно потрошен, а сама гравитација носи пројектил надоле дуж вертикалне линије. Теорија импулса је резултирала побољшаним обликом балистичке криве, иако у чисто квалитативном смислу, из чега би било немогуће извести табеле домета од практичне вредности.
Проблемима балистике се такође бави и Леонардо да Винчи, покушавајући да повеже утицаје дужине и пречника цеви, положаја рупице за припалу барута, и других, на лет пројектила. У то време се сматрало да пројектил иде хоризонтално, а да по губитку енергије вертикално пада на земљу.
Након њега, дисциплину балистике је такође проучавао и развио италијански математичар Николо Тартаља 1531.Ballistics in the Seventeenth Century: A Study in the Relations of Science and War with Reference Principally to England, CUP Archive, Niccolo' Tartaglia, Nova Scientia, 1537. (a treatise on gunnery and ballistics). (1499-1557) иако је наставио да користи сегменте праволинијског кретања, конвенције које су успоставили грчки филозоф Аристотел и Алберт Саксонски, ипак он је био први који је применио иновативно решење математичко резоновање на артиљеријску ватру, где је повезао праве линије са кружним луком. Још увек снажно прожет импулсом, уложио је велике напоре да покаже да ниједан део путање топовске кугле није у правој линији, то је закључио 1538. године, и описује кривину од почетка њеног кретања из уста; даље је доказао да топ пуца што даље под углом од 45°. Још се каже да је Тартаља открио четвртину круга топника. Било је резервисано за Галилеја и његовог ученика Еванђелиста Торичелија да ближе погледају законе пада тела. Тартаља је доказао да се лопта која напушта топ креће дуж кривине, Галилео је показао да је ова крива парабола под условом да је тачка пада лопте у истој равни као и батерија из које је испаљена и да је просторија подигнута изнад хоризонта; даље је доказао да је то била пола параболе када је топ у истим околностима био усмерен хоризонтално. Еванђелиста Торичели је проширио ова открића, показао је да лопта, без обзира да ли је пала изнад или испод равни на којој је била њена полазна тачка, описује параболу веће или мање амплитуде у зависности од угла под којим је топ био усмерен и пратећи силу.
Галилео је успоставио принцип сложеног кретања 1638.. Leiden, користећи принцип за извођење параболичног облика балистичке путање.Nolte, David D. Galileo Unbound (Oxford University Press, 2018) Њутн 1684. уводи у разматрање и отпор ваздуха, сматрајући да се повећава с квадратом брзине тела.
Пре времена Галилеја артиљеријска ватра, је била неисправна јер се на њу није примењивала математичка наука; после овог физичара хитац је био неисправан, посебно зато што су његове теорије биле исувише искључиво усвојене, а узроци случајних грешака нису довољно узети у обзир. „Навикли да се лагано крећемо кроз атмосферу која се пред нама дели и затвара када смо тако добро прошли да је постала прави тип неотпорног окружења, тешко да можемо јасно да ценимо огроман отпор којем се супротставља пројектил који се креће великом брзином. Галилејеви експерименти су изведени на телима која се споро крећу, на која је отпор ваздуха могао да има само незнатан утицај, тако да би њихова параболична путања била само мало деформисана, а не би у потпуности проценила утицај због овог узрока. Међутим, Галилеју није било непознато да ваздух заиста пружа одређени отпор, али је веровао да је он занемарљивији него што заиста јесте. Галилејеве идеје су биле прихваћене скоро универзално.