Si tuviéramos armas con una velocidad de boca en el rango de mach 10, ¿cuál sería un calibre / peso de bala común para uno que reemplaza directamente una pistola?

Answer 1

Las respuestas actuales solo cubren el peso del proyectil y los problemas que tal arma de fuego tendría. Trataré de darle una idea más completa de cómo serían realmente los proyectiles.

Esta es mi mejor suposición basada en matemáticas rápidas y una idea vaga de cómo los materiales podrían comportarse a velocidades tan altas.

Los proyectiles para tales pistolas estarían en el rango de .22-.380 (5.6mm-9mm), probablemente de menos de o hasta 2cm de largo y hechos de materiales con una densidad de 3 a 6 veces menor que la del acero, principalmente porque si la densidad es mucho mayor que eso, no podrías esperar que el proyectil entregue gran parte de su energía al objetivo.

Esos materiales no pueden ser demasiado frágiles debido a la aceleración involucrada (casi 3 millones de g para un barril de 20 cm), por lo que mi mejor suposición sería algo parecido a una goma muy dura. El diseño haría que ese proyectil se expandiera una vez que alcanzara el objetivo, sin embargo, no estoy seguro de lo posible que sea sin alguna expansión mientras todavía está en camino hacia el objetivo.

Alternativamente, podría hacer que el proyectil sea muy frágil para que se fracture y se extienda en el objetivo, sin embargo, eso plantearía la cuestión de hacer que sobreviva a la aceleración en el cañón sin sobrevivir al impacto con el objetivo. ¿Quizás algo que se comporta de manera similar a la caída de un príncipe Rupert?

El retroceso estaría en el rango de .44 Magnum para el extremo inferior y hasta el de .500 S&W Magnum para el extremo superior. Realmente no puedo imaginar que nada por debajo de .44 la energía de Magnum sea efectiva a esta velocidad debido a la dificultad de transferir esa energía al objetivo. Probablemente tenga algunos amortiguadores de retroceso avanzados allí para que sea posible disparar varios disparos en rápida sucesión.

Answer 2

Una bala es simplemente una forma de transferir energía a un objetivo.

Una bala Para de 9 mm transporta, en promedio, 518 julios de energía a una velocidad de 360 ​​metros por segundo.

Mach 10 es 3420 metros por segundo.

La energía cinética se calcula así:

[matemáticas] E = [/ matemáticas] [matemáticas] (m [/ matemáticas] [matemáticas] * V ^ 2) / 2 [/ matemáticas]

[matemáticas] m = E * 2 / (V ^ 2) [/ matemáticas]

Al sustituir los números por nuestro escenario hipotético, obtenemos esto:

[matemática] m = 1036 / (3420 ^ 2) = 1036/11696400 = 0.0000886 [/ matemática]

Esto está en kilogramos y se completa: la fracción real es muy larga. Entonces, nuestra bala hipotética debe tener una masa de 88.6 mg.

El peso de la bala se mide en granos. 88,6 mg son aproximadamente 1,4 granos.

Las balas más pequeñas disponibles comercialmente son de calibre .17 (4.4 mm) y pesan 17 granos. Entonces, necesitaríamos una bala aproximadamente 12 veces más pequeña. Eso lo haría calibre .37 mm o .015. Estaríamos hablando de algo del tamaño de una aguja.

Eso sí, todo esto es muy aproximado, y solo funciona como un experimento mental. En la práctica, hay una gran cantidad de problemas que hacen imposible una pistola con estas características con la tecnología actual.

Answer 3

Si necesita esto para algún escenario hipotético (por ejemplo, escribir ciencia ficción), supondré que la propulsión no es un problema.

Calcule el impulso de un cartucho popular que las personas pueden manejar bien. Si bien ya sería una especie de retroceso de nivel magnum, la mayoría de las personas podrían manejar proyectiles de 1 mach 220gr con una pistola de tamaño completo.

El impulso de un proyectil de 10 mach 22gr sería el mismo y, por lo tanto, produciría el mismo retroceso total. Algo así como un proyectil .17 podría tener tal peso. Eso sí, sería mucho más “agudo” porque la aceleración es mayor. Cuánto contribuye la aceleración más alta a la percepción del retroceso es algo que no sé. No me encontré con ninguna investigación al respecto.

En M10 puede tener serios problemas con el proyectil y el calentamiento del “barril”, etc., pero esto está fuera del alcance de la pregunta.

Answer 4

Nunca vamos a tener una pistola manual con una velocidad de Mach 10 a menos que sea una luz de disparo o un proyectil muy minúsculo. Aquí también hay que superar una gran cantidad de física, ya que debes acelerar algo más rápido de lo que la mayoría de los propulsores son capaces, particularmente en la atmósfera terrestre. Gauss rifle a alguien? Tal vez el plasma y un pequeño reactor nuclear podrían crear suficiente energía, pero eso será una pistola pesada. Para acelerar un proyectil a M10, es probable que necesites un barril muy largo a menos que el proyectil tenga su propia fuente de combustible. Además, dado que la penetración completa disminuye significativamente el poder de frenado (es decir, una ronda que atraviesa el objetivo por completo no entrega toda su energía al objetivo) es probable que tenga un arma muy ineficaz, ya que un proyectil muy pequeño que va muy rápido es apto para pasar directamente a través del objetivo en un canal de herida muy pequeño.

Answer 5

Mach 10? Eso es territorio de cañones de riel. No hay ningún físico aquí, pero considerando que una ronda lo más pequeña posible es factible para tal velocidad, se requeriría demasiada potencia (o polvo) para que una persona lo lleve cómodamente. (A menos que sea Tony Stark y haya descubierto la fusión en frío, con lo que tendrá una pequeña central nuclear en su bolsillo).