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Physique à Airsoft

11/09/2019
Boule airsoft 5.95 mm

Dans le monde de l'airsoft, nous sommes habitués à manipuler des termes, des unités et des expressions du monde de la physique sans les connaître ou les comprendre très bien.

Par The Night Horseman, 2001.

Dans cet article, nous allons examiner certains concepts de base qui nous aident à mieux comprendre cette relation entre l'airsoft et les sciences physiques et à clarifier la signification de certains termes.


LES BALISTIQUES
Cette ancienne branche de la physique a commencé à être étudiée, sans le savoir, par les premiers humanoïdes qui se sont consacrés au lancer de pierres et de bâtons. Ils ont réalisé que la trajectoire du projectile est affectée par divers aspects physiques communs à tous, ces aspects physiques naturels et universels sont les lois physiques. Ces lois régissent la trajectoire de tout projectile, y compris les billes utilisées en airsoft.
Fondamentalement, la balistique étudie le mouvement d'un corps en une, deux ou trois dimensions, basé sur une vitesse, une trajectoire, un effet et une morphologie du projectile initial qui est modifié par la résistance de l'air et la gravité dans des conditions idéales, c'est-à-dire , sans turbulences, vents ou oiseaux qui dévient le projectile.
La balistique la plus développée est celle qui étudie les projectiles tirés par des armes à feu où le facteur de résistance de l'air est tenté de minimiser par la morphologie, l'effet gyroscopique qui y est imprimé, la masse et la vitesse de sortie du projectile. Mais comme la balistique de nos billes est affectée par la résistance à l'air en raison de leur morphologie sphérique, de leur faible poids et de leur vitesse de sortie de différentes manières, la balistique classique ne peut pas être appliquée directement. C'est pourquoi la trajectoire d'un bb est plus proche de celle d'une flèche que de celle d'une balle (d'où plusieurs fois nous sommes obligés d'utiliser le tir parabolique au lieu du tir tendu le plus efficace).


UNITÉS PHYSIQUES
Pour évoluer dans le monde de la physique, nous devons savoir comment ses paramètres sont mesurés et comment convertir ces paramètres en d'autres paramètres similaires. Pour mesurer ces paramètres, nous utilisons les unités métriques qui varient en fonction du paramètre à mesurer. Chez airsoft, nous nous intéressons à la vitesse de sortie du bb et à son poids.
Avec ces deux paramètres nous pourrons en obtenir d'autres comme l'énergie cinétique dont nous parlerons plus tard.
Pour mesurer la vitesse de sortie du bb, nous utilisons deux types d'unités:
- Unités du système métrique international: «m / s»; mètres par seconde (les mètres parcourus par le bb en une seconde).
- Unités du système païen-médiéval anglo-saxon: "fps"; pieds par seconde (c'est-à-dire les pieds que le bb parcourt en une seconde).

Parce que l'unité de temps est la même (secondes) il suffit de connaître l'équivalence entre pieds et mètres pour passer d'une unité à une autre:
un pied mesure 0´3048 mètres
un mètre fait 3 pieds.
Pour passer de "m / s" à "fps" il faut multiplier par 3'2808 et pour passer de "fps" à "m / s" il faut multiplier par 0´3048.

Exemple: mon fusco tire à 330 ips puis 330 x 0´3048 on peut dire que mon fusco tire à 100´584 m / s

Heureusement, ils ne nous donnent pas le poids du bb en grains ou en livres païennes, mais ils nous le proposent en unités internationales, c'est-à-dire en "grammes". Habituellement, un bb pèse 0.2 gramme, c'est-à-dire un cinquième de gramme (c'est-à-dire qu'avec 5 billes, nous aurions 1 gramme de poids). Mais pour utiliser cette valeur en physique, nous devons le faire en kilogrammes.
Pour passer des grammes aux kilogrammes, nous divisons par 1000, donc 0'2 grammes seront 0'0002 kilogrammes.


ÉNERGIE CINÉTIQUE
La bonne façon de mesurer la puissance d'un AEG est déterminée au moyen de cette valeur, car, bien que nous soyons habitués à ressembler à la vitesse de sortie («fps») à la puissance, elle est complètement incorrecte, bien qu'elle ait une certaine relation.
L'énergie cinétique pourrait être assimilée aux dommages causés par le projectile puisque la vitesse initiale et la masse du projectile sont impliquées dans ce paramètre (un impact à 300 fps d'un 0'20 bb n'est pas le même que celui d'un bb peser 0'40).

L'énergie cinétique, par définition, est la capacité de faire le «travail» d'un corps en mouvement sur un autre système. Ainsi est exposé le charabia, en particulier le concept de «travail», je vais essayer de l'expliquer clairement; Disons que lorsqu'il y a un impact sur nous, le bb (le corps) transmet une énergie (effectue un «travail») au point d'impact qui se traduit par une déformation de nos tissus dissipant cette énergie (l'énergie cinétique du bb est transmis du bb à notre corps). Cette énergie cinétique dépend donc de la vitesse et du poids du bb.
Ce «travail» que j'ai commenté précédemment peut sembler à certains d'entre vous un concept étrange mais ce n'est pas comme ça, vous êtes très habitué à l'utiliser, combien de fois avez-vous dit quelque chose sur les ressorts en juillet?
L'unité du système international de mesure du travail et de l'énergie est le fameux «juillet». Ainsi, l'énergie cinétique est mesurée en joules, ce qui est une mesure correcte pour calculer la puissance ou les dommages qu'un AEG peut faire. Voici son équation:

Ec = ½ mvv

Ec = énergie cinétique
m = masse de bb en kilogrammes
v = vitesse du bb en m / s

Exemple: mon fusco tire des munitions de 0´20 grammes à une vitesse de 350 fps, quelle puissance a-t-il?:
On passe la vitesse am / s; 350 ips x 0´3048 = 106´68 m / s.
Nous passons le poids du bb en kilogrammes; 0´20 grammes = 0´0002 kilogrammes
Nous substituons dans la formule les éléments:
Ec = ½ x 0´0002 x 106´68 x 106´68 = 1.138 XNUMX joules de puissance.


CHEMIN DE PROJECTILE
Comme je l'ai mentionné précédemment, les facteurs qui affectent la trajectoire d'un projectile dans des conditions idéales sont, principalement, la résistance à l'air et la gravité (d'autres tels que les variations de gravité et la rotation de la terre sont négligés pour des raisons de simplicité).
En supposant que nous sommes capables de réguler le hop-up pour que le bb ait une trajectoire aussi droite que possible (ce qui est beaucoup à supposer), nous pourrions appliquer une série de formules pour connaître sa portée effective.
La partie de la physique qui étudie le mouvement d'un corps en deux dimensions (ou trois, mais nous ne nous soucions que de deux) est la "mécanique".
La mécanique ne prend pas en compte la résistance à l'air car en principe elle est très faible pour les corps peu légers. Ainsi, si nous tirons horizontalement, le bb serait attiré vers le sol par gravité (dans le vide il garderait sa trajectoire droite et ne ralentirait pas, idéal pour nos jeux, mais s'il est difficile d'obtenir un champ ici imaginez là-haut).
En ces termes, nous pourrions calculer la «chute» du bb, c'est-à-dire à quelle distance de nous le sol toucherait.

Nous étudions le mouvement du projectile en deux dimensions (hauteur et longueur) car cela nous importe très peu s'il s'écarte latéralement lors du calcul de la portée. Ainsi, nous pouvons décrire le mouvement d'un bb en utilisant deux formules interdépendantes qui décrivent le mouvement dudit bb pour chacune des deux dimensions. Le premier mesure la distance (longueur) que le bb atteindrait dans un temps si la gravité n'existait pas et le second mesure la distance que le bb parcourt dans la verticale (hauteur) pendant un temps donné sans tenir compte de la composante horizontale (longueur):

- Pour la longueur, et en négligeant la résistance à l'air, nous avons: X = VTT
Où X est la distance parcourue par le projectile (distance), V est la vitesse du projectile et T est le temps que le projectile est dans l'air.
- Pour la hauteur nous avons: Y = VT - ½ gTT
Y étant la hauteur du tir, V la vitesse verticale du projectile, T le temps où le projectile est dans l'air et g la gravité.

Si nous supposons que nous tirons notre AEG depuis l'épaule (environ 1 mètre de haut) à une vitesse de 5 m / s. La vitesse du projectile a une composante horizontale mais pas verticale, dans cette direction il subit une accélération vers le sol par gravité, de sorte que la vitesse verticale du projectile est nulle. L'accélération de la gravité est en moyenne de 100´9.
Nous substituons dans la deuxième formule telle que:
1´5 = 0 - ½ 9´8 TT
On dégage le temps (T) pour trouver combien de secondes il faudrait au projectile pour atteindre le sol: o:
TT = 0´3
T = 0'54 secondes
Nous substituons dans la première formule:
X = 100 x 0´54 = 54 mètres
Nous aurions ainsi obtenu une portée maximale théorique de 54 mètres à l'horizontale. Cela en supposant que nous tirions parallèlement au sol et que nous n'avions aucune résistance à l'air. Si nous voulions augmenter la parabole et atteindre une plus grande distance, nous atteindrions la portée maximale en tirant à un angle de 45º avec l'horizontale si l'objectif est à notre même hauteur.


RÉSISTANCE À L'AIR
Pourquoi rejetons-nous la résistance à l'air dans ces calculs? La résistance à l'air dépend en grande partie de la vitesse du projectile et de sa forme, donc si une balle est lancée à 20 m / s, la résistance à l'air sera négligeable pour le mouvement de ladite balle, mais si un plomb de fusil de chasse est lancé à 900 m / s, la portée est réduite jusqu'à 20 fois car à des vitesses plus élevées, la résistance à l'air est beaucoup plus grande. Il nous faudrait donc une fonction qui calculerait la résistance de l'air à la vitesse à chaque point de la trajectoire du projectile, ce qui est très complexe. Si l'on prend en compte la résistance à l'air, ces formules mécaniques ne seraient pas valables.
Il existe des programmes balistiques capables de calculer des trajectoires en fonction du calibre des munitions, de la vitesse initiale et de la morphologie des balles, mais uniquement pour les munitions de tir.

DIFFÉRENCES ENTRE DIFFÉRENTES MUNITIONS DE POIDS
Les mesures chronographes des vitesses de sortie de notre AEG doivent être effectuées avec des munitions de même poids car seule la vitesse est mesurée, pas la puissance. .
Si avec le même AEG nous tirons des munitions de 0´20 et 0´30 nous obtiendrons deux vitesses de sortie différentes, la seconde inférieure à la première.
En effet, l'air qui pousse le piston de la boîte de vitesses doit déplacer plus de poids.
Malgré la vitesse de sortie plus faible, la trajectoire du projectile est plus droite car, comme nous l'avons mentionné précédemment, avoir plus de poids est moins affecté par le passage à travers les couches d'air.
On voit que la vitesse de sortie varie, mais l'énergie cinétique du projectile varie-t-elle?
Comme nous l'avons vu précédemment, lors du calcul de la portée d'un projectile, le poids du projectile n'intervient pas du tout, seulement la vitesse. Donc deux projectiles de poids différent à la même vitesse auront la même portée, qu'est-ce qui les différencie alors?; énergie cinétique.

Exemple: Si mon AEG tire à 350 fps de munitions de 0´20 grammes, les projectiles ont un Ec de 1´138 J
Si je tire des munitions de 0'30 gramme, la vitesse chute considérablement à 285 ips mais l'énergie cinétique reste.
Donc, si nous mesurons deux AEG tirant 0´20 et 0´30 chacun et nous donnons la même vitesse, par exemple de 350 fps, l'énergie cinétique serait de 1'138 J et de 1'7 J; le second ferait beaucoup plus de dégâts que le premier donnant la même vitesse de chronographe.

Avec quoi si on utilise des munitions plus lourdes dans le même AEG on améliorera la précision, on fera les mêmes dégâts mais on perdra de la portée.


J'espère que c'était doux si vous lisiez cette brique dans son intégralité.

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