A base do funcionamento de uma arma de fogo está na violenta expansão dos gases que são gerados quando da combustão da pólvora, universalmente usada como carga de projeção destes engenhos. O disparo de uma arma de fogo, embora pareça um fato único por ocorrer numa fração de segundo, é composto por uma seqüência de fases perfeitamente identificáveis.
1. Percussão
Com o cartucho alojado na câmara e esta totalmente trancada por ação do ferrolho, o atirador pressiona o gatilho que libera o mecanismo de percussão, golpeando violentamente o percussor contra a espoleta, a qual dá início a detonação.
2. Deflagração da espoleta
Com o golpe do percussor sobre a espoleta, o seu material detonante é comprimido de forma muito violenta entre duas partes metálicas, o que provoca a sua detonação, produzindo uma labareda que é transmitida por um ou mais orifícios à pólvora que inicia sua combustão.
3. Deflagração da carga de projeção
Iniciada pela espoleta a pólvora ou carga de projeção começa sua queima. Ao contrário do que muitos acreditam a pólvora não explode, e sim queima com maior ou menor rapidez. Quanto mais potente for o cartucho, menor é a velocidade de combustão da pólvora. Esta combustão se inicia em vários pontos diferentes iniciando uma reação em cadeia uniformemente acelerada, a qual começa a gerar gases que criam uma enorme pressão no interior do cartucho. Esta pressão põem o projétil em movimento e o acelera para sua jornada. A pólvora não se queima instantaneamente, e sim durante todo o percurso do projétil até que saia do cano.
4. Movimento inicial do projétil
A crescente pressão no interior do cartucho produz uma dilatação em sua parte mais fraca, que é o seu pescoço, no ponto de união com o projétil. As paredes do cartucho se dilatam até encontrarem as paredes da câmara, se ajustando contra elas. Livre do cartucho e pressionado pelos gases, o projétil põem-se em movimento abandonando a câmara.
5. Vôo livre
Ao penetrar no cano, o projétil inicia um vôo livre em sua parte anterior. Esta parte carece de raiamento, e uma pequena quantidade de gases passa a frente do projétil, o precedendo. A pressão dos gases também deformam o projétil, fazendo-o ocupar completamente a seção do cano de forma a evitar que mais gases passem a sua frente.
6. Encontro com as raias do cano
Vencida a fase de vôo livre, o projétil encontra as raias do cano que o freiam. Com a passagem obstruída pela dilatação deste, os gases elevam ainda mais a pressão fazendo com que se queime mais pólvora, que aumenta ainda mais a pressão. Esta obriga o projétil a ajustar-se às raias, que o iniciam em um movimento de rotação sobre si mesmo, ocupando totalmente o cano. O projétil começa a ganhar velocidade a medida que afasta-se da câmara. No instante de pressão máxima, o estojo metálico também é forçado para trás, de encontro a massa de fechamento da câmara. A medida que o projétil avança no cano deixando mais e mais espaço atrás de si a pressão paulatinamente começa a diminuir.
7. Aceleração do projétil
Mesmo que a pressão tenha diminuído, os gases continuam a acelerar o projétil, e uma parte dos grãos de pólvora são impulsionados logo atrás do projétil, que ao longo do cano acabam finalmente por se queimar, contribuindo na propulsão.
8. O projétil deixa o cano
Ao atingir a boca do cano o projétil adquire sua velocidade máxima, ainda acelerando por ação dos gases. Os gases que passaram a frente criam um pequena depressão além da boca do cano, facilitando a penetração nas capas de ar. A estes gases denomina-se vento balístico. Neste momento o projétil e os gases ultrapassam a barreira do som, provocando o clássico estampido das armas de fogo, e a pólvora que ainda está em combustão provoca a sua característica labareda. Ao sair do cano a pressão na câmara cessa de repente, permitindo que o estojo recupere suas dimensões originais e seja extraído por mecanismo afim.
9. Vôo no ar
Fora do cano o projétil sofre a atuação de quatro forças:
- Sua inércia lhe imprimindo velocidade, iniciada pela ação dos gases.
- Também por inércia, desta vez por ação da raias do cano, um movimento de rotação sobre si mesmo, compensando eventuais diferenças em seu centro de gravidade que poderiam desviar sua trajetória, dando-lhe estabilidade.
- A resistência do ar, que lhe imprime uma desaceleração constante.
- A ação da gravidade, que lhe atrai para o solo.
O resultado combinado destas forças desenhará uma trajetória quase tensa em armas de pequeno calibre, e mais curva em calibres mais pesados, sempre de forma parabólica.
10. O projétil encontra o alvo
Ao atingir o alvo, o projétil poderá comportar-se de duas formas: penetração neste ou deformação do projétil devido a resistência oferecida por este, ou a combinação de ambos. Qualquer que seja o efeito, o projétil transmitirá ao alvo, no momento em que seu movimento cessar, a energia que carrega, expressa pela seguinte equação:
sendo:
- m - massa do projétil.
- v - velocidade do projétil.
- I - momento de inércia, que depende da distribuição de massas do projétil.
- w - velocidade angular do projétil.
O aproveitamento desta energia se fará pelo adequado desenho do projétil, de acordo com o efeito que se espera obter dele. Se a finalidade for a penetração, o projétil deverá ser feito de material de alta dureza e difícil deformação, enquanto que um efeito for deformação ou fragmentação deve-se usar um material com mais plasticidade.
11. O projétil se detém
Consumida sua energia, o projétil finalmente encerra sua jornada, ficando mais ou menos deformado, dependendo da resistência do alvo e de suas propriedades, encerrando o processo balístico.
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