בליסטיקה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

בליסטיקה ("השלכה" בלטינית) היא תורה העוסקת בתנועתם והתנהגותם של גופים חסרי הנעה עצמית כאשר הם אינם מצויים במנוחה. תנועתם של גופים אלה מושפעת על ידי כוח הכבידה ואפקטים אווירודינמיים.

תאוריה פיזיקלית[עריכת קוד מקור | עריכה]

מתוארת תנועה בעלת מהירות התחלתית אופקית ואנכית כלפי מעלה, ולאחר הגעה לשיא הגובה - נפילה חופשית. בשדה כבידה אחיד. התנועה לאורך פרבולה.

כדי לבצע חישובים בבליסטיקה, ניתן לפרק את המהירות ההתחלתית של הגוף לציר ה-x ולציר ה-y, בו פועל כוח הכובד. לאחר פירוק זה, ניתן לחשב את כל הנתונים בתנועתו על ידי משוואות הקינמטיקה הבסיסיות:

  • \ x(t) = x_0 + v_{x,0} t
  • \ y(t) = y_0 + v_{y,0} t + \frac{1}{2} a t^2

כאשר נתייחס לציר ה-y, תאוצת הגוף היא \ a = -g \approx -9.81 \mbox{m sec}^{-2} (תאוצת נפילה חופשית), וה-vy,0 שווה ל-v0sin α כאשר α היא זווית שיפוע הזריקה. לעומת זאת, כאשר נתייחס לציר ה-x, התאוצה תהיה שווה לאפס,ו-vx,0 יהיה שווה ל-v0cos α כאשר α היא זווית שיפוע הזריקה.

דוגמה לפתרון בעיה בבליסטיקה: שערוך מסלול בליסטי בעזרת מחשב[עריכת קוד מקור | עריכה]

ניתן לשערך מסלול בליסטי של פגז באמצעות אלגוריתם איטרטיבי על וקטורים תלת ממדיים. הדבר נעשה באמצעות חלוקת מסלול הפגז למשכי זמן ΔT בהם המהירות קבועה לכאורה ולאחר מכן סכימה על וקטורי ההעתק שנתקבלו. ΔT היא יחידת זמן בחישוב ונקבעת על פי דרגת הדיוק הנדרשת מחיזוי מיקום נפילת הפגז.

שערוך המסלול[עריכת קוד מקור | עריכה]

התוכנה מקבלת כקלט וקטור מהירות Vn ומחזירה כפלט וקטור מהירות חדש Vn+1 בהתאם לאיטרציה הבאה:

Vn+1 = (Vn,x(1-ρsІVnІ *ΔT/m) ,Vn,y(1- ρsІVnІ *ΔT/m),Vn,z(1- ρsІVnІ *ΔT/m)-g ΔT).

כאשר m מסת הפגז ו-s שטח החתך שלו. האיטרציה מתקבלת על ידי מציאת המתקפים המופעלים על ידי כח התנגדות האוויר וכח הכובד במשך הזמן ΔT.

FD =ρsv^2 (כח התנגדות האוויר).

וכך הלאה Vn+2 = I(Vn+1) וכו'... במעיין אלגוריתם איטרטיבי לולאתי (תכנות לולאתי). שערוך המסלול f(t) של הפגז בכל זמן נתון t מתקבל על ידי סכימה של מכפלות וקטורי המהירות ב-ΔT. מיקום הפגיעה במישור XY מתקבל על ידי הצבת Z=0 (אם לא מתחשבים בצורה הכדורית של כדור הארץ).

התחשבות בצורה הכדורית של כדור הארץ[עריכת קוד מקור | עריכה]

נניח כי נתונה פונקציית המיקום המשוערכת f(t) = (X(t),Y(t),Z(t)) . כדי לבצע טרנספורמציה אל קואורדינטות כדוריות ראשית נבצע טרנספורמציה אל מערכת צירים X'Y'Z' שראשיתה במרכז כדור הארץ וציריה מקבילים לאלו של מערכת XYZ. מתקיים: X' = X, Y'= Y, Z' = Z+R כאשר R רדיוס כדור הארץ. לפיכך נקודת הפגיעה מקיימת:

</math> sqrt{(X'^2+Y'^2+Z'^2} = R</math>


קליעים[עריכת קוד מקור | עריכה]

משתמשים בתורת הבליסטיקה גם כדי להבין את תנועתם והתנהגותם של קליעים. בליסטיקה זו נחלקת לשלושה חלקים:

  1. בליסטיקה פנימית - עוסקת בתנועת גוף, בעיקר קליעים מסוגים שונים, בתוך מסגרת מובילה. לדוגמה: תנועת קליע בתוך קנה.
  2. בליסטיקה חיצונית - עוסקת בתנועת הקליע מרגע עזיבת המסגרת המובילה ועד לרגע פגיעתו ביעדו הסופי. לדוגמה: חישוב מסלול ירי של קליע, מרגע יציאתו מקנה הנשק ועד לרגע פגיעתו במטרה או חישוב מסלול של חפץ המושלך בכוח.
  3. בליסטיקה סופית - עוסקת ביחסי הגומלין בין הקליע לבין התווך בו פגע ובהשפעת הכוחות השונים הפועלים על כל אחד מהם.

בליסטיקה משפטית[עריכת קוד מקור | עריכה]

ניסוי בליסטי משפטי

בליסטיקה משפטית מטפלת בעיקר בשני תחומים:

  1. בליסטיקה חיצונית, בה נעשים חישובי מסלולי ירי, של קליעים שונים, על מנת לאשר, או להפריך, קיום קו ירי אפשרי.
  2. זיהוי והשוואת סימנים בכלי נשק ותחמושת.

כל כלי נשק (המדובר ב"נשק" על פי הגדרת החוק) משאיר שני סוגי סימנים:

  • סימנים משפחתיים - אלה סימנים המשותפים לכל כלי הנשק מאותו סוג, תוצר ודגם. מקורם מאופי התכנון של כלי הנשק המסוים.
  • סימנים ייחודיים - אלה סימנים ייחודיים לכל נשק ונשק (מעין טביעת אצבע שלו) ומקורם בתהליכי הייצור ובפגמים הנוצרים במהלך השימוש בנשק ומבלאי טבעי שלו.

שני סוגי הסימנים הנ"ל, מוטבעים על כל תרמיל וקליע, הנורים מנשק מסוים. הסימנים המשפחתיים מאפשרים לזהות את סוג הנשק (אקדח, רובה, תמ"ק וכדומה) ולעתים אף את היצרן והדגם שלו. הסימנים הייחודיים, מאפשרים לקשר בין נשק מסוים לבין תרמיל ו/או קליע שנורו ממנו.

בעבר נעשתה עבודת ההשוואה, בין נשק לתרמיל ו/או קליע, באופן ידני על ידי מומחה אנושי שהסתייע במיקרוסקופ השוואתי. כיום ישנן מערכות אופטיות, המסייעות לבצע מיון וזיהוי ראשוני, כאשר עדיין נדרשת מעורבות של מומחה אנושי שיאשר את ההשוואה.

טילים בליסטיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

טיל בליסטי הוא טיל שחלק ניכר ממסלולו הוא בליסטי, כלומר מושפע מכוחות הכבידה והתנגדות האוויר (גרר) בלבד. למרות שהגדרה זו מתאימה למעשה למרבית הטילים וכן לפגזי ארטילריה, השימוש המקובל במונח "טיל בליסטי" מתאר טיל שמרבית מסלולו מתבצע מחוץ לאטמוספירה, והוא בעל טווח של מאות ק"מ לפחות. טיל כזה מונחה לרוב רק בשלב בו הוא מונע ומסלולו נקבע על-פי חוקי האסטרודינמיקה והבליסטיקה. מסלולו של טיל בליסטי בשלב הטיסה החופשית (ראו להלן) הוא אליפטי ומושפע מכוח הכבידה בלבד. למעשה זהו מסלול כשל לווין, מלבד העובדה שהוא חותך את כדור הארץ. קיימים טילים בליסטיים עם הנחייה לראש הקרבי לאחר חדירתו לאטמוספירה. הנחייה זו נקראת ביות סופי.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]