Frenagem do projétil do fuzil AK-47 na água

28 de julho, 2013 às 20:21 | Postado em Balística, Mecânica de fluidos

Professor Fernando Lang da Silveira

Vi o vídeo postado no seu FB sobre os disparos do fuzil AK-47 dentro de uma piscina.

http://www.youtube.com/

Fiquei surpreso que o projétil tenha sido parado depois de se deslocar cerca de 5 ou 6 pés. Eu pensava que a distância para parar o projétil na água devesse ser maior. Isto está certo? Como explicar?

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Se tivesses acessado o artigo que escrevi, referido na postagem que viste sobre o tema, encontrarias a explicação. O artigo intitulado Frenagem de um projétil em um meio fluido: “Qual seria a distância, dentro da água, percorrida por um projétil calibre .50 com massa de 50 g e velocidade de 850 m/s?” pode ser encontrado nos endereço que seguem: http://www.if.ufrgs.br/~lang/Textos/Frenagem_projetil.pdf; Research_Gate .

O artigo foi motivado por uma pergunta, abaixo indicada, que era semelhante à tua mas que tratava de uma arma muito mais poderosa que o fuzil AK-47. O fuzil AK-47 tem calibre .30 (0,30 polegadas) ou 7,62 mm, dispara projéteis com massa de 7,9 g com velocidade incial de 715 m/s. Portanto a energia cinética incial desse projétil é cerca de 9 vezes menor do que a energia cienética do projétil .50.

Desenvolvi no artigo um modelo simples para estimar a frenagem que um projétil qualquer sofre na água. Um projétil disparado por arma de fogo com velocidade da ordem de centenas de metros por segundo, ao ingressar na água sofre uma força de “arrasto inercial” que, entre outros parâmetros, depende do quadrado da sua velocidade . A força de frenagem para estas altas velocidades, conforme demonstro no artigo, produz acelerações nos projéteis da ordem de 10^4 a 10^5 m/s^2, portanto 1.000 a 10.000 vezes maiores do que a aceleração de queda livre.

Desta forma o movimento do projétil em contato com a água é fortemente freiado. Demonstrei que o decaimento do valor da velocidade com o deslocamento dentro do fluido é exponencial. O modelo que desenvolvi permite estimar que mesmo o poderoso projétil .50 tenha sua energia cinética reduzida a 1% da energia cinética inicial após se deslocar cerca de 3,3 m. Os Caçadores de Mitos fizeram um teste com o projétil .50 em um pisicina e, surpreendentemente para eles, encontraram a poucos metros do local onde ingressou na água.

No artigo apresento os cálculos para diversos tipos de projéteis e agora fiz o cálculo para o projétil do fuzil AK-47, resultando que ele tenha a sua energia cinética resduzida a 1% do valor incial após se deslocar 1,5 m na água. Ora, os 5 ou 6 pés (1,5 m ou 1,9 m) de deslocamento para parar na água, de acordo com o vídeo são consistentes com o meu cálculo.

O gráfico abaixo representa a atenuação da energia cinética em três projéteis – da pistola ACP .380, do fuzil AK-47 e do fuzil M-82 (.50) – em função do deslocamento X em metros na água. Os detalhes de como fazer tais cálculos se encontram no meu artigo.

frenagem

O gráfico mostra que a redução para 1% da energia cinética inicial do projétil da pistola ACP .380 ocorre em cerca de 0,9 m, do projétil do fuzil AK-47 em cerca de 1,5 m e do fuzil M-82 em 3,3 m. É importante destacar que se o projétil é do tipo expansivo (ponta oca) ou se fragmenta ao impactar na água (como o vídeo dos Caçadores de Mito indica no caso do projétil .50) as distâncias X representadas no gráfico serão drasticamente reduzidas para ocorrer a mesma atenuação da energia cinética do projétil.

Eu fiquei surpreso quando calculei as frenagens dos projéteis mas depois, após ver dois vídeos referidos no artigo, me convenci que estava correto.

Relatei no artigo um episódio que vivi em 1974 na Amazônia e que o transcrevo aqui para encerrar:

Eu mesmo fiquei surpreso com as pequenas distâncias de penetração na água e lembrei que em 1974, estando em Rondônia no Projeto Rondon, ao visitar na selva um igarapé, com profundidade de alguns metros e águas cristalinas, fui incitado pelo guia a fazer disparos com um rifle Mossberg 142-A, calibre .22 ou 5,5 mm, contra os tucunarés (peixes muito apreciados na região), com o objetivo de levar o jantar para casa. Não sabia na época que os peixes estavam protegidos pois em menos de um metro de água o projétil .22 (se não sofrer deformação!) já teve sua energia cinética reduzida a 1% da energia inicial.

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https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=frenagem-do-projetil-do-fuzil-ak-47-na-agua

e artigo completo em PDF:

FRENAGEM DE UM PROJÉTIL EM UM MEIO FLUIDO: “QUAL SERIA A DISTÂNCIA, DENTRO DA ÁGUA, PERCORRIDA POR UM PROJÉTIL CALIBRE .50 COM MASSA DE 50 G E VELOCIDADE
DE 850 M/S?” + *

Fernando Lang da Silveira

Instituto de Física – UFRGS
Porto Alegre – RS

https://www.if.ufrgs.br/~lang/Textos/Frenagem_projetil.pdf

Citação de: Buckaroo Banzai em 29 de Dezembro de 2019, 18:11:50

Talvez devesse postar duplamente aqui e no "coisas engraçadas por falta de conhecimento científico," mas, por que a luz solar é tão mais quente que luzes elétricas de qualquer tipo, para o que parece ser mais ou menos uma "mesma" iluminação?

Resposta curta: sim, eles são exatamente o mesmo tipo de coisa - são ambas compostas por ondas eletromagnéticas de várias intensidades e frequências (imagine, se fosse uma frequência só, veríamos o mundo como se estivesse iluminado por uma daquelas lâmpadas que só emitem na frequência referente à cor azul, por exemplo). A luz do sol é mais quente porque emite bem mais no espectro ultravioleta, isto é, em uma frequência (não-visível) maior, e portanto mais energética*. Ela também é mais intensa.

Mas é, isso merece uma abordagem didática cuidadosa. Muita coisa interessante aqui. Por exemplo: como medir se uma onda eletromagnética é mais quente que outra? Dito de outra forma, como atribuir temperatura a uma onda eletromagnética? Aprendemos na escola a atribuir temperatura encostando um termômetro em um corpo. Será que isso vai funcionar aqui? Outra coisa: falar concretamente a diferença do campo eletromagnético em um caso e outro. Às vezes acho que a gente se perde falando em termos como 'frequências', 'intensidade', etc.

* quântica

Com o fim do fórum preciso arranjar algum outro lugar onde pentelhar os nerds de nível mais avançado sobre essas picuinhas todas. Acho que talvez a "ciencialist," embora tenha ouvido dizer que o yahoo grupos também acabaria. Se não acabou por abandono.

Então os raios UV além de só servirem para dar CÂNCER no homem e na mulher de bem, são reponsáveis por parte substancial do calor que exaure o trabalhador esforçado no seu dia a dia laborioso? E os criacionistas ainda falam de universo "finamente ajustado" para vida.

Era coincidentemente uma dúvida que tinha sobre esses temas todos de aquecimento global e etc. Minha suspeição/assunção era de que o calor seria mais significativamente resultado das faixas de luz visíveis, por coisas como técnicas pedreirísticas de casas e telhados pintados de branco como forma de isolamento térmico. Se bem que mesmo a pedreiragem um pouco mais avançada já terá coisas como mantas de isolamento térmico com camada de alumínio, se não me engano. Mas ainda assim, se não me engano, ela protegeria principalmente da luz infra-vermelha, o que ajuda a reforçar a noção então equivocada de desimportância do UV para o calor. (Por estar do lado oposto do espectro, poderia ser proporcionalmente menos relevante). Mas se for ver bem acho que seria até mais o contrário, por causa da energia em si, o que acho que não poderia ser mais contra-intuitivo pensando em infra-vermelho como praticamente sinônimo de "calor."

Nunca tinha pensado nesse aspecto meio óbvio (ou assim parece agora) da luz em si não ser "quente," o certo talvez fosse dizer "esquentante," ou "aquecedora" para uma palavra mais convencional ou já existente.

Citação de: Rocky Joe em 11 de Janeiro de 2020, 02:48:21

Mas é, isso merece uma abordagem didática cuidadosa. Muita coisa interessante aqui. Por exemplo: como medir se uma onda eletromagnética é mais quente que outra? Dito de outra forma, como atribuir temperatura a uma onda eletromagnética? Aprendemos na escola a atribuir temperatura encostando um termômetro em um corpo. Será que isso vai funcionar aqui? Outra coisa: falar concretamente a diferença do campo eletromagnético em um caso e outro. Às vezes acho que a gente se perde falando em termos como 'frequências', 'intensidade', etc.

* quântica

Uma vez ouvi um podcast, talvez sobre o livro "inventing temperature," que dizia mais ou menos que temperatura nada mais é do que um construto social, coisa de esquerdista politicamente correto. Achava que tivesse feito a recomendação nesse fórum mesmo, mas não consigo encontrar.

O tema é o mesmo, mas não sei se o que vi era mesmo em referência a esse livro:

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http://www.sciphipod.com/new-blog/2018/11/25/episode-51-hasok-chang

... So in the case of my book, Inventing Temperature, that really started with a very innocent incidental question about how basic types of thermometers are calibrated. So I was thinking about your standard every day kind of mercury thermometer, the ones you calibrate by the freezing and boiling points of water.

So you would put the thing in freezing water see how high the liquid in the thermometer comes up, mark that point 0. You would do the same by plunging it into boiling water, mark the point 100 and then you would divide up the interval equally by distance. And then you would put numbers on the different points of the scale. So exactly halfway between the 0 point and a 100 points would be 50 degrees. But when we do that we're assuming that when the mercury rises to that level, the real temperature is exactly 50 degrees. Generalizing it means that we assume that the expansion of the thermometric fluid is linear with respect to real temperature. But how do we know that that assumption is valid? How do we know that the thermometric fluid expands exactly linearly, with respect to real temperature? Well, you would want to test that hypothesis. But in order to test that hypothesis, you'd have to do experiments in which you take note of how the volume of the liquid changes according to temperature but where do you get the temperature readings to do that experiment before you have actually invented at the moment or that you can trust it? So right there seems to be a tight circularity.

And I thought, okay this is an interesting philosophical problem. I'm going to think hard and solve this problem and I couldn't. And no matter how hard I thought, the problem basically had no solution. So I was about to give up on that and then I thought: "But hang on, they have actually solved this problem in physics."

If you ask the physicist today, the physicist is going to tell you, we actually we know that mercury doesn't expand exactly linearly with respect to temperature. This is how mercury expands and they will give you some complicated function.

Nick: Yeah.

Hasok: So the physicists somehow, somewhere in history, solve this problem and at least I should find out how they did it before I give up on this problem. So I started looking at the history, again expecting it would be fairly easy thing to find the answer for and I couldn't. History turns out to be very, very complex and elusive so that's how that project ended up becoming a whole book. And I mean, I was really not expecting to write that as my first book.

I had just come from doing a PhD in Philosophy of Quantum Mechanics, as I mentioned. I was not expecting to write a whole book about temperature in the 18th and 19th centuries. But your work has a way of shaping itself whether you like or not.

...

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https://www.stitcher.com/podcast/icardinalapps-academy/e/36812736?autoplay=true

Inventing Temperature [Audio]
64 MINS APR 18, 2007

Speaker(s): Dr Hasok Chang | This lecture will argue that examining what seems to be a very straightforward question - what is temperature and how can we measure it? - reveals surprising insights into the nature of science and of scientific authority.

Eu só li o primeiro capítulo deste livro, mas achei fantástica a ideia. Tô para ler ele nessas férias, depois do terceiro livro da série Math Girls. Tem nada de construção social na história não, a questão é só de física mesmo. Basicamente, como nosso tato não é um bom guia para saber se um corpo está quente ou frio (uma mão imersa em uma água gelada e outra imersa em uma quente, quando encostarem em uma água morna sentirão uma sensação contraditória - você vai sentir a água fria em uma mão, e quente em outra). Então, como dizer, objetivamente, se algo está frio ou quente? Existe essa propriedade dos objetos como 'calor intrínseco' (a ser chamado de temperatura), ou é só algo que eles tem por interação com outra coisa, como cor? Essa talvez seja a pergunta básica da termodinâmica. Ensinam na escola que podemos usar termômetros utilizando dilatação térmica, mas isto é falso: um termômetro calibrado em estações do ano/cidades diferentes não dirão a mesma temperatura de um gás ou uma pessoa (a pressão influencia no ponto de fusão e ebulição da água). Se você utilizar substâncias diferentes (não só mercúrio), eles não baterão também. Tudo isso indica que você não pode utilizar dilatação térmica para indicar a temperatura de objetos.

Então, o problema não tem solução? Sem a segunda lei da termodinâmica, não. Mas com a segunda lei da termodinâmica, existe uma forma de medir a temperatura dos objetos que não depende das substâncias utilizadas, nem do ambiente externo, nem nada. É a segunda lei da termodinâmica que permite você definir a temperatura dos objetos: a história é longa e técnica mas, a rigor, você só pega algo e o utiliza como um motor para gerar trabalho, de forma 'reversível' (processos com mudanças muito lentas). Da eficiência do motor e de uma temperatura para ser utilizada como referência, você pode dizer a temperatura de qualquer coisa.

Mas, imagina só, historicamente isto deve ser uma bagunça da porra. Pessoas falavam de temperatura e de calor bem antes da segunda lei. Tudo é uma situação bem interessante para ver como a ciência de fato acontece, e o livro (Inventing Temperature) termina como ver a coisa toda sob a luz de uma filosofia da ciência.

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Então os raios UV além de só servirem para dar CÂNCER no homem e na mulher de bem, são reponsáveis por parte substancial do calor que exaure o trabalhador esforçado no seu dia a dia laborioso? E os criacionistas ainda falam de universo "finamente ajustado" para vida.

Era coincidentemente uma dúvida que tinha sobre esses temas todos de aquecimento global e etc. Minha suspeição/assunção era de que o calor seria mais significativamente resultado das faixas de luz visíveis, por coisas como técnicas pedreirísticas de casas e telhados pintados de branco como forma de isolamento térmico. Se bem que mesmo a pedreiragem um pouco mais avançada já terá coisas como mantas de isolamento térmico com camada de alumínio, se não me engano. Mas ainda assim, se não me engano, ela protegeria principalmente da luz infra-vermelha, o que ajuda a reforçar a noção então equivocada de desimportância do UV para o calor. (Por estar do lado oposto do espectro, poderia ser proporcionalmente menos relevante). Mas se for ver bem acho que seria até mais o contrário, por causa da energia em si, o que acho que não poderia ser mais contra-intuitivo pensando em infra-vermelho como praticamente sinônimo de "calor."

Pensando aqui, eu sei que a luz ultravioleta é mais energética do que uma luz infravermelha para uma mesma intensidade das duas (se pensarmos em termos de fótons, um fóton com frequência no ultravioleta é mais energético que um fóton com frequência no infravermelho). Se é mais energético, seria de se supor que esquentaria algo mais se batesse em algo. Mas sei lá. Talvez tenha algo em nós que absorvemos mais no infravermelho do que no ultravioleta. Pesquisando um pouco no google, parece ser isso mesmo. Oops! Então não é um motivo para a luz do sol nos fazer sentir mais calor, haha.

Mas pode ter um efeito colateral: se a absorção dos objetos de luz depende da frequência da luz, pode ser que a luz ultravioleta aqueça mais outras coisas que não a gente, e por sua vez essas coisas aqueçam a gente/o ambiente. Sei lá, uma parede, o chão... Bem interessante.

Isso leva a outra pergunta, também: o quanto luz de lâmpadas emitem no infravermelho. Como é energia desperdiçada, seria interessante evitar isto, mas eu não sei se isso é possível.

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Com o fim do fórum preciso arranjar algum outro lugar onde pentelhar os nerds de nível mais avançado sobre essas picuinhas todas. Acho que talvez a "ciencialist," embora tenha ouvido dizer que o yahoo grupos também acabaria. Se não acabou por abandono.

Também!

Por "construção social" eu incluía a construção social da ciência, apesar de combinar isso ironica e jocosamente com uma entonação sugestiva de "construto social = nada/fábula."

UV e coisas nessas bandas (como raios X) talvez não esquentem tanto por, justamente por como os raios X, tenderem a atravessar as coisas, enquanto a produção calor deve vir da "absorção," mais propensa talvez com pico em IV, não sei.

Procurando pelo tema encontro mais coisas nas linhas de recomendações de cuidados com a pele, ou coisas que não parecem lidar muito diretamente com essa relação UV-temperatura, ou talvez até lidem implicitamente, ofuscado no meio de todo um cientifiquês que nem tem isso como centro da discussão, talvez até por ser algo relativamente básico.

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https://www.myuv.com.au/workplaces/outdoor-worker-blog/temperature-does-not-determine-risk-infrared-versus-ultraviolet-radiation/

[...] It’s often the cooler days that result in the worst sunburns because the UV level is high while the temperature is not. It can be hard to mentally disconnect heat and UV because when it is hot our skin does feel like it is burning, but in reality the heat we are feeling is the Infra Red radiation which does not cause sunburn. Damaging UV is invisible and cannot be felt. This also explains why it can still be 35 degrees on a summer in later afternoon yet there is far less chance of getting sunburnt. In fact even in the middle of summer in Perth the UV level after 5.00pm each day is generally low enough that it’s unlikely to do you much harm. [...]

Mais histeria esquerdista politicamente correta. Se os cientistas estivessem certos, a humanidade teria sido primeiramente derretida pela chuva "ácida" nos anos 70, os sobreviventes todos cancerizados pelo "buraco" na camada de ozônio nos anos 80, e os eventuais convalescentes teriam morrido com o "aquecimeno" global nos anos 90. Mas de lá para cá a população humana praticamente dobrou, de algo entre três e quatro bilhões para mais de sete, e a qualidade de vida só aumentou, contra todas as previsões apocalípticas, inclusive de super-população, que também não se concretizou. Cientistas, quando vão aprender?

Citação de: Rocky Joe em 11 de Janeiro de 2020, 22:54:19

Isso leva a outra pergunta, também: o quanto luz de lâmpadas emitem no infravermelho. Como é energia desperdiçada, seria interessante evitar isto, mas eu não sei se isso é possível.

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https://www.health.belgium.be/en/which-lamps-give-which-type-light

LEDs give light in one specific colour (red, green, blue,…) and there are also infrared or UV LEDs. White light in LED lamps is obtained through illuminating a fluorescent layer by blue or UV light. Nowadays there are also variations which emit white light directly, as a result of the composition of the crystal (such as RGB LEDs). LED lighting does not give infrared or ultraviolet radiation, with the exception of LEDs where the white light is obtained by means of UV light. Blue and cold white LED lamps emit relatively large amounts of blue light, which may pose a health risk (“blue light hazard”).

O texto também diz que lâmpada incandescente emite até MAIS IV do que luz visível. Que lixo. E as pessoas ainda estão sempre puxando o saco do Thomas Edison.

Fluorescentes, como alguns desses leds, também produzem luz visível convertendo UV, por mágica. Pelo que me lembro, eram mais frias ao toque do que LEDs, ao menos na parte de vidro, não lembro se no reator. Se a ineficiência pode ser resumida a "calor," devem ser mais quentes no reator.

Essa tangente ressuscitou minha curiosidade em saber o quanto que iluminação doméstica por LED economizaria se fossem usados LEDs convencionais com uma montagem elétrica adequada, em vez dessas lâmpadas LED "para todo terreno," bivolt e independentes de polaridade (elétrica). Imagino que nisso esteja a maior perda de energia em calor.

Será que esse "dano de luz azul" é algo que sentimos com aquelas lanternas de carro branco-azuladas FDPs?

Essa camada de calor inesperada traz alguma implicação sobre análises fotográficas feitas no decorrer da história, ou paradigmas gerais, sem a assunção de existir tal camada? Imagino que no mínimo talvez se observasse algo que se supusesse ser mais disperso, mas talvez tal "densidade" de calor possa também ter um efeito ótico que não se esperava.... ou não.