Inwendige of begin ballistiek: versnelling kogel in de loop

De inwendige ballistiek is een onderdeel van de wetenschappelijke ballistiek waarin de verschijnselen bestudeerd worden die zich in een vuurmond afspelen. Dit tussen het ogenblik waarop de voortstuwende lading - bijvoorbeeld het kruit - wordt ontstoken en het tijdstip waarop het projectiel (meestal een kogel) het mondingsvlak (= het einde van de loop) van het wapen verlaat. Het is dus echt het begin in een wapen van het afvuren van een kogel nauwkeurig beschrijven.

Begin ballistiek: versnelling ballistisch projectiel (kogel)

Begin of inwendige ballistiek is dus de bestudering van de processen die aanvankelijk zorgen voor een versnelling van het ballistisch projectiel of kogel. Dit meestal ten gevolge van een chemische reactie.

Snelheid kogels

Als je kijkt naar de snelheid van kogels, dan kun je die op een aantal manieren beïnvloeden. Kogels afgevuurd vanuit een geweer hebben namelijk meer energie dan vrijwel gelijke kogels afgevuurd vanuit een handwapen. Er kan ook meer kruit gebruikt worden in geweerpatronen, omdat de kogelkamers ontworpen zijn om meer druk te verdragen (gemiddeld 4,8.10^5 kPa tegen 2,8.10^5 kPa voor een kamer van een handwapen). Vergeleken met de standaardluchtdruk (1,013.10^5 Pa) blijft het natuurlijk veel.

Afvuren: kracht geeft versnelling kogel

Als een kogel versnelt, werken er krachten op. Een van de wetten van Newton schrijft namelijk voor dat een kracht op een voorwerp kan beschreven worden als massa vermenigvuldigd met de versnelling (tweede wet van Newton: kracht verandert de beweging). In de praktijk is het daarentegen moeilijk de krachten te meten in de loop van een vuurwapen. Maar een relatief eenvoudig te meten waarde is de snelheid waarmee de kogel aan het einde van de loop, de mond, eruit komt. Dit wordt ook in de komende voorbeelden gebruikt.

Versnelling kogel bepalen

De expansie van vuurwapen kruit bij de ontsteking genereert druk (kracht/oppervlak in Pascal of N/m^2) en zorgt voor versnelling. Het oppervlak is hier de basis van de kogel (gelijk aan de oppervlakte van de loop - die te berekenen is met 2 maal pi maal straal in het kwadraat - en is een constante (de loop kan immers niet zomaar vervormen). De energie die aan de kogel wordt gegeven (met een bepaalde massa) zal afhangen van de kracht en het tijdsinterval waarin de kracht werkzaam is op de kogel.

Versnelling kogels in loop vuurwapen

De laatste waarde hangt af van de lengte van de loop. De tijd dat de kogel in een vuurwapen loop zit wordt gekenmerkt door een toenemende versnelling doordat het uitzettende gas tegen de kogel drukt. Tot een bepaalde afstand geldt dat een kogel een grotere versnelling krijgt naarmate de loop van het vuurwapen langer is. De snelheid van de kogel is voor het ontbranden van het kruit nul en stel aan het mondingsvlak 300 m/s. Dan kan men aan de hand van de lengte van de loop en enkele natuurkundige formules de versnelling van de kogel berekenen.