La balistique est l'étude d'un objet au voisinage du sol. Plus précisément, c'est la partie de la physique qui étudie le mouvement des corps lancés dans l'espace et, plus spécialement, les projectiles de guerre soit à l'intérieur d'une bouche à feu, soit indépendamment de celle-ci.
On divise habituellement cette étude en trois parties :
La balistique intérieure s'intéresse uniquement au canon et à la fusée qui ont en commun l'emploi, comme source d'énergie propulsive, d'un propergol qui agit habituellement par expansion contrôlée ou directe de gaz chauds. Les propergols peuvent être des substances gazeuses, liquides, solides ou le mélange des trois. Cependant, en raison des difficultés de stockage, les propergols les plus employés sont solides ou liquides.
Lors de la mise à feu d'une charge, la combustion se produit sur toutes les surfaces de façon uniforme. Ainsi, toutes les surfaces reculent à la même vitesse et il est possible d'obtenir une série de relations qui caractérisent le débit des gaz émis par la poudre en fonction de sa géométrie initiale, de sa nature, de la géométrie évolutive du grain et de la pression extérieure.
Les phénomènes, notamment ceux concernant la production des gaz et leurs actions sur le projectile, sont complexes. La combustion de la poudre n'est pas instantanée. Le problème peut néanmoins se simplifier en partie en considérant d'une part que les gaz constituent un milieu continu, à savoir qu'un élément infinitésimal (particule) de gaz contient une grande quantité de molécules et d'autre part en faisant l'hypothèse d'une densité de gaz uniforme de la culasse au culot du projectile.
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Dans les canons rayés, il existe également des frottements projectiles/rayures. L'étanchéité devant être assurée entre le projectile et l'âme du tube, les frottements sont importants.
Revenons à notre projectile et voyons à quelles sollicitations il est soumis. Ce sont des forces. Nous avons détaillé les forces de frottements. On la vu, on en fait l'addition (vectorielle) afin d'obtenir une résultante que l'on nommera FR pour force de résistance à l'avancement. Elle sera dirigée vers l'arrière et évidemment opposée à la force FG due à l'action, sur le culot, de la pression engendrée par les gaz, qui est dirigée, elle, vers l'avant. Notre système de forces résultante est on ne peut plus simple : une force FG ayant tendance à accélérer le projectile vers l'avant et une autre FR qui, elle, aura tendance à le freiner. Ces deux forces peuvent, à leur tour, être additionnées vectoriellement pour donner une force résultante appliquée au projectile que l'on appellera FP.
La balistique externe est la science qui étudie la trajectoire du projectile entre sa sortie de l’arme et le moment ou il atteint sa cible. Les projectiles peuvent être ralentis par la gravité, le vent… La gravité entraine une accélération vers le bas du projectile, et le vent le dévie de sa trajectoire. Donc pour le calcul de la trajectoire, il faut prendre en compte le milieu où traversent les projectiles car il a un impact majeur sur la trajectoire.
À courte portée, on peut ignorer la courbure du sol et utiliser la formulation décrite plus bas. Cependant la description de la trajectoire d'un missile balistique à longue portée exige une correction tenant compte de la courbure terrestre.
Sur sa trajectoire la stabilité du projectile est assurée par effet gyroscopique. La vitesse de rotation ω à la bouche de l'arme peut être obtenue à l'aide de deux formules. On utilise l'une ou l'autre selon que l'on connaît le pas des rayures ou leur angle α par rapport à l'axe du canon. Précisons que l'accélération de rotation existe dès la prise des rayures. Il n'est point nécessaire que le projectile ait parcouru une distance équivalente à un pas des rayures pour avoir sa vitesse de rotation définitive. D'ailleurs, dans les formules ci-dessus, la longueur du canon n'intervient pas. En clair, deux projectiles ayant la même vitesse à la bouche ont la même vitesse de rotation qu'il soient tirés dans un canon de 2 pouces ou 4 pouces dès lors que les deux canons de longueur différente sont rayés au même pas, par exemple de 25 cm.
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La balistique terminale est la science qui étudie les effets du projectile sur la cible.
La balistique sert à déterminer la nature de l’arme utilisée, le nombre de coups de feu tirés et aussi la direction et la distance de tir. Elle étudie aussi les effets subis par les projectiles pour retrouver l’arme utilisée mais aussi les impacts et les blessures. Les enquêteurs font appel à un spécialiste, le balisticien, quand une arme à feu a été utilisée sur la scène de crime.
La balistique est la discipline de la criminalistique qui étudie les armes à feu et les munitions. Les balles et les projectiles trouvés sur chaque scène de crime sont numérisés. Ils sont enregistrés dans une base de données qui permet de comparer les marques d’un projectile suspect avec d’autres affaires criminelles.
Pour relever les indices, la police scientifique possède plusieurs techniques, comme la photographie, les mesures et plans de la scène de crime, le polilight. Pour prélever une douille, on utilise la prise d'échantillon. Le technicien en scène de crime récupère les indices avec précaution. Il a des vêtements blancs, et aussi des gants pour ne pas contaminer les échantillons et la scène de crime. Chaque arme marque d’une façon particulière les balles, elle possède son identité propre. Cela permet de savoir sur une scène de crime si une ou plusieurs armes ont été utilisées. Chaque balle possède des sillons ou des stries visibles sur la surface de la balle, caractéristique de l’arme utilisée et de la morphologie de canon de l’arme. Pour cela, le balisiticen compare les projectiles avec le système ibis.
Puis au macroscope, il compare les types de trace. Le macroscope est un microscope de comparaison avec deux objectifs ce qui permet de comparer deux objets simultanément. Pour comparer les balles, il fait glisser les images jusqu’à ce que les marques semblent continues.
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Pour vérifier que le projectile trouvé sur la scène provient de l’arme suspecte, on doit le comparer avec un autre projectile. Pour cela, l’expert tire dans un puit spécial rempli d’eau ou dans un tube d’acier rempli de coton qui permet de freiner le projectile et donc de le récupérer sans dommage. Puis, si l 'expert a repéré une correspondance, alors il fait tourner les deux balles dans la même direction et à la même vitesse pour voir si d’autres marques apparaissent simultanément.
Comme chacun le sait, la vitesse initiale d'une balle est un facteur d'importance fondamentale qui détermine sa trajectoire. Par conséquent, il est nécessaire pour le tireur de connaître la vitesse de la balle afin de savoir ou viser et comment ajuster son tir. La meilleure évaluation de la vitesse est obtenue en effectuant des mesures minutieuses avec les munitions destinées à l’arme et de préférence, approximativement, à la température habituelle d’utilisation de ces munitions mais il existe des tables qui en sont en général mises à dispositions des tireurs par les firmes qui fabriquent les balles ou les ogives.
Le coefficient balistique d'une balle est la mesure de sa capacité à se déplacer dans l'air avec une résistance minimale. Cette résistance s'appelle la traînée aérodynamique, et son effet le plus significatif est de réduire la vitesse de la balle et d’augmenter de ce fait son temps de vol.
L'importance et la direction de l'effet de Coriolis dépendent de la situation de l’arme (sa latitude) et de la direction horizontale (azimut) selon laquelle l’arme est orientée. L'effet de Coriolis est si petit par rapport à d'autres effets sur le chemin du projectile qu'on ne le prend pas en compte d'habitude excepté dans le cas de tirs d'artillerie à longue portée.
L'humidité relative affecte les performances d’une balle parce qu'elle affecte la densité de l'air dans lequel la balle vole. Contrairement à ce que beaucoup de gens supposent, l’air humide est moins dense que l'air sec dans les mêmes conditions de température et de pression barométrique.
Dans la description de la répartition des impacts sur une cible, la dispersion (l’inverse du groupement) se rapporte à la dispersion des projectiles autour du centre du point visé. Une petite dispersion est synonyme de ce qui s'appelle généralement la bonne précision et une grande dispersion est synonyme de ce qui s'appelle généralement précision faible.
Les causes de la dispersion sont parfois divisées en deux classes. La première, qui peut s'appeler l'erreur de visée se rapporte à des erreurs dans la direction dans laquelle l’arme était alignée lors du départ du coup. La dispersion balistique dépend principalement de la qualité du fusil et des munitions.
Les informations sur les conditions d’environnement doivent être fournies par le tireur ou par son observateur. La vitesse initiale, le coefficient balistique, la distance, les conditions de vent et la vitesse de la cible (dans le cas d'une cible mobile) ont des effets relativement grands tout au long de la trajectoire depuis l’arme jusqu’à la cible et doivent donc être connus le plus exactement.
La balistique existe depuis des millénaires. En effet, elle existait au temps de la chasse et des guerres. Les romains sont les précurseurs de la balistique. En effet, ils utilisaient de nombreuses armes de guerre, développées pour l’époque comme la baliste ou la catapulte.
C'est sous le nom de balistique que la technique des projectiles produit au XVIe et au début du XVIIe siècle un savoir particulier.
Au début du xve siècle, seul le tir tendu est employé. Il n'y a d'ailleurs pas de mécanismes de pointage en hauteur.
Victor Balthazard est né à Paris le 1er janvier 1872. Médecin de formation, il est nommé directeur de l’Institut Médico-légal de Paris en 1913 et devient professeur de médecine légale à la Sorbonne à Paris en 1919.
Cette année-là, quatre hommes, Charles Waite, John Fisher, Philip O. Gravelle et Calvin Goddard crèent le « Bureau of Forensic Ballistics », le premier laboratoire au monde spécialisé dans l’examen des armes à feu.
Dans le même temps, Philip O. Gravelle, qui s’est pris de passion pour la microscopie et la photographie au cours de ses études à la faculté de chimie de l’université de Columbia, fabrique le « microscope comparateur ». Il est composé de deux microscopes de faibles grossissements, d’un porte-objet placé sous chaque microscope, qui permet de tenir la balle à examiner de manière horizontale et de la faire tourner sur son axe. Chaque balle est éclairée avec une petite lampe. Un système de prisme permet d’observer simultanément les deux balles dans les mêmes oculaires. C’est cet instrument qui fera connaître à la balistique un développement important.
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