กระสุนสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วแค่ไหน?

กระสุนปืนไรเฟิลสามารถออกจากปากกระบอกปืนได้ด้วยความเร็วมากกว่า 4,300 กม./ชม. ซึ่งเร็วพอที่จะเดินทางได้เทียบเท่ากับสนามฟุตบอล 11 สนามใน 1 วินาที

การออกแบบหัวกระสุน เช่น รูปทรงเรียวหรือทรงกลม เป็นตัวกำหนดว่าหัวกระสุนจะเคลื่อนที่ได้เร็วแค่ไหน ภาพ: Brais Seara/Getty — การออกแบบกระสุน ไม่ว่าจะเป็นแบบเรียวหรือกลม ล้วนมีส่วนสำคัญในการกำหนดอัตราการยิง ภาพ: *Brais Seara/Getty*

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความเร็วของกระสุนปืนที่ยิงออกไป ปัจจัยเหล่านี้สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ วิถีกระสุนภายใน (ซึ่งประกอบไปด้วยชนิดของเชื้อเพลิง น้ำหนักของกระสุน รูปร่างและความยาวของลำกล้อง) และวิถีกระสุนภายนอก (ซึ่งประกอบไปด้วยแรงลม แรงโน้มถ่วง และวิถีกระสุนที่กระทำต่อกระสุนขณะเคลื่อนที่ผ่านอากาศ) ทั้งสองปัจจัยนี้สามารถจัดอยู่ในประเภทที่สาม เรียกว่า วิถีกระสุนปลายทาง (terminal ballistics) ซึ่งอธิบายถึงพฤติกรรมของกระสุนเมื่อกระทบเป้าหมาย

ไมเคิล ฮาก นัก นิติวิทยาศาสตร์ ระบุว่า กระสุนปืนประกอบด้วยไพรเมอร์ที่จุดระเบิดเชื้อเพลิงเมื่อเข็มแทงชนวนของปืนถูกกระแทก การจุดระเบิดนี้จะสร้างแรงดันที่ขับเคลื่อนกระสุนไปข้างหน้า กระสุนส่วนใหญ่ทำจากโลหะหนัก เช่น ตะกั่ว เคลือบด้วยทองแดง เนื่องจากมวลของโลหะช่วยรักษาโมเมนตัมไว้ได้ ยกตัวอย่างเช่น ฮากยกตัวอย่างการขว้างลูกปิงปองและลูกกอล์ฟ ซึ่งทั้งสองลูกจะออกจากมือของผู้ขว้างด้วยความเร็วเท่ากัน แต่มวลของลูกกอล์ฟช่วยให้กระสุนเคลื่อนที่ไปได้ไกลกว่า

เมื่อถูกจุดไฟ ดินปืนจะเผาไหม้อย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดก๊าซที่ดันกระสุนลงไปในลำกล้อง เมื่อกระสุนเคลื่อนตัวเข้าหาปากกระบอกปืน กระสุนจะเสียดสีกับผนังลำกล้อง ทำให้เกิดแรงเสียดทานเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ปืนที่มีลำกล้องยาวกว่าจะยิงได้เร็วมาก

“ลำกล้องเป็นปัจจัยจำกัดที่สำคัญที่สุดเมื่อพูดถึงความเร็ว ยิ่งลำกล้องยาวขึ้น ก๊าซก็ยิ่งต้องเร่งความเร็วมากขึ้น และกระสุนก็ออกจากลำกล้องเร็วขึ้น” สเตฟานี วอลคอตต์ นักวิทยาศาสตร์นิติวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียคอมมอนเวลธ์ อธิบาย

ด้วยเหตุนี้ ปืนไรเฟิลจึงมักมีความเร็วสูงสุด ปืนไรเฟิลถูกออกแบบมาเพื่อการใช้งานในระยะไกล กระสุนปืนไรเฟิลสามารถเดินทางได้ไกลถึง 3 กิโลเมตร เพื่อให้ได้ความเร็วดังกล่าว กระสุนปืนไรเฟิลจึงได้รับการออกแบบให้มีความคล่องตัวทางอากาศพลศาสตร์ โดยมีความยาว บาง และหนักกว่ากระสุนปืนพก บางครั้งผู้ผลิตปืนจะเพิ่มซี่โครงเกลียวเข้าไปในลำกล้องเพื่อช่วยให้กระสุนหมุน ซึ่งทำให้วิถีกระสุนในแนวนอนคงที่

คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้กระสุนปืนไรเฟิล เช่น เรมิงตัน .223 สามารถออกจากปากกระบอกปืนได้ด้วยความเร็วสูงสุดถึง 2,700 ไมล์ต่อชั่วโมง (4,390 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ซึ่งเร็วพอที่จะเดินทางได้ไกลถึง 11 สนามฟุตบอลภายในเวลาเพียง 1 วินาที เมื่อเทียบกับกระสุนจากปืนพกลูเกอร์ขนาด 9 มม. ที่ความเร็ว 1,400 ไมล์ต่อชั่วโมง (2,200 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) จะเดินทางได้เพียงครึ่งเดียวของระยะทางนั้น

ภาพถ่ายความเร็วสูงแสดงให้เห็นกระสุนปืนที่ยิงออกมาจากปืนพก ภาพ: Wikimedia Commons/Niels Noordhoek — ภาพถ่ายความเร็วสูงแสดงให้เห็นกระสุนปืนที่ยิงออกมาจากปืนพก ภาพ: *Wikimedia Commons/Niels Noordhoek*

วอลคอตต์กล่าวว่า ทันทีที่กระสุนหลุดออกจากปากกระบอกปืน กระสุนจะเริ่มชะลอความเร็วลง เนื่องจากกฎข้อแรกของนิวตันระบุว่าวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะยังคงเคลื่อนที่ต่อไป เว้นแต่จะมีแรงภายนอกมากระทำ แรงที่กระทำต่อกระสุนขณะหลุดออกจากลำกล้อง ได้แก่ แรงต้านอากาศ แรงโน้มถ่วง และการเคลื่อนที่แบบไจโรสโคป เมื่อเวลาผ่านไป แรงสองแรงแรกจะเอาชนะแนวโน้มของกระสุนที่จะคงรูปเกลียวอย่างมั่นคง ทำให้มันเริ่มตกลงมา กระสุนทุกนัดมีค่าสัมประสิทธิ์ขีปนาวุธ ซึ่งก็คือความสามารถในการเอาชนะแรงต้านอากาศและพุ่งไปข้างหน้า ซึ่งกำหนดโดยมวล พื้นที่ ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้าน ความหนาแน่น และความยาวของกระสุน ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์ขีปนาวุธสูงเท่าใด กระสุนก็จะสามารถทะลุผ่านอากาศได้ดีเท่านั้น

“แต่ในไม่ช้า แรงโน้มถ่วงและแรงต้านอากาศจะเริ่มเข้ามาทำให้กระสุนเคลื่อนที่ช้าลง กระสุนจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอยู่พักหนึ่ง จากนั้นจะเริ่มตกลงมาและอ่อนไหวต่อสภาพแวดล้อมโดยรอบ” วอลคอตต์กล่าว

ทูเทา (อ้างอิงจาก Live Science )

ลิงค์ที่มา