Balistika

Najzgodnejši znani balistični izstrelki so bili kamni, sulice in metalna palica.

Najstarejši dokazi o izstrelkih s kamnito konico, ki so jih morda izstrelili z lokom (prim. atlatl), izvirajo izpred približno 280.000 let in so bili najdeni v Etiopiji, torej v današnji vzhodni Afriki. Najstarejši dokazi o uporabi lokov za streljanje puščic izvirajo izpred približno 10.000 let; temeljijo na puščicah iz borovega lesa, najdenih v dolini Ahrensburg severno od Hamburga. Na dnu so imele plitve utore, kar kaže na to, da so bile izstreljene z lokom. Najstarejši lok, ki so ga doslej našli, je star približno 8000 let in so ga našli v močvirju Holmegård na Danskem.

Zdi se, da je lokostrelstvo v Ameriko prispelo s tradicijo majhnih arktičnih orodij pred približno 4500 leti.

Prve naprave, prepoznane kot pištole, so se pojavile na Kitajskem okoli leta 1000 n. št., do 12. stoletja pa se je tehnologija razširila po preostali Aziji in prišla v Evropo do 13. stoletja.

Po tisočletjih empiričnega razvoja je področje balistike leta 1531 prvič preučeval in razvijal italijanski matematik Niccolò Tartaglia, čeprav je še naprej uporabljal odseke premočrtnega gibanja, konvencijo, ki sta jo vzpostavila grški filozof Aristotel in Albert Saški, vendar z novostjo, da je preme črte povezal s krožnim lokom. Galileo Galilei je leta 1638 vzpostavil načelo sestavljenega gibanja, ki ga je uporabil za izpeljavo parabolične tirnice balistične trajektorije. Balistiko je na trdno znanstveno in matematično podlago postavil Isaac Newton z objavo dela Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica leta 1687. Tako smo dobili matematične zakone gibanja in gravitacije, ki so prvič omogočili uspešno napovedovanje trajektorij. 

Beseda balistika izhaja iz grške besede βάλλειν ballein, kar pomeni "metati".

Izstrelek je kateri koli predmet, ki ga sila izstreli v prostor (prazen ali ne). Čeprav je vsak predmet, ki se premika skozi prostor (na primer vržena bejzbol žogica), izstrelek, se izraz najpogosteje nanaša na orožje. Za analizo trajektorije izstrelka se uporabljajo matematične enačbe gibanj. 

Primeri izstrelkov vključujejo žoge, puščice, krogle, topovske granate, rakete brez kril itd. 

Metanje

Metanje je ročna izstrelitev izstrelka. Čeprav lahko nekatere druge živali mečejo, so ljudje zaradi svoje visoke spretnosti in dobrega časovnega usklajevanja nenavadno dobri metalci. Znanstveniki verjamejo, da je to evolucijsko pridobljena lastnost. Dokazi o človeškem metanju segajo 2 milijona let nazaj. Hitrost metanja, ki jo vidimo pri mnogih športnikih (145 km/h), daleč presega hitrost, s katero lahko šimpanzi mečejo predmete (32 km/h). Ta sposobnost odraža sposobnost človeških ramenskih mišic in kit, da shranjujejo elastičnost, dokler je ne potrebujejo za izstrelitev predmeta.

Frača

Frača je izstrelno orožje, ki se običajno uporablja za metanje topo izdelanih izstrelkov, kot so kamen, glina ali svinec (" pračna krogla ").

Frača ima majhno zibelko ali vrečko na sredini dveh kosov vrvice. Kamen za pračo je nameščen v vrečki. Srednji prst ali palec damo skozi zanko na koncu ene vrvice, jeziček na koncu druge vrvice namestimo med palec in kazalec. Frača zaniha v loku, jeziček pa se sprosti v točno določenem trenutku. To sprosti izstrelek, ki poleti proti cilju.

Lok

Lok je prožen kos materiala, ki izstreljuje aerodinamične izstrelke, imenovane puščice. Puščica je morda prvi smrtonosni izstrelek, ki je bil kadarkoli opisan v razpravi o balistiki. Oba konca povezuje vrvica in ko vrvico potegnemo nazaj, se konca palice upogneta. Ko vrvico sprostimo, se potencialna energija upognjene palice pretvori v hitrost puščice. Lokostrelstvo je umetnost ali šport streljanja puščic z loki.

Katapult

Katapult je naprava, ki se uporablja za izstrelitev izstrelka na velike razdalje brez pomoči eksplozivnih naprav – to so zlasti različne vrste starodavnih in srednjeveških oblegovalnih naprav. Katapult se uporablja že od antičnih časov, saj se je izkazal za enega najučinkovitejših naprav med bojevanjem. Beseda "katapult" izvira iz latinske besede " catapulta "., ki pa izhaja iz grškega καταπέλτης (katapeltēs), sam iz κατά (kata), "proti" in πάλλω (pallō), "metati, vreči". Katapulte so izumili stari Grki.

Pištola

Pištola je običajno cevasto orožje ali druga naprava, namenjena izstreljevanju izstrelkov ali drugega materiala. Izstrelek je lahko v trdnem, tekočem ali plinastem stanju ali kot energija in je lahko prost, kot pri kroglah in topniških granatah, ali pa vezan, kot pri električnih paralizatorjih in kitolovskih harpunah. Način izstrelitve se razlikuje glede na zasnovo, vendar ga običajno doseže delovanje tlaka plina, ki ga ustvari hitro izgorevanje pogonskega goriva ali pa ga stisne in shrani mehansko, tako da deluje na izstrelek znotraj odprte cevi v obliki bata. Zaprti plin pospešuje gibljivi izstrelek po dolžini cevi in mu daje zadostno hitrost, da ohrani pot izstrelka, ko delovanje plina preneha na koncu cevi ali ustja. Druga možnost je pospeševanje z ustvarjanjem elektromagnetnega polja, v tem primeru pa cev lahko ne namesti in se nadomesti z vodilno tirnico.

Orožar, ki uporablja znanstvena načela balistike za načrtovanje nabojev, se pogosto imenuje balistik.

Raketa

Raketa je izstrelek, vesoljsko plovilo, zrakoplov ali drugo vozilo, ki ga poganja raketni motor. Izpušni plini raketnih motorjev so v celoti sestavljeni iz pogonskih goriv, ki so bila pred uporabo v raketi. Raketni motorji delujejo na principu akcije in reakcije. Raketni motorji potiskajo rakete naprej preprosto tako, da izjemno hitro mečejo izpušne pline nazaj.

Čeprav so rakete za uporabo pri nizkih hitrostih relativno neučinkovite, so relativno lahke in zmogljive, sposobne ustvarjati velike pospeške in doseči izjemno visoke hitrosti z razumno učinkovitostjo. Rakete niso odvisne od ozračja in zelo dobro delujejo v vesolju.

Rakete za vojaško in rekreacijsko uporabo segajo v 13. stoletje na Kitajsko. Pomembnejša znanstvena, medplanetarna in industrijska uporaba se je pojavila šele v 20. stoletju, ko je bila raketna tehnika osnovna tehnologija za vesoljsko dobo, vključno s pristankom na Luni. Rakete se danes uporabljajo za ognjemete, orožje, katapultne sedeže, nosilne rakete za umetne satelite, polete s posadko v vesolje in raziskovanje vesolja.

Kemične rakete so najpogostejša vrsta visokozmogljivih raket in običajno ustvarjajo izpušne pline z izgorevanjem raketnega goriva. Kemične rakete shranjujejo veliko količino energije v zlahka sproščeni obliki in so lahko zelo nevarne. Skrbno načrtovanje, testiranje, gradnja in uporaba zmanjšujejo tveganja.

Balistiko pogosto delimo na naslednja štiri podpodročja:

• Notranja balistika je preučevanje procesov, ki prvotno pospešujejo izstrelke,
• prehodna balistika - preučevanje izstrelkov, ko prehajajo v let brez motorja,
• zunanja balistika je preučevanje poti izstrelka (trajektorije) med letom,
• terminalna balistika - preučevanje izstrelka in njegovih učinkov ob koncu leta.

Notranja balistika

Notranja balistika, podpodročje balistike, je preučevanje pogona izstrelka.

Pri orožju notranja balistika zajema čas od vžiga pogonskega sredstva do izstopa izstrelka iz cevi orožja. Preučevanje notranje balistike je pomembno za oblikovalce in uporabnike strelnega orožja vseh vrst, od malokalibrskih pušk in pištol do visokotehnološkega topništva.

Pri raketnih izstrelkih notranja balistika zajema obdobje, v katerem raketni motor zagotavlja potisk.

Prehodna balistika

Prehodna balistika, znana tudi kot vmesna balistika, je preučevanje obnašanja izstrelka od trenutka, ko zapusti cev, do izenačitve tlaka za izstrelkom, zato leži med notranjo in zunanjo balistiko.

Zunanja balistika

Zunanja balistika je del balistike, ki se ukvarja z obnašanjem izstrelka brez motorja med letom.

Zunanja balistika se pogosto povezuje s strelnim orožjem in se ukvarja s fazo prostega leta krogle brez motorja po tem, ko zapusti cev puške in preden zadene cilj, zato leži med prehodno in terminalno balistiko.

Zunanja balistika se ukvarja tudi s prostim letom raket in drugih izstrelkov, kot so krogle, puščice itd.

Terminalna balistika

Terminalna balistika je veda o obnašanju in učinkih izstrelka, ko zadene cilj.

Terminalna balistika je pomembna tako za izstrelke majhnega kalibra kot za izstrelke velikega kalibra (izstreljene iz topništva). Preučevanje trkov z izjemno visokimi hitrostmi je še vedno zelo novo in se zaenkrat večinoma uporablja pri načrtovanju vesoljskih plovil.

Forenzična balistika

Forenzična balistika vključuje analizo krogel in njihovih trkov za določitev informacij, ki so uporabne za sodišče ali drug del pravnega sistema. Ločeno od balističnih informacij preiskave strelnega orožja in sledi orodja (" balistični prstni odtisi ") vključujejo analizo dokazov o strelnem orožju, strelivu in sledi orodja, da se ugotovi, ali je bilo določeno strelno orožje ali orodje uporabljeno pri storitvi kaznivega dejanja.

Astrodinamika

Astrodinamika je uporaba balistike in nebesne mehanike pri praktičnih problemih, povezanih z gibanjem raket in drugih vesoljskih plovil. Gibanje teh objektov se običajno izračuna iz Newtonovih zakonov gibanja in Newtonovega splošnega gravitacijskega zakona. Je osrednje področje znotraj načrtovanja in nadzora vesoljskih misij.