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Balística del rifle de aire comprimido

Quien más quien menos ha querido tener un arma de aire comprimido potente, muchos adquirimos una carabina de "muchos metros por segundo" con la seguridad de tener un arma efectiva a larga distancia. Después de algunas jornadas de peleas y enfados no conseguimos agrupar correctamente y buscamos explicaciones al misterioso fenómeno, ¿será el visor?, ¿seránlas monturas?, ¿habré tomado demasiado café?..., lo peor viene cuando en alguna reunión de amigos "el pequeñín" de al lado disparando con muchos menos m/s está haciendo agrupaciones en forma de cacahuetes en el blanco cuando nuestro super potente rifle dispersa de una forma escandalosa. ¿Qué sucede?.

Esta pregunta me la han formulado cientos de amigos y la respuesta aunque algo compleja yretorcida es la siguiente:
Aproximación a la balística

La balística exterior, para los no iniciados, intenta de forma númerica y gráfica describir y analizar el vuelo de un proyectil desde que sale de la boca del cañón y alcanza el blanco.

La balística en aire comprimido, entendiéndola como el análisis informático de la trayectoria, no es del todo concluyente pero sí MUY aproximada,intervienen demasiados factores y el rango de las mediciones y los cálculos está en ocasiones en los límites de la estabilidad aerodinámica. Los valores son, en comparación con las armas de fuego, mucho más inferiores y solo programas informáticos específicos con tablas de cálculo para armas de aire pueden analizar trayectorias por debajo de determinadas velocidades, pesos y energías.

El pilar de labalística es lo que se conoce como coeficiente balístico, un parámetro que define en palabras sencillas la habilidad que tiene un proyectil para atravesar el aire, depende esencialmente del peso del proyectil, de su sección y de su forma aerodinámica.

Hacia la barrera del sonido

Aclarados algunos conceptos balísticos la parte más compleja de entender es la de imaginar el vuelo de unproyectil en velocidades próximas a la de la del sonido (para los más puristas: en el aire son 340,46 m/s a 15,6ºC de temperatura y a nivel del mar...).

Sucede que, con independencia del coeficiente de forma hay un límite estructural -contra el rozamiento originado por la velocidad- para un proyectil de bajo peso, la resistencia del aire aumenta de forma inmensa a cada m/s que añadimos de velocidad,de manera que en la parte frontal del proyectil se crean las llamadas ondas de compresión de aire. Las ondas de compresión se producen por encima de los 150 m/s aproximadamente, en estas velocidades el balín puede de momento vencer esta resistencia de la misma manera que una embarcación navega por el agua, desplazando en este caso el aire hacia los lados. Superada esta velocidad la resistencia esobviamente de cada vez mayor, hasta los 260-270 m/s en los que entramos en "zona roja".

Estas ondas producen una trepidación, vibración o temblor en el proyectil que hace que su alineación respecto a su propio eje cambie y por tanto varíe su trayectoria, en los casos más extremos tal resistencia puede provocar el efecto "tumbling" en el que el proyectil pierde totalmente su estabilidad y vadando tumbos en el aire.

Quisiera hacer una referencia cinematográfica que me viene como anillo al dedo para explicar gráficamente este fenómeno, hay una pelicula magistral titulada "Elegidos para la gloria" en el que se narra la história de la aeronáutica moderna y se recrea el momento en el que el avión X-1 consiguió pasar la barrera del sonido con Chuck Yeager a los mandos. Es una escenadramática ya que por falta de potencia en aquellos tiempos el avión a medida que se acercaba lentamente a valores del "mach-1" (340 m/s) vibraba, saltaba y hacía toda clase de cabriolas hasta el momento en que conseguía pasar dicha velocidad. De hecho de haber sido más ligero el avión se hubiese desintegrado en vuelo.

Pues bien..., a los proyectiles de bajo peso les sucede lo mismo, al no tener...