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Balistique extérieure

    La balistique extérieure est la deuxième sous-partie de la balistique, qui vient entre la balistique intérieure et la balistique terminale. Elle a pour but d’étudier la trajectoire dans l’espace d’une balle tirée depuis une arme à feu, de la sortie du canon jusqu’au voisinage du sol ou de l’objet visé.

    Lorsqu’on tire avec une arme, la trajectoire de la balle est parabolique. Son équation est donc une équation du second degré : y = ax²+bx+c. Le calcul de cette trajectoire nous donne en résultat final une distance qu’on appelle portée de tir (la distance d’arrivée au sol de la balle) pour x=0. Elle nous permet aussi de connaître la position de la balle dans l’espace à n’importe quel instant.

    Nous avons donc fait une représentation de cette courbe sur GeoGebra afin de nous repérer et de comprendre les variations de la portée de tir. Vous pouvez consulter cette animation en cliquant sur le lien suivant : https://www.geogebra.org/graphing?state=%7B%22ids%22:%5B%220B7H3XF_QxV2EVkxWOUtaaklISmM%22%5D,%22action%22:%22open%22,%22userId%22:%22111356491359854252503%22%7D&code=4/fbkPphGKydyz_n3-DaHJw6bcfSgOZC6IP73skvPEgTk                   

(veuillez ouvrir ce lien via Mozilla Firefox et vous connectez avec un compte Google)

    Il est possible de faire bouger les curseurs pour voir les variations de la courbe, le curseur v représentant la vitesse de sortie de bouche et le curseur α l'angle de tir.

Trajectoire dans le vide

    D'autre part, on peut aussi calculer le temps que la balle met à atteindre le sol en secondes en résolvant une autre équation du second degré.

    Il faut savoir que cette trajectoire est  impactée par de très nombreux facteurs, mais certains d’entre eux sont obligatoires pour tous les calculs donnant la trajectoire de la balle. L’équation basique de la trajectoire d’une balle dans le vide nous permet de contourner un très grand nombre de facteurs ayant un impact souvent moindre sur ce calcul. Elle comprend donc seulement cinq éléments indispensables, ce qui la rend donc assez simple à calculer :

  • la vitesse de sortie de bouche (en m/s), vitesse instantanée calculable correspondant à la sortie de la balle du canon de l’arme : v

  • le temps (en s) :  t

  • l’angle de tir (en degré ° et compris entre 0° et 90°), sachant que l’on calcule l’angle à partir d’une droite parallèle au sol : α

  • l’accélération de la pesanteur (en UA = 9,81) : g

  • la hauteur (en m) du départ de la balle par rapport au sol : y0

 

 

 

 

 

    Entre α = 0° et α = 45°, la distance de tir et donc la portée de l’arme augmente et atteint son maximum en α = 45° et d = 9200. Puis entre 45° et 90°, la distance diminue et atteint 0 en 90°. C’est en α = 90° que la balle atteint l’altitude maximale. On remarque un cas particulier pour α = 90° puisque la trajectoire sera en fait une droite.

    Plus v augmente, plus la distance parcourue est grande. Cette vitesse est le facteur qui a l’impact le plus important sur la trajectoire. v diffère en fonction du calibre de la balle et de l’arme avec laquelle on tire.

 

    Pour démontrer cette équation, nous avons choisi de faire un exemple. On calcule l’équation de la trajectoire d’une balle dans le vide tirée avec une arme à feu donnant une vitesse de sortie de bouche de 300 m/s ainsi qu’un angle de 45°, c’est à dire avec un pistolet quelconque. On considère aussi que l’arme est tenue à 1,2 mètre du sol donc y0 = 1,2 :

La balle mettra environ 104,09 secondes à atteindre le sol avec ces conditions.

Trajectoire dans l'espace

    Par ailleurs, le calcul de la trajectoire dans le vide permet de négliger l’impact d’un grand nombre de facteurs sur cette trajectoire, qui parfois ont un impact quasi inexistant. Le nombre et la présence de ces facteurs varie selon l’environnement dans lequel on tire. Voici donc ses facteurs :

 

  • les frottements avec l’air

  • la pression atmosphérique en rapport avec l’altitude

  • le vent

  • la dispersion

  • le coefficient balistique

  • la poussée d'Archimède

 

    Lors de notre expérience, le stand de tir se trouvant en extérieur pour des raisons de sécurité, nos tirs étaient exposés à la plupart des facteurs. De plus, ce jour-là (3 janvier), le vent soufflait à environ 80 km/h, ce qui a grandement impacté la visée puisqu’il a fallu anticiper la trajectoire, c’est à dire décaler la lunette en hauteur et sur le côté gauche, même si nous visions une distance assez réduite qui ne dépassait pas 100 mètres.

    On remarque aussi que la situation géographique a eu un impact sur les trajectoires des balles, le stand se trouvant à Trizac et à environ 1000 mètres d’altitude. Ce facteur a un impact minime par rapport à celui du vent. Tous les autres facteurs étaient aussi trouvables. Cependant, certains sont très durs à calculer et nous n’avions ni le matériel ni les connaissances nécessaires pour le faire, les calculs se faisant avec des appareils sophistiqués et étant très durs à interpréter à notre niveau.

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