La profundidad de impacto de un proyectil es la distancia que penetra en un objetivo antes de detenerse. El físico Sir Isaac Newton desarrolló esta idea por primera vez para obtener aproximaciones aproximadas de la profundidad del impacto de proyectiles que viajan a altas velocidades.
Aproximación de Newton para la profundidad del impacto
La aproximación de Newton para la profundidad del impacto de proyectiles a altas velocidades se basa únicamente en consideraciones de impulso . No se dice nada sobre adónde va la energía cinética del impactador , ni qué sucede con el impulso una vez que se detiene el proyectil.
La idea básica es simple: el impactador lleva un impulso determinado. Para detener el impactador, este impulso debe transferirse a otra masa. Dado que la velocidad del impactador es tan alta que se puede despreciar la cohesión dentro del material objetivo, el impulso solo se puede transferir al material (masa) directamente frente al impactador, que será empujado a la velocidad del impactador. Si el impactador ha empujado una masa igual a su propia masa a esta velocidad, todo su impulso se ha transferido a la masa que tiene delante y el impactador se detendrá. Para un impactador cilíndrico, cuando se detenga, habrá penetrado a una profundidad que es igual a su propia longitud multiplicada por su densidad relativa con respecto al material objetivo.
Este enfoque sólo es válido para un rango estrecho de velocidades inferiores a la velocidad del sonido dentro del objetivo o material impactador.
Si la velocidad del impacto es mayor que la velocidad del sonido dentro del objetivo o del material impactador, el impacto hace que el material se fracture y, a velocidades más altas, se comporte como un gas, provocando la rápida expulsión del material objetivo y del impactador y la formación de un cráter. . La profundidad del cráter depende de las propiedades materiales del impactador y del objetivo, así como de la velocidad del impacto. Normalmente, una mayor velocidad de impacto significa una mayor profundidad del cráter.
Aplicaciones
Proyectil : Los proyectiles totalmente metálicos deben estar fabricados de un material de muy alta densidad, como uranio (19,1 g/cm 3 ) o plomo (11,3 g/cm 3 ). Según la aproximación de Newton, un proyectil totalmente metálico hecho de uranio atravesará aproximadamente 2,5 veces su propia longitud de armadura de acero.
Carga con forma , bazooka : Para que una carga con forma (antitanque) atraviese placas de acero, es esencial que la explosión genere un chorro largo de metal pesado (en una carga con forma para uso antitanque, la explosión genera un metal de alta velocidad chorro del revestimiento metálico en forma de cono). Este chorro puede considerarse entonces como el impactador de la aproximación de Newton.
Meteorito : Como se puede deducir de la presión del aire, la materia de la atmósfera equivale a unos 10 m de agua. Dado que el hielo tiene aproximadamente la misma densidad que el agua, un cubo de hielo procedente del espacio que viaja a aproximadamente 15 km/s debe tener una longitud de 10 m para llegar a la superficie de la Tierra a gran velocidad. Un cubo de hielo más pequeño se desacelerará hasta alcanzar la velocidad terminal . Sin embargo, un cubo de hielo más grande también puede verse frenado, siempre que entre en un ángulo muy pequeño y, por lo tanto, tenga que atravesar mucha atmósfera. Un meteorito de hierro con una longitud de 1,3 m atravesaría la atmósfera; uno más pequeño sería frenado por el aire y caería al suelo a velocidad terminal.
Impactador, destructor de búnkeres : Se pueden utilizar impactadores sólidos en lugar de ojivas nucleares para penetrar búnkeres a gran profundidad. Según la aproximación de Newton, un proyectil de uranio (densidad 19 g/cm 3 ) a gran velocidad y 1 m de longitud se abriría paso a través de 6 m de roca (densidad 3 g/cm 3 ) antes de detenerse.
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enlaces externos
Programa de efectos del impacto terrestre
Profundidad de penetración de desechos espaciales por velocidad y diámetro
