En la reciente película de Spielberg/Jackson Tintin, hay una escena en la que los barcos de Red Rackham y el Capitán Haddock están luchando, y se disparan cañones. La bala de cañón se muestra en un punto para atravesar una ola, e infligir graves daños en el otro barco. Sé que las balas se detienen en el agua; ¿las balas de cañón, con su mayor peso, continúan con suficiente fuerza para infligir daño?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
¿A qué distancia puede atravesar una bala de cañón el agua sin perder demasiada energía cinética? Para un cálculo de la distancia de la vuelta, partimos de la observación de que esta distancia escala con la relación de la energía cinética de la bala de cañón y la fuerza de arrastre ejercida sobre la bala de cañón.
Denotemos el radio de la bola por $R$ su velocidad por $v$ y su densidad de masa por $ \rho_ {ball}$ . La energía cinética $E_k$ es igual a $ \frac 1 2 M v^2 = \frac {2 \pi }{3} \rho_ {ball} R^3 v^2$ .
La fuerza de resistencia $F_d$ está dada por $ \frac 1 2 C_d \rho_ {water} v^2 A = \frac { \pi }{2} C_d \rho_ {water} v^2 R^2$ . Aquí, $C_d$ denota el coeficiente de arrastre de una esfera.
La distancia máxima $L _{max}$ que puede ser atravesada por una bala de cañón $L_{max} = E_k/F_d$ es por lo tanto $ \frac 4 3 \frac {R}{C_d} \frac { \rho_ {ball}}{ \rho_ {water}}$ . Para los valores típicos ( $ \frac { \rho_ {ball}}{ \rho_ {water}} < 8$ y $C_d > 0.1$ ver aquí ), encontramos $L_{max} < 100 R$ .
En otras palabras, una bala de cañón pierde mucha de su energía cinética cuando atraviesa una capa de agua más grande que unas cincuenta veces su diámetro.
Dirk Bruere
Puntos
6634
La respuesta aceptada no está completa. Un proyectil puede viajar distancias muy largas bajo el agua si es supercavitante .
Un objeto supercavitante es un objeto sumergido de alta velocidad que es diseñado para iniciar una burbuja de cavitación en la nariz que (ya sea natural o aumentado con gas generado internamente) se extiende más allá de la en el extremo posterior del objeto, reduciendo sustancialmente el arrastre de fricción de la piel que estaría presente si los lados del objeto estuvieran en contacto con el líquido en el que el objeto está sumergido.
Una bala de pistola subsónica de nariz redonda viajará mucho más lejos que una bala de rifle de nariz supersónica bajo el agua debido a este efecto.
