"سوپرمن سریع‌تر از گلوله تفنگ پرواز می‌کند" و قطار‌های سریع‌السیر معروف به "قطار‌های گلوله‌ای" با سرعتی حیرت‌انگیز بین شهر‌های مختلف به حرکت در می‌آیند. در بسیاری از مواقع وقتی صحبت از سرعتی حیرت‌آور در میان است، آن را با سرعت یک گلوله مقایسه می‌کنند؛ ولی شاید کمتر کسی بداند که یک گلوله واقعی بعد از شلیک شدن از لوله تفنگ چه سرعتی دارد.

پاسخ این سوال به طراحی گلوله و تفنگ و همچنین لحظه‌ای که گلوله از دهانه تفنگ شلیک می‌شود، بستگی دارد.

فاکتور‌های متعددی در سرعت گلوله‌ای که از یک تفنگ شلیک می‌شود، نقش دارند و عموما این فاکتور‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: فاکتور‌های بالستیک داخلی (که شامل نوع پیشران، وزن گلوله، شکل و طول لوله تفنگ هستند) و بالستیک خارجی که نیرو‌هایی مثل باد، گرانش و مسیر برروی گلوله در هنگام حرکت در هوا وارد می‌کنند. البته هر دو دسته، در دسته سومی قرار می‌گیرند که بالستیک ترمینال نام دارند و عملکرد گلوله را در هنگام برخورد با هدف شامل می‌شوند.

مایکل هاگ، دانشمند پزشکی قانونی و بنیانگذار مشاوران علوم قانونی در این باره گفته: «اصطلاح گلوله در واقع تنها به بخش کوچکی از یک کارتریج بزرگتر اشاره دارد. مهمات از یک فشنگ تشکیل شده‌اند که با برخورد با سوزن آتش تفنگ، پیشرانه را مشتعل می‌کنند و این اشتعال باعث ایجاد فشاری می‌شود که گلوله را به جلو می‌راند. اکثر گلوله‌ها از فلزات سنگینی مثل سرب ساخته می‌شوند که با لایه‌ای از برنج یا مس پوشیده شده‌اند. این جرم سنگین باعث می‌شود تا گلوله بتواند حرکتش را حفظ کند. هاگ برای نشان دادن این نکته، اغلب از هیئت منصفه می‌خواهد تا پرتاب یک توپ پینگ‌پنگ و یک توپ گلف را تصور کنند: شما هر دوی آن‌ها را با دستتان و با یک سرعت یکسان رها می‌کنید، اما جرم توپ گلف باعث می‌شود که تا مسافت دورتری پیش برود.

به محض مشتعل شدن، باروت خیلی سریع سوخته و گاز‌هایی تولید می‌شود که گلوله را به سمت پائین لوله می‌راند. هاگ دراین باره گفت: «این واقعا یک شگفتی مهندسی شیمی است.»

گلوله کدام اسلحه‌ها، دورتر می‌رود؟

با حرکت گلوله به سمت دهانه تفنگ، با دوطرف لوله اصطکاک دارد، اما برخلاف آنچه به نظر می‌رسد، اسلحه‌هایی با لوله‌های بلندتر، شلیک‌های سریعتری دارند. استفانی والکات، دانشمند پزشکی قانونی در دانشگاه مشترک‌المنافع ویرجینیا دراین باره گفته: «هرچقدر لوله تفنگ بلندتر باشد، گاز فاصله بیشتری را در اختیار خواهد داشت تا سرعت بگیرد و در نتیجه گلوله سریع‌تر از لوله تفنگ خارج خواهد شد.»

به همین دلیل، گلوله‌های تفنگ‌های گلوله‌زن، بیشترین سرعت را دارند. این تفنگ‌ها برای شلیک به مسافت‌های طولانی طراحی شده‌اند و گلوله‌ای که از آن‌ها شلیک می‌شود، می‌تواند فاصله‌ای ۳.۲ کیلومتری را طی کند. برای انجام چنین شلیک‌هایی، گلوله‌های این تفنگ‌ها به گونه‌ای آیرودینامیک طراحی شده‌اند و بلندتر، باریک‌تر و سنگین‌تر از گلوله تفنگ‌های دستی هستند. سازندگان اسلحه، در برخی مواقع برجستگی‌های مارپیچی را به بخش داخلی لوله تفنگ اضافه می‌کنند که باعث می‌شود تا گلوله بچرخد و همین امر، پرواز افقی گلوله را تثبیت می‌کند.


این ویژگی‌های جمعی بدان معناست که گلوله‌های تفنگ‌های گلوله‌زن، مثل گلوله Remington ۲۲۳، با سرعتی در حدود ۴۳۹۰ کیلومتر برساعت، از دهانه تفنگ خارج می‌شود؛ سرعتی که با آن گلوله می‌تواند در یک ثانیه، ۱۱ زمین فوتبال را طی کند. گلوله تفنگ دستی لوگر ۹ میلی‌متری، با سرعت ۲۲۰۰ کیلومتر برساعت حرکت می‌کند و در یک ثانیه، نصف این مسافت را طی خواهد کرد. به عنوان مثال سرعت شلیک گلوله تفنگ AK-۴۷ که در بین رایج‌ترین سلاح‌های گرم جهان است، از بسیاری از تفنگ‌های دیگر کمتر است (۲۵۸۰ کیلومتر بر ساعت)؛ ولی از آنجا که یک سلاح اتوماتیک است، به شکل مداوم و تا زمانی که ماشه آزاد شود شلیک می‌کند و می‌تواند تا ۶۰۰ گلوله در دقیقه شلیک نماید.

کاهش سرعت گلوله بعد از شلیک

طبق گفته والکات، بلافاصله بعد از آنکه گلوله از دهانه تفنگ خارج می‌شود، سرعت آن کم خواهد شد. به این دلیل که طبق قانون اول نیوتن، یک شی در حال حرکت، به حرکت خود ادامه خواهد داد، مگر آنکه یک نیروی خارجی روی آن اثر بگذارد. از جمله نیرو‌هایی که بعد از شلیک گلوله، روی آن تاثیر می‌گذارند، می‌توان به مقاومت هوا، جاذبه و حرکت ژیروسکوپی اشاره کرد. با گذر زمان، دو عامل اول، بر تمایل گلوله برای ماندن در حالت مارپیچ ثابت غلبه کرده و گلوله شروع به غلتیدن خواهد کرد. تمام گلوله‌ها، دارای ضریبی به اصطلاح بالستیک هستند که توانایی آن‌ها را برای غلبه بر مقاومت هوا و حرکت روبه جلو و همچنین عوامل معادله در جرم گلوله، مساحت، ضریب درگ (معیار اثربخشی شکل گلوله در کاهش مقاومت هوا)، چگالی و طول تعیین می‌کند. هرچه ضریب بالستیک بالاتر باشد، گلوله در حرکت و پیشروی در هوا بهترعمل خواهد کرد.

والکات ادامه داد: «اما زمان زیادی طول نمی‌کشد تا گرانش و کشش هوا، وارد عمل شده و از سرعت گلوله بکاهند. پس گلوله برای مدتی به مسیر مستقیم خود ادامه می‌دهد و بعد تدریجا شروع به افت کرده و نسبت به محیط اطراف و فاکتور‌های موجود حساس می‌شود.»