Il rinculo delle armi da fuoco leggere

Al momento dello sparo chi impugna l'arma riceve l'urto di questa sulla spalla (arma lunga) o sulla mano (arma corta), urto più o meno forte a seconda di svariate circostanze.
L'urto è una conseguenza diretta della legge fisica della conservazione dell'impulso. Prima dello sparo, quando arma e proiettile sono in stato di quiete, l'impulso del sistema è eguale a zero. Con lo sparo il proiettile e la colonna di gas di sparo che lo seguono, acquistano un certo impulso nella direzione dello sparo, impulso che viene compensato da un eguale impulso diretto nell'opposta direzione e, quindi, verso il tiratore, che ne subisce gli effetti. L'impulso del proiettile è dato dalla formula in cui mp indica la massa del proiettile in grammi e Vo la velocità del proiettile in m/s; l'impulso viene espresso in Newton per secondo.
La colonna dei gas ha una velocità che è eguale a zero sul fondello del bossolo ed eguale alla velocità del proiettile alla base di esso. Al centro avrà quindi una velocità intermedia, pari alla metà della velocità del proiettile. La massa dei gas sarà eguale alla masse della polvere e perciò l'impulso relativo sarà dato da
in cui mp indica la massa della polvere.
Unificando le due formule avremo che l'impulso complessivo (impulso di bocca) sarà dato da

Quando il proiettile esce dalla bocca dell'arma, i gas si espandono con una velocità (Velocità di Lavalle) ricavabile dalla formula approssimativa

in cui Po è la pressione alla bocca, Vc il volume interno della canna e del bossolo, in mm³ e mg la massa della polvere.
Ecco una tabella di dati sperimentali In sostanza, ai fini pratici, si può assumere che in un'arma corta la velocità dei gas sia 600-900 m/s e in un'arma lunga 700-800 m/s
Di conseguenza l'arma subirà un ulteriore impulso successivo dato da
L'impulso totale retrogrado sarà quindi dato da

Per azione di questo impulso l'arma acquista una velocità (teorica) all'indietro data da

Vr = I / ma

in cui ma è la massa dell'arma in grammi. Detto in parole povere, per i non matematici, se il proiettile pesa 100 volte meno dell'arma, mentre il proiettile se ne va in una direzione con la velocità sua propria, l'arma viene sparata nella direzione contraria ad una velocità cento volte inferiore.
Questa velocità però poco ci dice sul rinculo, rispetto a cui è più importante l'energia cinetica del sistema.
Combinando assieme la formula per l'energia cinetica, data da 1/2 * m* v², con la formula che esprime Vr, si ottiene che l'energia cinetica del rinculo, in Joules, sarà data da

Questo è l'aspetto puramente fisico-matematico che non riesce a descrivere la sensazione soggettiva del rinculo. L'assorbimento di una certa energia implica la dissipazione di questa energia sotto forma di lavoro e non è possibile stabilire a priori in quale modo l'arma verrà "frenata" dal corpo del tiratore. Quanto più lunga la frenata, tanto minore la sensazione di rinculo, in rapporto inversamente proporzionale. Ad esempio il calciolo di gomma e l'imbottitura della giacca aumentano lo spazio di frenata e diminuiscono proporzionalmente la forza del rinculo. Se l'arma viene saldamente impugnata o appoggiata alla spalla, viene a formare un tutt'uno con la mano o con la spalla e il valore di ma non sarà dato solo dal peso dell'arma, ma anche da quello della parte del corpo interessata, e la sensazione di urto sarà minore.
A complicare le cose interviene l'ulteriore fenomeno dell'impennamento dell'arma.
Per esigenze costruttive in quasi tutte le armi la canna è situata sopra il baricentro dell'arma; perciò al momento dello sparo e con l'inizio del movimento del proiettile, l'arma acquista un movimento rotatorio attorno al baricentro, che tende a spostare la bocca della canna verso l'alto e continua anche dopo che il proiettile ha lasciato la canna. Nelle armi corte questo movimento rotatorio può dare una sensazione più spiacevole del rinculo vero e proprio. Nelle armi a canne giustapposte vi può essere anche un movimento laterale, dalla parte della canna con cui si è sparato.
Quindi l'energia del rinculo si scompone in due parti riferibili al movimento retrogrado e al movimento rotatorio e la prevalenza dell'una o dell'altra dipende, in parte, anche dal comportamento del tiratore. Se egli controlla bene l'impennamento, tanto più forte sentirà l'urto dell'arma; tanto più egli lascia libera l'arma di impennarsi, tanto minore sarà l'urto.
Ciò spiega come la struttura meccanica dell'arma possa influire sul rinculo: una giusta distribuzione delle masse, un corretto angolo tra canna e impugnatura, determinano la diversa ripartizione delle energie, secondo le necessità ed i gusti del tiratore. La presenza nell'arma di molle e masse in movimento che contribuiscano a dissipare l'energia del rinculo, servono anch'esse da "freno", abbreviando la frenata complessiva. Anche il fisico del tiratore fa la sua parte: la persona corpulenta che impugna l'arma saldamente aggiungerà al sistema una maggior massa muscolare e i maggiori spessori di tessuto molle funzioneranno da cuscinetto ammortizzante aggiuntivo.
Da quanto esposto si ricava che si può influire sul rinculo in vari modi.
Prima di tutto è ovvio che se si diminuisce l'energia della cartuccia (cioè la velocità iniziale del proiettile), diminuirà anche il rinculo; se non si vuole diminuire l'energia della cartuccia si dovrà:
    - aumentare la massa dell'arma; il rinculo, in tal caso, diminuirà in modo inversamente proporzionale;
    - diminuire la massa del proiettile; ferma restando la velocità iniziale l'impulso del proiettile è proporzionale alla radice quadrata del rapporto tra le due masse e quindi piccole diminuzioni di peso del proiettile influiscono molto sul rinculo. In parole più semplici: il 10% di peso dell'arma in più, comporta una diminuzione del rinculo del 10%; un aumento del peso del 10% del peso del proiettile ferma la sua velocità) o un aumento del 10% della velocità, fermo il peso, comporta un aumento del 20% del rinculo.
In secondo luogo si possono utilizzare come freno gli stessi gas di sparo mediante l'impiego di freni di bocca o di compensatori: se diretti all'indietro mediante opportuni intagli nella canna, per compensare il loro impulso retrogrado, se diretti verso l'alto per compensare il movimento di impennamento.
Al di fuori di queste considerazioni tecniche non è possibile fare affermazioni affidabili, anche se molti tiratori giurano su soluzioni personali, che però sono altamente soggettive. Si consideri ad esempio che molti tiratori sono portati a considerare più forte il rinculo quando lo sparo è più rumoroso del solito. In effetti un forte rumore influisce sul rinculo solo se deriva dal fuoco di bocca (accensione dei gas fuori dell'arma) che aumenta l'effetto "razzo".
Si è anche riscontrato che al poligono di tiro il rinculo viene sentito molto più forte che non sul campo di caccia perché al poligono il tiratore si concentra sul tiro e si attende il rinculo; in caccia il tiratore pensa solo al selvatico.
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Bibliografia
Beat P. Kneubuehl, Geschosse, Zurigo 1994
Lampel-Marhold, Waffenlexikon, Monaco 1994
J. Hatcher, Hatcher's Notebook, Harrisbourg 1966