Viên đạn bay nhanh cỡ nào?

Siêu nhân bay "nhanh hơn một viên đạn siêu tốc" và những đoàn tàu "viên đạn" lao vút qua các thành phố với tốc độ ngoạn mục. Những sự so sánh trên cho thấy tốc độ khủng khiếp của một viên đạn sau khi được khai hỏa. Tuy nhiên, tốc độ bay chính xác của một viên đạn lại là điều mà chưa nhiều người biết tới. Vậy một viên đạn bay nhanh cỡ nào?

Về cơ bản, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của viên đạn khi nó được bắn ra từ súng. Các yếu tố này được chia thành hai loại: đạn đạo bên trong - bao gồm loại thuốc phóng, trọng lượng của viên đạn, hình dạng và chiều dài của nòng súng. Trong khi đó, đạn đạo bên ngoài gồm các yếu tố tác động lên viên đạn khi nó di chuyển trong không khí, bao gồm trọng lực, gió và quỹ đạo bay.

Cả hai đều có thể xếp vào một loại thứ ba, gọi là đạn đạo pha cuối, mô tả hoạt động của viên đạn khi chạm mục tiêu.

Theo nhà khoa học pháp y Michael Haag, đạn gồm một đoạn mồi có tác dụng đốt cháy thuốc phóng khi bị chốt bắn của súng tác động lên. Quá trình đánh lửa này tạo ra áp suất đẩy viên đạn về phía trước. Hầu hết các viên đạn đều được chế tạo bằng kim loại nặng như chì, được bọc ngoài bằng đồng thau hoặc đồng đỏ, vì khối lượng của chúng giúp viên đạn giữ được động lượng.

Để minh họa cho điều trên, Haag nêu ra một ví dụ khi bạn ném một quả bóng bàn và một quả bóng gôn: Cả hai đều rời khỏi tay bạn ở cùng một tốc độ, nhưng khối lượng của quả bóng gôn khiến nó di chuyển xa hơn.

Ở đây, thuốc súng ngay khi bắt lửa sẽ cháy rất nhanh, tạo ra khí gas đẩy viên đạn di chuyển trong nòng súng. Khi viên đạn di chuyển về phía họng súng, nó sẽ cọ xát vào thành nòng súng, gây ra một số ma sát. Tuy nhiên, chính những khẩu súng có nòng súng dài hơn sẽ khiến viên đạn có tốc độ bay nhanh nhất.

"Nòng súng thực sự là yếu tố hạn chế lớn nhất về tốc độ. Nòng súng càng dài thì khí càng có nhiều khoảng cách để tăng vận tốc và viên đạn rời khỏi nòng càng nhanh", Stephanie Walcott, nhà khoa học pháp y tại Đại học Virginia Commonwealth cho biết.

Vì lý do này, súng trường có xu hướng tạo ra viên đạn tốc độ cao nhất. Súng trường được thiết kế để sử dụng ở khoảng cách xa và một viên đạn bắn ra từ súng trường có thể bay xa tới 2 dặm (3,2 km). Để đạt được những phát bắn này, đạn súng trường được thiết kế có tính khí động học, khiến chúng dài hơn, mỏng hơn và nặng hơn đạn súng ngắn. Các nhà sản xuất súng đôi khi thêm các đường gờ xoắn ốc vào bên trong nòng súng để viên đạn xoay tròn, giúp ổn định đường bay ngang của nó.

Những đặc điểm nói trên cho phép đạn súng trường, chẳng hạn như đạn của khẩu Remington 223, rời khỏi đầu nòng với tốc độ lên tới 2.727 mph (4.390 km/h). Tốc độ này đủ nhanh để vượt qua khoảng cách 11 sân bóng đá trong một giây. Để so sánh, một viên đạn từ súng ngắn Luger 9mm sẽ di chuyển được một nửa khoảng cách đó với tốc độ lên tới 1.360 mph (2.200 km/h).

Với những khẩu súng trường phổ biến bậc nhất thế giới như AK-47, viên đạn sau khi rời khỏi họng súng không bay nhanh hơn nhiều loại súng trường khác, với sơ tốc đầu nòng khoảng 1.600 dặm/giờ (2.580 km/giờ). Tuy nhiên, vì là vũ khí tự động nên khẩu súng bắn liên tục cho đến khi nhả cò và có thể bắn ra tới 600 viên mỗi phút.

Tất nhiên, tốc độ của viên đạn cũng phải chịu các giới hạn của vật lý. Ngay khi viên đạn rời khỏi họng súng, nó đã bắt đầu giảm tốc độ. Đó là bởi vì, theo định luật thứ nhất của Newton, một vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động trừ khi bị tác dụng bởi ngoại lực. Trong số các lực tác dụng lên viên đạn khi nó được bắn ra có lực cản không khí, trọng lực và chuyển động hồi chuyển. Theo thời gian, hai yếu tố đầu tiên tác động mạnh tới xu hướng duy trì trạng thái xoắn ốc ổn định của đạn, khiến viên đạn bắt đầu rơi xuống.

Tuy nhiên, bản thân các viên đạn đều sở hữu một thông số được gọi là hệ số đạn đạo. Theo đó, hệ số này xác định khả năng vượt qua sức cản không khí và bay về phía trước của chúng, vốn được xác định dựa trên khối lượng, diện tích, hệ số cản của viên đạn (thước đo hiệu quả của hình dạng viên đạn trong việc giảm sức cản không khí), mật độ và chiều dài. Hệ số đạn đạo càng cao thì viên đạn có khả năng xuyên không khí càng tốt.

"Nhưng rất nhanh, trọng lực và lực cản không khí sẽ bắt đầu tác động và làm viên đạn chậm lại. Viên đạn sẽ bay rất thẳng trong một khoảng thời gian, trước khi bắt đầu rơi xuống và trở nên dễ bị môi trường xung quanh tác động", chuyên gia Walcott cho biết.

Tham khảo Live Science