La balistique extérieure a pour but d'étudier la trajectoire et le comportement d'un projectile ayant lieu de la sortie du canon à l'impact. Par la mise en œuvre de dispositifs, on peut photographier un projectile en vol, ce qui permet d'étudier précisément non seulement la vitesse mais sa position et son orientation et même les ondes de choc qu'il produit. Cependant, cette science est très peu utilisée par les experts en balistique, uniquement pour déterminer la position du tireur et ainsi trouver les douilles.
La trajectoire de la balle dépend de la direction, et donc de la position du tireur, et de la distance du tir mais aussi des rebonds possibles. Il est possible de déterminer la place du tireur (donc en même temps la trajectoire de la balle) grâce aux balles et douilles retrouvées sur la scène de crime et grâce, si aucune balle n'est retrouvée, à l'orientation des plaies qui ont été causées par la balle en percutant le corps. Les experts se servent de lasers et cordes fines pour recréer les trajectoires sur la scène du crime, puis utilisent un logiciel de reconstitutions virtuelles pour « revivre » la scène. L'étude des ricochets est néanmoins toute aussi importante pour reconstituer correctement la scène du tir. En effet il faut considérer l'angle d'incidence du tir (angle à laquelle la balle percute sa cible), l'angle du ricochet, l'angle critique du ricochet (la valeur maximale d'angle d'incidence pour laquelle le projectile va ricocher), l'angle de déviation (négligeable à courte distance) et la pénétration dans la cible.
Nous pouvons donc aussi d'évaluer la distance séparant le criminel et sa victime lors du tir en étudiant les plaies, présentant des grains et des paillettes de poudre plus ou moins gros, caractéristiques de cet éloignement. Ensuite les résultats sont confirmés, ou non, par des tirs expérimentaux menés en laboratoire.
La vitesse d'un projectile est mesurée par le chronographe balistique, travail autrefois rempli par la pendule balistique. Il est composé d'un bloc calculateur principal relié à au moins 2 portiques distants d'une longueur établie délimitant autant de plans que la trajectoire doit traverser aussi perpendiculairement que possible. Le radar de mesure balistique est aussi un instrument dont les fonctions sont semblables.
Expérience matérialisant la trajectoire d'un balle dans l'air :
| trajectoire de la balle tirée dans l'air et dans le vide |
Matériel : - un tube à essai et son bouchon
- de acide chlorhydrique a 5mol/L
- de la poudre de zinc
- des lunettes de protection
- un porte-tube
- une spatule
- des gants et des lunettes de protection
Protocole de l’expérience :
Placer dans un tube à essais de la grenaille de zinc et ajouter quelques mL d’une solution d’acide chlorhydrique (concentration 5 mol / L environ). Mettre le bouchon sur le tube à essai puis poser le tube dans le porte-tube en faisant en sorte qu'il soit incliné. Observer la trajectoire de celui-ci.
Observations :
Observations :
Après avoir placer dans le tube la grenaille de fer et l'acide chlorhydrique, on observe un dégagement de gaz. Lorsqu'on place le bouchon sur le tube, le gaz se concentre et créer une pression, ce qui, au bout de quelques secondes, va permettre l'éjection brusque et rapide du bouchon (cf. vidéo).
Dans cette expérience, et en comparaison avec une arme à feu, le bouchon représente la balle, le tube à essais est le canon, et le mélange acide chlorhydrique + grenaille de zinc représente la poudre.
Cette expérience nous montre clairement que la trajectoire d'un projectile est parabolique. Elle dépend de son environnement (dans l'air ou dans le vide). Dans le premier cas, cette trajectoire est petit à petit atténuer à cause des frottements de l'air. Mais les conditions climatique rentrent aussi en jeu. Elle ne sera donc pas la même par beau temps que par temps pluvieux par exemple.
Hormis ces conditions environnantes, le trajet du projectile peut être affecter par :
-la quantité de poudre utilisée,
-le diamètre, le poids et la grandeur totale du projectile,
-la longueur et les dimensions intérieures du canon.
Approche mathématique de la balistique :
Tableau:
Application numérique :
pour un pistolet de petit calibre Vo = 300m/s et d = 25m, on a :
t = 25 / 300
t = 0.83sLa balle tirée subit 3 forces :
- son poids
- le frottement de l'air
- la poussée d'Archimède (c'est la force verticale orienté vers le haut exercé sur un objet)
Si la poussée d'Archimède n'est pas prise en compte, l'accélération est alors égale à celle de la pesanteur.
Si le frottement de l'air est négligé, on obtient alors un mouvement uniformément accéléré car l'accélération est constante.
Enfin s'il n'y a ni frottement de l'air ni poussée d'Archimède, la trajectoire de la balle n'est plus parabolique mais devient elliptique, comme celle d'un satellite.Un tireur va avoir des résidus de tir sur la main qui tenait l'arme, sur ses vêtements... Nous avons vu précédemment que quand le percuteur touche l'amorce, une détonation et une explosion se créent à intérieur de la douille, il y a donc un échappement de gaz, la police peut donc faire un prélèvement sur les mains des suspects pour déterminer s'ils retrouvent les mêmes gaz sur les mains ce qui prouveraient qu'ils aient pu tirer cette balle. Les résidus sont volatiles et peuvent se transférer sur la peau de toute personne ayant été en contact avec l'arme, même après un certain temps.
