1.2. Balística

Para que possamos compreender os efeitos dos projéteis em seres humanos, é necessário que retrocedamos ao momento do disparo da arma. No momento do tiro, diferentes princípios da física se fazem presentes, desde o disparo da arma até o impacto do projétil no alvo. Se os efeitos do impacto dos projéteis em alvo humano pertencem à biologia, como veremos, os fenômenos ocorridos neste meio tempo pertencem a uma parte da física que já é conhecida há muito tempo: a mecânica (mais especificamente a cinemática, parte da mecânica que estuda os movimentos).

Dentro da área de estudos da cinemática, a balística (que estuda o movimento dos corpos e projéteis no espaço) é o tema atual de nosso interesse, uma vez que estudaremos o projétil [1] em seu percurso até o alvo. A balística, para fins didáticos, é dividida quase unanimemente pelos autores especializados em interna, externa e terminal [2] . Na verdade, este ensaio tem mais a ver com a balística terminal, mas é quase impossível compreender a extensa gama de fenômenos que ocorrem no alvo humano sem passarmos, ainda que brevemente, pelas duas primeiras.

1.2.1. Balística interior

É sabido que as armas de fogo utilizam a pressão dos gases resultantes da queima da pólvora para arremessar um projétil no espaço. Até aí, nenhuma novidade. Mas o que realmente ocorre no interior da arma, e porquê os projéteis são arremessados desta ou daquela maneira?

De modo geral, a mecânica do disparo pode ser dividida nas seguintes etapas: percussão (uma vez que o cartucho de munição esteja alojado na câmara da arma, a percussão ocorre com o ato de pressionar-se o gatilho, liberando o percussor, que se projeta em direção à espoleta do cartucho, atingindo-a), iniciação da espoleta (a espoleta, ao ser atingida, detona a carga de explosivo contida em seu interior, produzindo uma fagulha que se comunica com a carga de projeção através do orifício existente no alojamento da espoleta), queima da carga de projeção (a carga de projeção, em contato com a fagulha gerada pela espoleta entra em ignição, queimando e gerando uma grande quantidade de gases cujo volume ocupa maior espaço no estojo, acarretando um aumento muito rápido da pressão interna do cartucho. Essa pressão poderia explodir a câmara da arma, caso nenhum componente se deslocasse. Como a pressão é progressiva e gradual, o projétil - ponto mais fraco no sistema - cede e desloca-se, pois é a única saída para a pressão gerada), vôo livre e tomada do raiamento pelo projétil (na maioria das armas, a primeira parte do cano é desprovida de raiamento, sendo que o projétil é forçado, logo após a um curto deslocamento livre, de encontro às raias, e o projétil ganha velocidade e movimento de acordo com o sentido e o passo do raiamento. A pressão dos gases atinge seu pico a poucos centímetros da câmara, no interior do cano, e o projétil continua seu deslocamento); aceleração do projétil no interior do cano (vencida a inércia e a resistência do atrito com o cano, o projétil é impulsionado no interior deste, ganhando velocidade) e saída do projétil (neste momento, o projétil alcança a boca do cano; com a saída do projétil, a pressão cai bruscamente, havendo escapamento dos gases. O estojo vazio, que dilatou no momento do disparo selando a câmara, retorna parcialmente a seu diâmetro original, permitindo sua extração.

Percussão, iniciação da espoleta e queima do propelente. A espoleta do cartucho é percutida e inicia a pólvora no interior do estojo.

Tomada do raiamento pelo projétil e início de seu trajeto no interior do cano. Neste ponto o projétil acelera, obtendo sua velocidade máxima a poucos centímetros da boca do cano da arma.

Saída do projétil. A partir deste ponto, sua trajetória estará sujeita às ações da força da gravidade e da resistência do ar, entre outras.

Como resultado deste conjunto de ações, temos o arremesso do projétil para fora da arma e uma reação, sentida pelo atirador: o recuo da arma [3] . Neste ponto, é necessária uma observação: as etapas descritas não se aplicam a todo tipo de arma. Algumas regras estabelecidas para armas de alma raiada não são válidas para as armas de cano de alma lisa, como as espingardas. Nestas, as variáveis diferem, pois os cartuchos são estruturalmente diferentes. Por exemplo, a inexistência de raiamento no cano destas armas faz com que a resistência ao deslocamento do projétil seja quase nula.

O recuo, entretanto, é comum a ambos os tipos de arma.

É interessante observar que a quantidade de energia desenvolvida por um projétil de arma curta é aproximadamente igual à energia transferida por uma bola de "baseball". [4] Mais tarde veremos que uma das grandes falácias quanto ao poder de incapacitar de um projétil é a teoria do "choque neurogênico", ou "knock-down power" (literalmente, "poder de nocautear"). A energia de um projétil não é suficiente para derrubar um homem, como freqüentemente observamos no cinema. Se fosse, derrubaria também o atirador, como conseqüência da lei da física denominada "ação e reação", motivo do recuo sentido pelo atirador.

Com a percussão, iniciação e queima da pólvora no interior do cartucho, necessários ao tiro, há o aumento da pressão no interior do cartucho. As diferentes combinações entre massa (peso) de projéteis e quantidade de propelente (pólvora) determinam, no momento do disparo, uma quantidade maior ou menor de pressão na câmara da arma. Esta pressão (medida por uma unidade internacional denominada CUP - "Cooper Units of Pressure" -) e a conseqüente aceleração do projétil que causa, é responsável em grande parte pelos efeitos do projétil no alvo.

Apenas como ilustração, armas e munições confiáveis seguem os padrões determinados pela SAAMI ("Sports Arms and Ammunitions Manufactures Industries), órgão norte-americano que estabelece tais padrões. Assim, armas de fabricantes idôneos seguem os padrões da SAAMI no sentido de observarem as pressões máximas de trabalho de armas e munições. Os conhecidos designativos "Magnum" ou "+P", por exemplo, indicam faixas de pressão para determinados cartuchos de armas de fogo. A tabela a seguir, indica os padrões SAAMI para  alguns calibres de uso policial.

1.2.2. Balística Exterior

Após o projétil deixar o cano da arma, passa a pertencer ao ramo de estudos da balística externa. Os fenômenos ocorridos a partir daqui passam a ter influência direta na trajetória do projétil até seu ponto de impacto no alvo.

Devido à grande velocidade da maioria dos projéteis modernos de armas de fogo, a resistência do ar detém essencial importância, uma vez que atua na frenagem do projétil. Se a trajetória fosse dividida em vários segmentos, e fosse aferida em cada segmento a energia cinética (força viva) desenvolvida pelo projétil, obteríamos diferentes valores de velocidade para cada um deles, em virtude da resistência do ar.

A força de atração exercida pela gravidade também possui influência direta sobre o projétil, assim como sua massa e densidade, o diâmetro de sua seção transversal, seu perfil e sua estabilidade, entre outros fatores.

1.2.2.1. A trajetória do projétil

Trajetória é o caminho percorrido pelo projétil desde o momento em que deixa a arma até seu impacto contra o alvo. Quanto à trajetória real do projétil na atmosfera, é importante relembrar o que foi ensinado por Eraldo Rabello [5] :

a. Conservará melhor a velocidade e terá maior alcance, a princípio, o projétil de maior massa;

b. Considerados projéteis de igual massa, conservará melhores condições de vencer a resistência do ar o de maior densidade;

c. Considerados dois projéteis de igual massa e densidade, vencerá com melhor eficiência a resistência do ar, aquele que oferecer menor superfície de seção transversal;

d. Entre dois projéteis de igual massa, densidade e seção transversal, o formato do mesmo definirá a resistência a ser vencida;

e. Quanto maior a velocidade do projétil, maior será a resistência do ar que o mesmo terá de vencer;

f. Por influência da ação da gravidade, o projétil perde velocidade no ramo ascendente de sua trajetória, tendendo a recuperá-la no ramo descendente. Porém a resistência do ar atua sobre o mesmo desde o instante inicial de seu deslocamento até sua parada, retardando-o. A velocidade do projétil em sua queda é sempre menor que sua velocidade inicial;

g. Devido à atmosfera não ser um meio homogêneo, apresentando diversas densidades, o deslocamento de um projétil será tanto mais fácil quanto mais afastado estiver do centro da terra.

A trajetória do projétil sofre influência de outros elementos, que acabam por causar um certo desvio nesta trajetória (como a deriva, desvio lateral do projétil em relação a seu eixo de trajetória). O vento, por exemplo, pode ser um grande fator externo de deriva nos tiros à longa distância (como os tiros de sniper, por exemplo). A deriva pode se dar, entretanto, também por fatores intrínsecos aos projéteis. Isto ocorre devido aos movimentos secundários do projétil, observados em especial nas armas de cano de alma raiada. As raias do cano imprimem ao projétil um movimento de rotação em torno de seu eixo de simetria. Este movimento tende a ser desviado transversalmente ao eixo, no sentido da rotação aplicada. Este desvio determina uma deriva lateral, tanto maior quanto maior for a distância entre a arma e o alvo a ser atingido.

Para a correção da deriva (e para outras também) é que as armas possuem aparelho de pontaria dotado de regulagem lateral. Considera-se que, quanto maior for o ângulo formado entre o cano da arma e a horizontal do solo, mais distante será o ponto de chegada do projétil. Esta regulagem se faz especialmente necessária nos tiros efetuados a médias e longas distâncias (não muito importante para os tiros realizados em distância de combate - de sete a dez metros).

Outro fator de grande importância na trajetória do projétil é a sua forma. No início da história das armas de fogo, o formato dos projéteis era geralmente esférico, que cumpria bem suas funções nas baixas velocidades em que eram disparados. Com o passar dos anos e com o aumento da velocidade, este formato demonstrou não ser muito eficiente, por suas fracas propriedades balísticas. Foram desenvolvidos então projéteis de formato alongado, cilíndricos, cônicos e ogivais. Entretanto, as primeiras armas não possuíam cano raiado, e mesmo estes projéteis alongados atingiam o alvo de forma não muito precisa, pois facilmente se desequilibravam, quer por força da gravidade, ou por força do atrito com o ar, possuindo, apenas, um movimento de translação, determinado pelo eixo de seu deslocamento.

Com a introdução do raiamento ao cano das armas de fogo, estas passaram a imprimir um movimento secundário ao projétil, em torno de seu eixo de deslocamento: a rotação, tanto maior quanto menor for o passo do raiamento. [6] Nas armas longas, o comprimento do cano possibilita ao projétil efetuar várias revoluções em torno de seu eixo. Nas curtas, porém, o cano possibilita apenas uma fração de passo.

A rotação é a grande responsável pela estabilização do projétil em seu deslocamento, e mesmo nas porções iniciais da penetração no alvo humano.

1.2.2.2. Velocidade dos projéteis

A velocidade máxima do projétil é obtida um pouco além da boca do cano da arma, em virtude de a pressão dos gases estar, ainda, atuando sobre o mesmo. A partir daí ele passa a perder velocidade, devido a inúmeros fatores, como a resistência do ar. É importante observar que existem munições supersônicas e subsônicas; as primeiras possuem velocidade maior que a do som (340 m/s), as segundas, menor.

Os primeiros projéteis, por serem esféricos, possuíam um desempenho baixo em sua trajetória. O efeito da resistência do ar era o principal fator de alteração na trajetória, e o projétil deslocava no ar com grande dificuldade.

Os projéteis ogivais, comuns nos cartuchos de munição de armas curtas, já possui um desempenho balístico aperfeiçoado, se o compararmos ao projétil esférico. Sua base, entretanto, causa um grande "arrasto", que pode ser visto nesta imagem, e sua ponta empurra o ar à frente de modo não muito eficaz.

Os projéteis do tipo "boat tail", típicos dos fuzis, por terem um formato de base mais aerodinâmico, diminuem o arrasto, mantendo trajetória estável a longas distâncias. Note como a forma da ogiva (afilada) corta o ar, diminuindo sua resistência.

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