14/11/18 Balistique.docx 1/4
NOM : ... Prénom : ... Classe : 2nde …
2nde Thème : Investigation policière MPS
Physique La balistique Séance n°3
I. Fonctionnement et évolution des armes à feu (45 min maximum)
Avant de nous intéresser aux projectiles et aux douilles retrouvées sur la scène de crime, nous allons voir comment fonctionne une arme moderne et comment elles en sont arrivées là.
A l’aide de la vidéo de Superscience sur la balistique (https://www.youtube.com/watch?v=LzZVOLoHSkM ) et des documents 1-2-3-4, faire une synthèse personnelle de 20 lignes (à 10% près) sur les armes à feu. Les termes mousquet, revolver, fusil, canon rayé, munition, balles à tête creuse ou à tête plate doivent apparaitre.
II. Le mouvement d’une balle 1. Vitesse moyenne d’une balle
Un fusil est une arme beaucoup plus puissante qu’un pistolet. En effet, les balles sont projetées, en moyenne, à une vitesse de 1 000 m/s. Ils sont utilisés essentiellement pour des tirs à longue distance.
Données :
Vitesse = distance / temps
Temps de réaction moyen d’un humain 0,3 secondes 1.1. Quelle est la vitesse moyenne d’une balle de fusil en km/h ?
1.2. Si une cible se trouve à 200 m, combien de temps mettra une balle pour l’atteindre ? 1.3. Si un tireur réagit à un stimulus, combien de temps mettra-il à toucher la cible ? 2. Trajectoire
Nous disposons de la vidéo de l’émission Mythbuster© : « Un coup de feu ralenti à l'extrême 73 000 images / seconde » dont nous avons extrait « tir 100.avi » qui s’intéresse uniquement à la sortie de la balle hors du canon.
2.1. Quelles sont les forces subies par la balle lors de son mouvement ? 2.2. Pourquoi sont-elles négligeables sur une courte distance dans l’air ?
2.3. Quelle est alors la trajectoire de la balle sur une courte distance ? (Rectiligne ou curviligne) 3. Vitesse
3.1. La vidéo nous indique que la balle possède une vitesse de 1 200 ft/s. Chercher un convertisseur et donner cette vitesse en m/s puis en km/h.
A l’aide du logiciel Aviméca et de « tir 100.avi », répondre aux questions suivante :
Le projectile fait 9,01 mm de long.
3.2. Mesurer la durée entre le 1er et le dernier pointage : t = ………
3.3. Mesurer la distance parcourue par la balle entre le 1er et le dernier pointage : d = ……… m 3.4. Calculer la vitesse sur la capture vcap = ………
3.5. La vitesse réelle de capture fait que la vitesse mesurée doit être multipliée par 7 300 (accélérée 73 000 fois et 10 images / secondes)
vitesse réelle : vréelle = vcap 7 300 = ……… m/s = ……… km/h 3.6. Comparer la vitesse expérimentale à la valeur théorique.
14/11/18 Balistique.docx 2/4
III. Retrouver l’arme du crime
Nous avons retrouvé un projectile sur une scène de crime ainsi que sa douille (munition 1). Nous avons saisi 2 armes chez des suspects.
Suspect A (munition 2) Suspect B (munition 3)
Pistolet semi-automatique Beretta 92 F utilisé par l'armée américaine.
Pistolet semi-automatique Sig Sauer SP2022 utilisé par la police nationale
Lors du coup de feu, la douille subit le coup du percuteur, puis le projectile subit les chocs dans le canon puis sur la cible. Cela laisse des dommages : déformations et rayures.
Des tirs ont été effectués avec ces 2 armes afin de comparer l’état des munitions à celui de la scène de crime
Nous disposons d’une caméra sur support, d’un palmer ainsi que du logiciel Mesurim.
Vous allez devoir comparer les douilles 2 et 3 à la douille 1, puis les projectiles 2 et 3 au projectile 1.
1. Analyse de la douille
1.1. A l’aide du palmer, mesurer la taille de la munition, quel est le calibre de l’arme utilisée ? Correspond-il aux calibres des 2 armes suspectes ?
1.2. Regarder à présent les traces laissées sur les douilles par le percuteur. Sont-elles identiques ? Est-ce concluant ?
2. Analyse du projectile (si vous avez le temps)
A l’aide du logiciel Mesurim et de la caméra prendre des photos des projectiles et les comparer 2 à 2.
2.1. Calculer et comparer leur pas (angle entre l’axe de symétrie du projectile et les rayures) 2.2. Est-ce concluant ? Quelle est l’arme du crime ?
14/11/18 Balistique.docx 3/4
DOCUMENTS
Document 1. : Fonctionnement d’une arme à feu actuelle
La munition L’arme à feu
Lorsque l’on appuie sur la détente, la gâchette relâche le chien qui va alors frapper le percuteur. Celui-ci vient alors percuter l’amorce de la munition démarrant la propulsion de l’ogive en enflammant la poudre. La douille est éjectée puis remplacée par une nouvelle munition.
Document 2. : Différents types d’arme
Il existe de nombreux type d’armes, chacun ayant une utilisation et des capacités différentes
Les revolvers (comme le colt python) et les pistolets (comme le Beretta 92) sont des armes de poing, ils contiennent peu de munitions (de 6 à 15) et ont une portée pratique d’environ 50m. Les pistolets éjectent leurs douilles, les revolvers, non.
Les pistolets mitrailleur ou mitraillettes (comme le MP5 ou l’Uzi) possèdent plus de munitions (de 20 à 30), ont une cadence de tir supérieure, car automatique et une portée pratique plus grande (environ 100m).
Les fusils d’assaut, catégorie dont fait partie la célèbre Kalachnikov AK47 (extrêmement fiable et bon marché) ont une portée pratique d’environ 200m et une capacité de munition supérieure à 30 balles.
Les fusils à lunette (comme le Remington 700) sont utilisés par les snipers, ils possèdent une petite capacité de munition (8 à 15) mais une très grande portée (de 800m à 1800m) le record étant détenu depuis 2009 par le Caporal Craig Harrison avec 2475m.
Les Mitrailleuse comme le PKM utilisent le même mécanisme que les fusils d’assaut mais adapté à des munitions plus puissantes
Les armes à longue portées présentent un défaut de taille concernant la précision, en effet, une balle (comme tout corps) est soumis à l’attraction terrestre (son poids) et est donc attirée vers le sol (d’autant plus si la balle est d’un gros calibre). La trajectoire ne sera donc pas une droite mais une parabole… Sans compter les effets du vent.
14/11/18 Balistique.docx 4/4
Document 3 : Evolution des armes à feu
En Chine, la poudre noire sert à lancer des projectiles à partir de tiges de bambou vers 1200. Son emploi se généralise durant les sièges et sur mer pendant la guerre de Cent Ans (1337-1453). Les premiers canons de fer forgé ont du mal à rivaliser avec les catapultes…
Cependant, dès la fin du XIVe siècle, les premiers canons à main apparaissent. Bâtons à feu, traits à poudre…
servent à effrayer les montures des chevaliers. La couleuvrine puis l'arquebuse à mèche (avec crosse et détente pour la mise à feu) annoncent le mousquet (1521)
Ces armes ne sont pas précises, en effet, les « balles » (qui sont simplement des billes de plomb) ont tendance à dévier de leur trajectoire même sur de courtes distances, de plus, elles sont difficiles à recharger et s’encrassent
facilement, ce qui risque de les faire exploser…
La première grande évolution se fait par hasard : Les
armuriers créent de petites rainures sur le canon de l’arme afin que les résidus de poudre s’échappent plus facilement… Ces canons rayés (affiches de James Bond) ont eu un effet inattendu : ils stabilisèrent la trajectoire de la balle, en la faisant tournoyer sur elle-même… c’est l’invention de la carabine. Le tireur vise mieux, mais la cadence de tir est d’environ 1 balle minute.
La deuxième grande évolution se joue sur la cadence de tir. Le chargement de l’arme se fait alors par la culasse et non plus le canon, la cadence est alors doublée. Enfin, l’invention du chargeur permet de tirer jusqu’à 9 coups en quelques secondes sans être rechargée. Les armes actuelles ont gardées ces 2 évolutions.
Document 4 : Les munitions
La douille constitue le récipient pour la poudre et le dispositif d’allumage. Elle est souvent en laiton, car cet alliage a la capacité de se déformer plastiquement sans se rompre. Elle peut également être en aluminium, en acier
recouvert de cuivre ou de nickel ou simplement en cuivre.
On observe de nombreuses formes de culot pour les douilles des les armes de poing et armes d’épaule.
Pour les cartouches de carabines ayant une charge de poudre assez importante on utilisera une douille à culot renforcé (1).
Pour les armes automatiques, l’extracteur va venir agripper la douille à la gorge et la ramener en arrière.
Douille à bourrelet réduit (2) et à gorge (3).
Pour des revolvers. Le bourrelet de la douille va taper contre le barillet de l’arme, l’empêchant ainsi de se déplacer vers l’avant lors de la percussion Douille à demi- bourrelet (4) et à bourrelet (5)
Les projectiles peuvent être classés en deux catégories : Les projectiles homogènes (une seule matière) et les projectiles chemisés (ex. noyau en plomb avec chemisage cuivre).
La forme de l’ogive a également une grande importance :
Tête plate : Le projectile travers la cible et cause peu de dégâts
Tête creuse : Ces projectiles sont conçus pour faire le plus de dégât possible dans le corps de la cible, mais surtout d’éviter tout
dommage collatéral (le projectile ne doit pas ressortir de sa cible).
