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TPE2019-01-13T21:02:33+00:00

Introduction

La balistique est une science qui étudie les mouvements d’un corps lancé dans l’espace. La balistique peut s’appliquer à de nombreux domaines comme par exemple celui du sport avec les sports de ballon, ou encore celui de l’aérospatiale avec le lancement des fusées.
Nous nous intéresserons uniquement à la balistique relative aux tirs d’armes à feu modernes.

D’après les définitions courantes, les “sciences exactes” se limiteraient aux mathématiques. En effet, les mathématiques sont un enchaînement de déductions et de principes logiques utilisant des êtres abstraits (nombres, figures géométriques, fonctions et espaces) et les relations qui les lient. Toutes les autres sciences sont qualifiées d’expérimentales : elles sont considérées comme inexactes puisque les théories sur lesquelles elles s’appuient évoluent constamment et dépendent de nombreux facteurs qui diffèrent selon le milieu.

La balistique étant basée sur des calculs mathématiques, nous pouvons donc légitimement nous demander si la balistique est bien une science exacte.

Après une approche historique de la balistique, nous décomposerons notre étude en 3 parties :

  • Nous débuterons par l’analyse de tous les phénomènes qui se produisent à l’intérieur du canon, à savoir la balistique interne. On analysera également dans ce chapitre la composition d’une balle et le fonctionnement d’une arme à feu moderne.
  • Puis nous nous pencherons sur les calculs de trajectoire et les différents paramètres influençant les tirs. Cette deuxième partie est en lien avec la balistique externe (aussi appelée balistique extérieure). On étudiera le comportement de la balle de la sortie du canon jusqu’à l’impact avec sa cible.
  • Enfin, nous nous intéresserons à l’étude des impacts, à savoir les interactions d’un projectile avec sa cible. Il s’agit de la balistique terminale qu’on peut aussi qualifier de balistique lésionnelle quand on étudie les lésions provoquées par le projectile sur les tissus vivants. Dans ce chapitre, nous examinerons également les moyens existants pour se protéger des tirs.

Histoire de la balistique

Le concept de balistique existe depuis la Préhistoire avec l’apparition de la chasse. En effet, les hommes préhistoriques utilisaient différents types de projectile, notamment des pierres, afin d’atteindre leurs proies avec la meilleure précision possible.

Cependant, le terme de balistique naît réellement durant l’Antiquité puisqu’il vient du terme latin « balista » (qu’on trouve aussi épelé « ballista ») qui désigne la baliste, un engin de siège lançant des projectiles qui était utilisé par l’armée romaine lors des guerres.

La balistique s’inspire de la « théorie du jet de pierre » d’Aristote (384 av. JC – 322 av. JC), une théorie qui distingue deux types de mouvement : le mouvement naturel et le mouvement violent. Aristote pense qu’un objet subit, lorsqu’il est lancé, un mouvement naturel qui le ramène à son lieu d’origine, ainsi qu’un mouvement violent, transmis par un autre corps. Cette théorie est ensuite améliorée et adaptée avec la théorie de « l’impetus » (puissance capable de mouvoir un corps) qui se développe au Moyen-Age.

Les philosophes Jean Buridan (1292-1363) et Albert de Saxe (1316-1390) approfondissent « l’impetus » au XIVème siècle. Albert de Saxe détermine ses trois phases :

  • l’étape initiale pendant laquelle le mouvement est en ligne droite
  • l’étape intermédiaire durant laquelle la gravité est rétablie et la trajectoire du corps devient circulaire
  • l’étape finale qui correspond à la chute du corps au sol par l’action de la gravité

Le XVème siècle correspond à une période d’importante utilisation des armes à feu et principalement des canons à poudre, marquant ainsi le début de l’essor de la balistique. Jusqu’au milieu du XVIème siècle, les scientifiques supposent que la trajectoire d’un boulet est rectiligne de la sortie du canon à la cible.

La notion de balistique externe naît en 1537 grâce au mathématicien italien Nicolo Tartaglia Fontana (1499 – 1557) qui est le premier à appliquer un raisonnement mathématique aux tirs d’armes à feu grâce à l’utilisation d’instruments de calcul.

Le scientifique Ambroise Paré (1510 – 1590) contribue aux avancées sur la balistique lésionnelle, une sous-partie de la balistique terminale, par son ouvrage La méthode de traiter les playes faictes par hacquebutes et aultres bastons à feu et de celles qui sont faictes par flèches, dards et semblables paru en 1545, dans lequel il réalise des études sur des plaies par arme à feu afin de comprendre les effets des projectiles sur les tissus du corps.

Ambroise Paré opérant des blessés durant le siège de Metz (1553) par T. Chartran

Grâce à son ouvrage intitulé Discours et démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles paru en 1638, Galilée (1564 – 1642) prouve que la trajectoire d’un projectile dans le vide décrit un arc de parabole.

La balistique intérieure apparaît quant à elle au XVIIème siècle, notamment grâce au britannique Benjamin Robins (1707 – 1751). Ce dernier présente dans New Principles of Gunnery les différentes conclusions auxquelles il a abouti et dont certaines sont toujours vérifiées par les expériences actuelles. Vers 1760, de nombreuses formules de calcul sont déterminées par les balisticiens français, telles que celles liant la longueur du canon à la vitesse initiale.

Dans L’Encyclopédie (1751 – 1772), Diderot, d’Alembert et Euler présentent un article qui traite de la balistique et en offre une approche plus scientifique. Ils y expliquent en effet la nécessité de prendre en compte la résistance de l’air dans les calculs et analyses.

Au XXème siècle, la balistique se précise et a pour objectif d’atteindre, avec une grande précision, des cibles de plus en plus éloignées. En 1987 est créé le Département balistique français qui a pour champ d’étude les domaines relatifs aux armes à feu. Il aide principalement la Gendarmerie nationale, la Police nationale et la justice française à la résolution d’enquêtes criminelles par différentes missions : investigation sur scène d’infraction, assistance à autopsies, étude d’armes et de munitions, rapprochements balistiques, reconstitutions judiciaires ainsi qu’identifications.

Courbes balistiques de Tartaglia

Qu’apprend-on des principes de fonctionnement d’une arme à feu ?

Ce chapitre a pour but d’aborder la notion de balistique interne. Il nous permettra de comprendre la composition d’une balle, les forces qu’elle subit dans l’arme et comment l’arme propulse l’ogive.

  • Composition d’une balle et calibre
  • Fonctionnement de l’arme
  • Accélérations et mouvements

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Le calcul de la trajectoire peut-il tout prévoir ?

Nous nous intéresserons ici à la balistique externe ou balistique extérieure. Il s’agit de la phase où le projectile est en vol, c’est-à-dire depuis sa sortie de la bouche de l’arme jusqu’à ce qu’il rencontre sa cible. Nous nous pencherons également sur les principaux paramètres qui influencent la trajectoire d’un projectile.

  • Caractéristiques d’une trajectoire dans le vide

  • Paramètres à prendre en compte

  • Problèmes secondaires

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Que révèle l’étude de l’impact d’un projectile ?

Dans cette partie, nous nous intéresserons à la balistique terminale ou balistique lésionnelle, à savoir l’interaction d’un projectile avec sa cible. Pour cela, nous analyserons les lésions formées par le projectile et nous examinerons l’influence des protections balistiques.

  • Déformation des corps

  • Différents types de munition et leurs effets

  • Influence des protections

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Conclusion

A travers nos différents travaux de recherche, nous avons compris que les 3 domaines de la balistique (interne, externe et terminale) font appel à différentes disciplines scientifiques :

  • la chimie pour la composition des balles
  • la physique qui s’applique à tous les domaines de la balistique : la balistique interne pour l’expulsion d’un projectile par une arme à feu, la balistique externe avec les forces subies par ce projectile de la sortie du canon jusqu’à la cible et enfin la balistique terminale lors de l’interaction de la balle avec les matériaux composant la cible
  • les mathématiques sont également utilisées dans le cadre de la balistique interne et externe avec l’utilisation de différentes formules dans les calculs d’accélération et de trajectoire
  • la biologie et la médecine sont utiles dans l’étude des plaies et du comportement des tissus vivants lors de la pénétration d’un projectile dans le corps

Comme nous avons pu le constater, la balistique ne peut être considérée comme une science exacte puisqu’elle ne s’appuie pas exclusivement sur les mathématiques, mais aussi sur la physique-chimie et la biologie considérées comme des sciences expérimentales, donc inexactes.

Bien que les expérimentations balistiques tentent d’être aussi réalistes que possible, de nombreux facteurs influencent leurs résultats et les observations des experts. Chaque tir est unique car ses paramètres lui sont propres. Il est donc difficile pour les balisticiens d’établir des vérités immuables. Les études doivent être complétées par des calculs d’approximation qui prennent en compte « une part de hasard ».

Notre étude nous a amenés à conclure que la balistique n’est pas une science exacte mais une science expérimentale en constante évolution. Il reste encore de nombreux aspects à découvrir et à approfondir, le travail de toute une vie pour les experts en balistique.

L’avis de l’expert

Nous avons demandé à M. Jean-Jacques Dorrzapf, expert en balistique et balistique lésionnelle, expert près la Cour Pénale Internationale et co-fondateur de la Société Européenne de Balistique Lésionnelle et de EuroBallistics, son avis sur notre problématique.

Voici sa réponse :

La balistique et la physique, dont la balistique découle, sont avant tout des sciences expérimentales. Toute mesure est entachée d’erreur, d’où le calcul d’incertitudes auquel on doit se livrer quand on rend un résultat. On utilise ensuite les mathématiques pour modéliser un phénomène en acceptant généralement une approximation que l’on évalue et que l’on considère comme acceptable.

D’une manière plus générale, dans son principe d’indétermination Werner Heisenberg a démontré définitivement qu’il existait une limite à la précision de la mesure en physique. En effet, il a démontré que l’on ne peut mesurer simultanément, avec autant de précision qu’on le voudrait, la position d’une particule et son impulsion (donc de sa vitesse). Certes, ce principe est propre à la mécanique quantique, mais pose néanmoins une limite à la précision des mesures en physique, non due à l’imperfection des appareils de mesure, mais bien à la Nature elle-même. On peut se consoler en disant que l’incertitude est exactement définie.

La physique et toutes les sciences expérimentales ne sont donc pas des sciences exactes.

On peut noter cependant qu’en mathématique le théorème d’incomplétude de Gödel établit qu’en arithmétique il existe des énoncés qui ne peuvent être ni démontrés ni réfutés.

Le sujet peut faire débat, mais on peut penser que, de ce fait, le qualificatif de science exacte ne puisse, également, plus être vraiment mérité par les mathématiques elles-mêmes. Il semblerait également que l’on se soit rendu compte que les plus grands mathématiciens comme Gauss, par exemple, auraient établi des théorèmes mathématiques vrais mais avec des démonstrations fausses…

La Nature nous interdit peut-être de connaitre les tréfonds de ses mécanismes.

M. Jean-Jacques Dorrzapf