Aussenballistik – Gravitation und Luftwiderstand

Das Geschoss verlässt an der Mündung den Lauf ins Freie und seinen ungehinderten Weg ins Ziel. Von ungehindert kann keine Rede sein. Unter Ausschluss der Atmospäre unserer Erde und deren Schwerefelder wäre das nahezu so. Sprich im Weltall ohne irdische Einflüsse würde die Flugbahn ähnlich eines Laser-Strahles sein.

Doch wir schiessen auf der Erde und unterliegen deshalb deren Einflüsse. Den grössten Einfluss der Erde auf das Geschoss hat die Gravitation. Die Gravitationsbeschleunigung im Schwerefeld der Erde übt auf jeden Körper der Erde eine Kraft aus. Wirkt eine Kraft auf einen Körper wird dieser beschleunigt.

Am Geschoss betrachtet, bedeutet das, dass das Geschoss bei Laufaustritt zum Erdmittelpunkt hin beschleunigt wird und ganz einfach ausgedrückt zur Erde zu fallen beginnt.

Gäbe es nur den Einfluss der Gravitation, würde ein Geschoss im exakten Winkel von 45° nach oben abgefeuert eine perfekte parabolische Flugbahn beschreiben und seine maximale Reichweite erreichen.

Ist die Gravitationsbeschleunigung noch einfach zu Erklären und relativ simpel zu berechnen, folgt nun ein Abschnitt der Aussenballistik, der Luftwiderstand. Der Luftwiderstand ist der zweitgrösste Einfluss auf die Flugbahn eines Geschosses. Der Luftwiderstand ist weitaus komplexer zu berechnen und wird in der Ballistik mit Näherungswerten beschrieben.

In der Erdatmosphäre erfährt das fliegende Geschoss einen Widerstand, der den Flug abzubremsen versucht. Somit ist die Flugbahn keine ideale Parabel mehr. Der zweite Teil der Flugbahn nach erreichen des Scheitelpunktes ist deutlich gestaucht. Das Geschoss wird sich schneller dem Boden nähern, da seine Geschindigkeit abnimmt und der Einfluss der Gravitation gleich bleibt.

Praxis-Tipp

Akzeptiere die Gravitation wie sie ist. Trotzdem gut zu wissen, dass die Fallbeschleunigung auf der Erde nicht überall gleich ist:

Die Erde hat eine Masse von 5,974·1024 kg. Ihr Radius beträgt an den Polen 6356 km und, wegen der Erdabplattung, 6378 km am Äquator. Daraus ergibt sich mithilfe des Gravitationsgesetzes von Newton, dass die Gravitationsbeschleunigung zwischen 9.801 ms-2 am Äquator und 9.867ms-2 an den Polen beträgt. Die tatsächlich wirksame Fallbeschleunigung weicht jedoch von dem auf diese Weise berechneten Wert ab, man spricht deshalb auch vom Ortsfaktor. Diese Ortsabhängigkeit, die auch die Richtung der Fallbeschleunigung betrifft, hängt mit der Zentrifugalwirkung, die durch die Erdrotation hervorgerufen wird, mit der Höhe des Standorts und mit lokalen Schwereanomalien zusammen. Dementsprechend ist die Gewichtskraft im Schwerefeld der Erde nicht nur eine reine Gravitationskraft im Sinne des Gravitationsgesetzes.

Trotz dieser Tatsache kann die unterschiedliche Gravitationsbeschleunigung in der ballistischen Berechnungen vernachlässigt werden.