榴弾や徹甲弾などの威力はどのように定義されているのか

物理学では、兵器の砲弾である榴弾と徹甲弾の威力はどういう風に定義されているのでしょうか。

また、運動量と運動エネルギーの違い・計算での変換方法について教えてください。

よろしくお願いいたします。

私の勝手なイメージなのですが、
榴弾は、破壊力つまりは着弾時の弾丸の接触面積が大きい物。
徹甲弾は、貫通力つまりは着弾時の弾丸の接触面積が小さい物。
を表していると思っております。

物理学ではどのような定義において認識されているのでしょうか。

No.6 回答者： joshua01 回答日時： 2019/12/23 22:08

こんにちは。

榴弾と徹甲弾について、もともと用語に多少の曖昧さがあり、最近はさらに種類が増えていますところ、物理的に単純な説明はしにくくなっておりますが、次のようなまとめではいかがでしょう。

ポイントは、「徹甲弾は「弾の運動エネルギー」で破壊、榴弾は「弾に内蔵の火薬の熱エネルギー」で破壊」

　まず、単純には、「徹甲弾の弾には火薬が入っておらず、榴弾には火薬（炸薬）が入っている」と認識いただきましょう。
　その意味では、徹甲弾は、質問者さんも薄々お気づきのように、「細く尖っていながら重い弾体を高速でぶつけて鉄板に穴をあける」ものとして進歩しています。他方で榴弾は、「できるだけたくさんの火薬を相手の近くに投げ込んで爆発させ、その際の熱波・衝撃波や破片で相手を傷つける」という考え方です。
　このため、物理的には徹甲弾のほうが単純で、運動量（運動エネルギー）と面積密度（尖らせて小さな面積に集中）という計算がしやすくなります。
　他方、榴弾は、最も単純には弾体に内蔵している火薬のエネルギー（酸化反応の熱量）総量が最も大きな要素ですが、次のようにいろいろな種類があり、物理的な意味に違いが出ます。
・一般（対人）榴弾；多くの人や機材を広範囲に傷つけるためにできるだけたくさんの破片をまき散らす。そのための破片の形状を工夫したり小さな鉄球を火薬に混ぜたりする。
・粘着榴弾；いったん装甲板にべったり張り付き、そこで爆発して装甲板に強い振動を与えて内側をはぎ取って内側にまき散らす。装甲板に穴が空かなくても内側にいる人を傷つける。
・成形榴弾；お椀のような形の火薬を装甲板に張り付かせてそこで爆発させる。すると、超高温のガスが小さな針のように集まって装甲板に小さな穴を空け、超高温のガスが中に吹き込んで中の人を傷つける。なお、お椀のような弾体では空気抵抗が大きいので先端はプラスチックなどの材質で尖った形にしてある（中は空っぽ）

　なお、余談ですが、大砲の強さ（口径など）について、次のように理解いただきましょう。

　徹甲弾は、かつては、口径が大きく砲身が長いほどほど強かった。大きく重い弾をたくさんの火薬で時間をかけて（といっても数m秒）高速に加速して打ち出すという考え方。しかし、途中で弾は細くて長い方が打ち込みやすいことに気付いた。それでも、高速に加速するためにはたくさんの発射火薬の使える大口径の大砲のほうがいい。この結果、細い弾に見かけを太くするケースをとり付けて大口径砲で高速で打ち出し、途中でケースが割れてはがれて細い弾体のみが飛んでいく「APFSDS弾」などが最近の主流になっている。

　また、強力な装甲を持った戦車と戦うには、長い間、徹甲弾しかなかったので、強力な大砲を持ち出すの方法しかなかった（従ってこちらも戦車など）が、粘着榴弾が発明されると比較的弱い大砲でも戦えるようになった（とにかく弾がつぶれてべったり張り付けばいい。）。さらに成形榴弾が発明されると、べったり張り付く必要さえなく装甲板に触れるだけでよくなったので、歩兵や小型車両がちょっとした噴射ロケットで対抗できるようになった。（いわゆるバズーカやパンツアーファウストや対戦車ミサイルなど。実質的に運動エネルギーをほとんど使わない。なお、バネではじき飛ばすだけというものもあったがさすがに距離が不足しすぎた。なお、当然、装甲板も進歩しているがそのお話は機会があれば・・・。）

さてさて、いかがでしょうか。
ちょっと残酷なお話し（人間は残酷な研究も出来るものですね）ですが、お役に立てば幸いです。

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2019/12/23 10:17

＞物理学ではどのような定義において認識されているのでしょうか。

定義も認識もされていません。
「効果」「威力」は実際に「試験・試射」して確認するでしょう。

もし何らかの「計算、推定」がしたい場合には、この「実験結果」から「実験式」のようなのもを作るのでしょうね。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/12/23 09:03

榴弾は着弾後爆発飛散するものです。

手榴弾も榴弾の一種。ヘロヘロでも当たればOK。

No.3 回答者： AVENGER 回答日時： 2019/12/22 23:04

榴弾と徹甲弾は仕組みそのものが違う。

単純に接触面積で比較できる物ではない。

No.2 回答者： amerikaumare 回答日時： 2019/12/22 23:01

物理学　が　実際の弾頭の威力について云々する事はないと思うよ。

計算はいろいろやるけど、弾頭の威力は　当たったところの物にもよるので　
そういう条件がないと　いくら計算しても　実際の威力にはならないです。
同じ徹甲弾で口径の違いによる差なら計算すれば違いは判りますけどね。

例えば　
粘着榴弾　は　衝突した時に弾頭がつぶれて火薬がちょっと広がった時に信管が作動して爆発して、装甲は貫けないけど装甲の裏面が剥離して飛び散るので中の物が破壊される。戦車だったら中の乗員や機材が破壊されるのでその戦車は戦闘不能になる。
装弾筒付翼安定徹甲弾（APFSDS）では　細い棒のような弾体が飛んできて面積が小さいのでスゴイ圧力がかかり装甲は貫くが、被害はそこだけなので戦車だったら一人くらいは死ぬかもしれないが戦闘不能にはならないかもしれない。
成形炸薬　は　モンロー効果で細いジェット噴流が装甲を貫くがこれも被害はそこだけになる　が ひょっとして弾薬にでも当たれば火がついて内部爆発する。
このように命中した時の効果が違う物があるので単純に計算しただけでは効果は測れないのです。

No.1 回答者： mmks31 回答日時： 2019/12/22 22:55

榴弾って、その砲弾自体が爆発することで威力を得る物。

極端な話、飛ぶのがやっとの低速で発射されても
相手に命中すれば威力を１００％発揮する。

徹甲弾は、その砲弾の持つ運動エネルギーで相手を破壊するもの。
戦車砲などはマッハ５クラスの超高速で相手に衝突して粉砕する。
弾道弾迎撃ミサイルのＳＭ２なんかも運動エネルギー兵器ですね。
でも運動エネルギーを失ったら命中しても何も起きない。

対象に危害を加えるプロセスがまるで違うのですが
それを承知の上でのご質問でしょうか？

接触面積などと言う点、粘着榴弾を考慮されてるのかな？