แรงถีบ (มักเรียกว่าแรงกระแทกหรือแรงดี ด ) คือแรงผลัก ไปข้างหลัง ที่เกิดขึ้นเมื่อปืนถูกยิง ในทางเทคนิคแล้ว แรงถีบเป็นผลมาจากการอนุรักษ์โมเมนตัมเพราะตามกฎข้อที่สามของนิวตันแรงที่ จำเป็นในการเร่งความเร็วสิ่งใดสิ่งหนึ่งจะก่อให้เกิดแรง ปฏิกิริยาที่เท่ากันแต่ตรงข้ามกันซึ่งหมายความว่าโมเมนตัมไปข้างหน้าของกระสุนและก๊าซไอเสีย ( เศษกระสุน ) จะถูกหักล้างทางคณิตศาสตร์ด้วย แรงดลที่เท่ากันและตรงข้ามกันที่กระทำกลับไปยังปืน

ระบบการยิงใดๆ (ไม่ว่าจะเป็นอาวุธหรือไม่) ย่อมก่อให้เกิดแรงถีบกลับ อย่างไรก็ตาม แรงถีบกลับเป็นปัญหาเฉพาะในด้านปืนใหญ่และปืนเท่านั้น เนื่องจากขนาดของแรงที่เกิดขึ้น แรงดันในห้องปืนและแรงเร่งของกระสุนนั้นมหาศาล อยู่ในระดับหลายสิบถึงหลายร้อยเมกะปาสคาล^{[หมายเหตุ 1 ]}และมากกว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วง ( g ) หลายหมื่นเท่า ซึ่งจำเป็นต่อการยิงกระสุนให้มีความเร็วที่ใช้งานได้ในช่วงเวลาสั้นๆ (โดยทั่วไปเพียงไม่กี่มิลลิวินาที) ที่กระสุนเคลื่อนที่อยู่ภายในลำกล้อง ในขณะเดียวกัน แรงดันเดียวกันที่กระทำต่อฐานของกระสุนก็กระทำต่อด้านหลังของห้องปืนด้วย ทำให้ปืนเร่งไปข้างหลังในระหว่างการยิงด้วยแรง เท่ากับ ที่เร่งกระสุนไปข้างหน้า

การเคลื่อนที่นี้ทำให้ปืนเคลื่อนที่ไปด้านหลังและสร้างแรงถีบกลับ แรงถีบกลับนี้เป็นผลคูณของมวลและความเร่งของกระสุนและก๊าซขับดันรวมกัน แต่ในทางกลับกัน กล่าวคือ กระสุนเคลื่อนที่ไปข้างหน้า แรงถีบกลับจึงเคลื่อนที่ไปด้านหลัง ยิ่งกระสุนหนักและเร็วเท่าไหร่ แรงถีบกลับก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปืนจะมีความเร็วไปด้านหลังซึ่งเป็นอัตราส่วนของแรงถีบกลับนี้ต่อมวลของปืน ยิ่งปืนหนักเท่าไหร่ ความเร็วไปด้านหลังก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น กระสุนขนาด9×19 มม. พาราเบลลัม หนัก 8 กรัม (124 เกรน) ที่พุ่งไปข้างหน้าด้วยความเร็วปากกระบอกปืน 350 เมตร/วินาที จะสร้างแรงถีบกลับเพื่อผลักปืนพกหนัก 0.8 กิโลกรัมที่ยิงด้วยความเร็ว 3.5 เมตร/วินาที ไปด้านหลัง หากไม่มีแรงต้านจากผู้ยิง

เพื่อให้ปืนที่กำลังเคลื่อนที่ถอยหลังหยุดลง โมเมนตัมที่ปืนได้รับจะถูกลดทอนลงด้วยแรงต้านการดีดกลับที่กระทำไปข้างหน้า ซึ่งกระทำต่อปืนในช่วงเวลาหนึ่งระหว่างและหลังจากที่กระสุนออกจากปากกระบอกปืน^{[ nb 2 ]} ใน อาวุธปืนขนาดเล็กที่ถือด้วยมือผู้ยิงจะใช้แรงนี้โดยใช้ร่างกายของตนเอง ส่งผลให้เกิดแรงกระตุ้น ที่สังเกตได้ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "แรงถีบ" ในปืนที่มีน้ำหนักมากที่ติดตั้งบนฐาน เช่นปืนกลหนักหรือปืนใหญ่ โมเมนตัมการดีดกลับจะถูกส่งผ่านฐานที่ติดตั้ง อาวุธนั้น ฐานติดตั้งปืนที่มีน้ำหนักใช้งานจริงมักจะไม่แข็งแรงพอที่จะทนต่อแรงสูงสุดที่เร่งปืนในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่กระสุนอยู่ในลำกล้อง เพื่อลดแรงดีดกลับขนาดใหญ่เหล่านี้ กลไกการลดแรงดีดกลับจะกระจายแรงต้านการดีดกลับออกไปในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้น โดยทั่วไปแล้วจะนานกว่าระยะเวลาของแรงที่เร่งกระสุนประมาณสิบถึงหนึ่งร้อยเท่า ส่งผลให้แรงต้านการดีดกลับที่จำเป็นลดลงตามสัดส่วน และถูกดูดซับโดยฐานปืนได้ง่ายขึ้น

เพื่อใช้แรงต้านการดีดกลับนี้ ปืนใหญ่ที่ติดตั้งบนฐานในปัจจุบันอาจใช้ระบบลดแรงดีดกลับซึ่งประกอบด้วยสปริงและกลไกไฮดรอลิกคล้ายกับระบบกันสะเทือนในรถยนต์ ปืนใหญ่ในยุคแรกใช้ระบบเชือกพร้อมกับแรงเสียดทานแบบกลิ้งหรือเลื่อนเพื่อสร้างแรงชะลอการดีดกลับของปืนใหญ่จนหยุด ระบบลดแรงดีดกลับช่วยลดแรงต้านการดีดกลับสูงสุดลงได้ เพื่อไม่ให้เกินขีดจำกัดความแข็งแรงของฐานปืน

ปืนใหญ่สมัยใหม่ยังใช้เบรกปากกระบอกปืนอย่างมีประสิทธิภาพมาก เพื่อเบี่ยงเบนก๊าซขับดันบางส่วนไปด้านหลังหลังจากกระสุนออกจากลำกล้อง ซึ่งจะสร้างแรงต้านการดีดกลับให้กับลำกล้อง ทำให้ระบบกันกระแทกและฐานปืนสามารถออกแบบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีน้ำหนักเบาลง

ก๊าซขับดันถูกนำมาใช้ประโยชน์มากยิ่งขึ้นในปืนไร้แรงถอยโดยก๊าซแรงดันสูงส่วนใหญ่ที่เหลืออยู่ในลำกล้องหลังจากกระสุนออกจากลำกล้องจะถูกระบายออกไปทางด้านหลังผ่านหัวฉีดที่ด้านหลังของห้องบรรจุ ทำให้เกิดแรงต้านแรงถอยขนาดใหญ่เพียงพอที่จะขจัดความจำเป็นในการใช้ตัวกันกระแทกขนาดใหญ่บนฐานติดตั้ง (แม้ว่าจะต้องแลกมาด้วยความเร็วของกระสุนที่ลดลงก็ตาม)

หลักการทางฟิสิกส์เดียวกันที่ส่งผลต่อแรงถีบในปืนที่ติดตั้งอยู่กับที่ก็ใช้ได้กับปืนพกเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ร่างกายของผู้ยิงทำหน้าที่เป็นฐานยึดปืน และต้องกระจายแรงถีบของปืนในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่าระยะเวลาที่กระสุนเดินทางในลำกล้อง เพื่อไม่ให้ผู้ยิงได้รับบาดเจ็บ มือ แขน และไหล่มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นมากพอสมควรสำหรับจุดประสงค์นี้ จนถึงขีดจำกัดที่ใช้งานได้จริง อย่างไรก็ตาม ขีดจำกัดของแรงถีบที่ "รับรู้" นั้นแตกต่างกันไปในแต่ละผู้ยิง ขึ้นอยู่กับขนาดร่างกาย การใช้แผ่นรองแรงถีบความทนทานต่อความเจ็บปวดของแต่ละบุคคล น้ำหนักของปืน และการใช้ระบบลดแรงถีบและอุปกรณ์ปลายลำกล้อง ( เบรกปลายลำกล้องหรือตัวเก็บเสียง ) ด้วยเหตุนี้ การกำหนดมาตรฐานความปลอดภัยของแรงถีบสำหรับอาวุธปืนขนาดเล็กจึงยังคงเป็นเรื่องท้าทาย แม้ว่าจะมีหลักฟิสิกส์ที่ตรงไปตรงมาก็ตาม^{[ 3 ]}

เมื่อปืนถูกยิง จะมีกฎการอนุรักษ์สองข้อที่เกี่ยวข้อง ได้แก่การอนุรักษ์โมเมนตัมและการอนุรักษ์พลังงานแรงถอยหลังนั้นอธิบายได้ด้วยกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม ดังนั้นจึงง่ายกว่าที่จะอธิบายแยกจาก การ อนุรักษ์ พลังงาน

โมเมนตัมคือมวลคูณด้วยความเร็ว ความเร็วคืออัตราเร็วในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง (ไม่ใช่แค่อัตราเร็ว) ในเชิงเทคนิคแล้ว อัตราเร็วเป็น ปริมาณ สเกลาร์ (คณิตศาสตร์)คือขนาด ในขณะที่ความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ (ฟิสิกส์)คือทั้งขนาดและทิศทาง โมเมนตัมเป็นมวลอนุรักษ์ กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุหนึ่งๆ จะต้องทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมที่เท่ากันและตรงกันข้ามกับวัตถุอื่นๆ ดังนั้นจึงเกิดแรงถอยหลังขึ้น การถ่ายโอนโมเมนตัมให้กับกระสุนจะต้องถ่ายโอนโมเมนตัมที่ตรงกันข้ามกับปืนด้วย

การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของมวลต้องอาศัยแรงกระทำ (ดูจากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ) แรงภายในอาวุธปืนเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นสิ่งที่สำคัญคือแรงดล : การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมเท่ากับแรงดล การเปลี่ยนแปลงความเร็ว ( ความเร่ง ) อย่างรวดเร็วของปืนเป็นแรงกระแทกและจะถูกหักล้างราวกับใช้โช้คอัพ

พลังงานในการยิงปืนมีหลายรูปแบบ (ความร้อน ความดัน) แต่เพื่อทำความเข้าใจแรงถีบกลับ สิ่งสำคัญคือพลังงานจลน์ซึ่งเท่ากับครึ่งหนึ่งของมวลคูณด้วยความเร็วยกกำลังสอง สำหรับปืนที่เกิดแรงถีบกลับ นั่นหมายความว่า สำหรับโมเมนตัมถอยหลังที่กำหนด การเพิ่มมวลเป็นสองเท่าจะทำให้ความเร็วลดลงครึ่งหนึ่ง และพลังงานจลน์ของปืนก็ลดลงครึ่งหนึ่งเช่นกัน ทำให้พลังงานจลน์นั้นกระจายตัวได้ง่ายขึ้น

หากพิจารณามวลและความเร็วทั้งหมดที่เกี่ยวข้องแล้ว ผลรวมเวกเตอร์ ขนาด และทิศทางของโมเมนตัมของวัตถุทั้งหมดที่เกี่ยวข้องจะไม่เปลี่ยนแปลง นั่นคือ โมเมนตัมของระบบจะถูกอนุรักษ์ การอนุรักษ์โมเมนตัมนี้เป็นเหตุผลว่าทำไมแรงถีบของปืนจึงเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับการยิงกระสุน—มวลคูณด้วยความเร็วของกระสุน (รวมแก๊สด้วย) ในทิศทางบวกจะเท่ากับมวลคูณด้วยความเร็วของปืนในทิศทางลบ โดยสรุปแล้ว โมเมนตัมรวมของระบบ (กระสุน ปืน และผู้ยิง/แท่นยิง) จะเท่ากับศูนย์เช่นเดียวกับก่อนที่จะเหนี่ยวไก

จากมุมมองทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ ดังนั้น โดยการประยุกต์ใช้ทางคณิตศาสตร์ของการอนุรักษ์โมเมนตัม จึงสามารถคำนวณค่าประมาณเบื้องต้นของโมเมนตัมและพลังงานจลน์ของการดีดกลับของปืนได้ง่ายๆ โดยอาศัยการประมาณความเร็ว (และมวล) ของกระสุนที่ออกจากลำกล้อง และจากนั้นจึงออกแบบระบบลดแรงดีดกลับอย่างเหมาะสมเพื่อกระจายโมเมนตัมและพลังงานนั้นอย่างปลอดภัย เพื่อยืนยันการคำนวณและการประมาณเชิงวิเคราะห์ เมื่อผลิตปืนต้นแบบแล้ว พลังงานและโมเมนตัมของการดีดกลับของกระสุนและปืนสามารถวัดได้โดยตรงโดยใช้ลูกตุ้มบัลลิสติกและเครื่องวัดความเร็ว บัลลิ สติ ก

ลักษณะของการเกิดแรงถอยหลังนั้นถูกกำหนดโดยแรงของก๊าซที่ขยายตัวในลำกล้องปืน (แรงถอยหลัง) ซึ่งเท่ากันและตรงข้ามกับแรงที่กระทำต่อกระสุน นอกจากนี้ยังถูกกำหนดโดยแรงต้านแรงถอยหลังที่กระทำต่อปืน (เช่น มือหรือไหล่ของผู้ใช้งาน หรือแท่นวางปืน) แรงถอยหลังจะกระทำเฉพาะในช่วงเวลาที่กระสุนยังอยู่ในลำกล้องปืนเท่านั้น แรงต้านแรงถอยหลังโดยทั่วไปจะกระทำในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่า และเพิ่มโมเมนตัมไปข้างหน้าให้กับปืนเท่ากับโมเมนตัมถอยหลังที่เกิดจากแรงถอยหลัง เพื่อให้ปืนหยุดลง มีกรณีพิเศษสองกรณีของแรงต้านแรงถอยหลัง ได้แก่ แรงถอยหลังอิสระซึ่งระยะเวลาของแรงต้านแรงถอยหลังนั้นยาวนานกว่าระยะเวลาของแรงถอยหลังมาก และแรงถอยหลังเป็นศูนย์ ซึ่งแรงต้านแรงถอยหลังมีขนาดและระยะเวลาเท่ากับแรงถอยหลัง ยกเว้นในกรณีที่แรงถีบเป็นศูนย์ แรงต้านการถีบจะมีขนาดเล็กกว่าแรงถีบ แต่จะคงอยู่นานกว่า เนื่องจากแรงถีบและแรงต้านการถีบไม่เท่ากัน ปืนจึงจะเคลื่อนที่ไปข้างหลัง ช้าลงจนหยุดนิ่ง ในกรณีที่แรงถีบเป็นศูนย์ แรงทั้งสองจะเท่ากัน และปืนจะไม่เคลื่อนที่เมื่อยิง ในกรณีส่วนใหญ่ ปืนจะอยู่ในสภาวะใกล้เคียงกับแรงถีบอิสระ เนื่องจากกระบวนการถีบโดยทั่วไปใช้เวลานานกว่าเวลาที่จำเป็นในการเคลื่อนปลอกกระสุนไปตามลำกล้อง ตัวอย่างของแรงถีบเกือบเป็นศูนย์คือ ปืนที่ยึดติดกับโต๊ะขนาดใหญ่หรือมั่นคง หรือได้รับการรองรับจากด้านหลังโดยกำแพงขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม การใช้ระบบแรงถีบเป็นศูนย์มักจะไม่สามารถทำได้จริงและไม่ปลอดภัยสำหรับโครงสร้างของปืน เนื่องจากโมเมนตัมของการถีบจะต้องถูกดูดซับโดยตรงผ่านระยะทางที่เล็กมากของการเสียรูปยืดหยุ่นของวัสดุที่ใช้ทำปืนและฐานยึด ซึ่งอาจเกินขีดจำกัดความแข็งแรงของวัสดุเหล่านั้น ตัวอย่างเช่น การวางด้ามปืนขนาดใหญ่แนบกับผนังโดยตรงแล้วเหนี่ยวไก อาจทำให้ทั้งด้ามปืนและพื้นผิวผนังแตกได้

แรงถีบของปืน ไม่ว่าจะมากหรือน้อย เป็นผลมาจากกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม สมมติว่าปืนและกระสุนอยู่นิ่งก่อนยิง โมเมนตัมรวมของทั้งสองจึงเป็นศูนย์ โดยสมมติว่าอยู่ในสภาวะใกล้เคียงกับแรงถีบอิสระ และไม่คิดถึงก๊าซที่พุ่งออกมาจากลำกล้อง (ซึ่งเป็นการประมาณเบื้องต้นที่ยอมรับได้) ดังนั้นทันทีหลังยิง กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมระบุว่าโมเมนตัมรวมของปืนและกระสุนจะเท่ากันก่อนยิง นั่นคือเป็นศูนย์ กล่าวคือ โดยที่คือโมเมนตัมของปืน และคือโมเมนตัมของกระสุน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ทันทีหลังยิง โมเมนตัมของปืนจะเท่ากับและตรงข้ามกับโมเมนตัมของกระสุน $${\displaystyle p_{\text{f}}+p_{\text{p}}=0}$$${\displaystyle p_{\text{f}}}$${\displaystyle p_{\text{p}}}$

เนื่องจากโมเมนตัมของวัตถุถูกกำหนดให้เป็นมวลคูณด้วยความเร็ว เราจึงสามารถเขียนสมการข้างต้นใหม่ได้ดังนี้: โดยที่: $${\displaystyle m_{\text{f}}v_{\text{f}}+m_{\text{p}}v_{\text{p}}=0}$$

• ${\displaystyle m_{\text{f}}}$คือมวลของอาวุธปืน
• ${\displaystyle v_{\text{f}}}$คือความเร็วของปืนทันทีหลังจากยิง
• ${\displaystyle m_{\text{p}}}$คือมวลของวัตถุที่ถูกยิง
• ${\displaystyle v_{\text{p}}}$คือความเร็วของกระสุนทันทีหลังจากยิง

แรงที่รวมเข้าด้วยกันตลอดช่วงเวลาที่แรงนั้นกระทำ จะให้ค่าโมเมนตัมที่เกิดจากแรงนั้น แรงต้านการดีดกลับจะต้องให้โมเมนตัมมากพอแก่ปืนเพื่อให้มันหยุดลง ซึ่งหมายความว่า:

$${\displaystyle \int _{0}^{t_{\text{cr}}}F_{\text{cr}}(t)\,dt=-m_{\text{f}}v_{\text{f}}=m_{\text{p}}v_{\text{p}}}$$

ที่ไหน:

• ${\displaystyle F_{\text{cr}}(t)\,}$คือแรงต้านการดีดกลับที่เป็นฟังก์ชันของเวลา ( t )
• ${\displaystyle t_{\text{cr}}}$คือระยะเวลาของแรงต้านการหดตัว

สามารถเขียนสมการที่คล้ายกันสำหรับแรงสะท้อนกลับของปืนได้:

$${\displaystyle \int _{0}^{t_{\text{r}}}F_{\text{r}}(t)\,dt=m_{\text{f}}v_{\text{f}}=-m_{\text{p}}v_{\text{p}}}$$

ที่ไหน:

• ${\displaystyle F_{\text{r}}(t)}$แรงสะท้อนกลับเป็นฟังก์ชันของเวลา ( t )
• ${\displaystyle t_{\text{r}}}$คือระยะเวลาของแรงสะท้อนกลับ

หากสมมติว่าแรงต่างๆ กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในช่วงเวลาที่กำหนด เงื่อนไขสำหรับการดีดกลับแบบอิสระคือในขณะที่เงื่อนไขสำหรับการดีดกลับเป็นศูนย์คือ${\displaystyle t_{\text{r}}\ll t_{\text{cr}}}$${\displaystyle F_{\text{r}}(t)+F_{\text{cr}}(t)=0}$

สำหรับปืนที่ยิงภายใต้สภาวะแรงถีบอิสระ แรงที่กระทำต่อปืนอาจไม่เพียงแต่ทำให้ปืนถอยหลังเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้ปืนหมุนรอบจุดศูนย์กลางมวลหรือจุดยึดแรงถีบด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปืนรุ่นเก่า เช่น ปืนไรเฟิลเคนตักกี้แบบคลาสสิกที่พานท้ายปืนทำมุมลงต่ำกว่าลำกล้องอย่างมาก ทำให้เกิดจุดหมุนที่ปากลำกล้องอาจยกขึ้นระหว่างการถีบ ปืนสมัยใหม่ เช่นปืนไรเฟิล M16ใช้การออกแบบพานท้ายปืนที่อยู่ในแนวเดียวกับลำกล้อง เพื่อลดผลกระทบจากการหมุนให้น้อยที่สุด หากมีมุมให้ชิ้นส่วนแรงถีบหมุนรอบ แรงบิด ( ) ที่กระทำต่อปืนจะคำนวณได้จากสูตร: ${\displaystyle \tau }$

$${\displaystyle \tau =I{\frac {d^{2}\theta }{dt^{2}}}=hF(t)}$$

โดยที่คือระยะตั้งฉากของจุดศูนย์กลางมวลของปืนใต้แกนลำกล้องคือแรงที่กระทำต่อปืนเนื่องจากการขยายตัวของก๊าซ ซึ่งเท่ากันและตรงข้ามกับแรงที่กระทำต่อกระสุนคือโมเมนต์ความเฉื่อยของปืนรอบจุดศูนย์กลางมวลหรือจุดหมุน และคือมุมการหมุนของแกนลำกล้อง "ขึ้น" จากตำแหน่งเดิมขณะจุดระเบิด (มุมเล็ง) โมเมนตัมเชิงมุมของปืนหาได้จากการอินทิเกรตสมการนี้เพื่อให้ได้: โดยใช้ความเท่ากันของโมเมนตัมของปืนและกระสุน จากนั้นจึงหาการหมุนเชิงมุมของปืนขณะที่กระสุนออกจากลำกล้องโดยการอินทิเกรตอีกครั้ง: ${\textstyle h}$${\textstyle F(t)}$${\textstyle I}$${\displaystyle \theta }$$${\displaystyle I{\frac {d\theta }{dt}}=h\int _{0}^{t}F(t)\,dt=hm_{\text{g}}V_{\text{g}}(t)=hm_{\text{b}}V_{\text{b}}(t)}$$$${\displaystyle I\theta _{f}=h\int _{0}^{t_{f}}m_{\text{b}}V_{\text{b}}\,dt=2hm_{\text{b}}L}$$

โดยที่คือมุมเหนือมุมเล็งที่กระสุนออกจากลำกล้องคือเวลาที่กระสุนเคลื่อนที่ในลำกล้อง (เนื่องจากความเร่งเวลาจึงนานกว่า : ) และLคือระยะทางที่กระสุนเคลื่อนที่จากตำแหน่งหยุดนิ่งไปยังปลายลำกล้อง มุมที่กระสุนออกจากลำกล้องเหนือมุมเล็งจะคำนวณได้จากสูตร: ${\displaystyle \theta _{f}}$${\displaystyle t_{f}}$${\displaystyle a=2x/t^{2}}$${\displaystyle L/V_{\text{b}}}$${\displaystyle t_{f}=2L/V_{\text{b}}}$$${\displaystyle \theta _{f}={\frac {2hm_{\text{b}}L}{I}}}$$

ก่อนที่กระสุนจะออกจากลำกล้องปืนมันจะอุดรูลำกล้องและ "ปิดกั้น" ก๊าซที่ขยายตัวซึ่งเกิดจากการเผาไหม้ของดินปืนด้านหลัง หมายความว่าก๊าซนั้นถูกกักเก็บไว้ในระบบปิดและทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบที่เป็นกลางในโมเมนตัมโดยรวมของฟิสิกส์ของระบบ อย่างไรก็ตาม เมื่อกระสุนออกจากลำกล้อง การปิดผนึกนี้ จะถูกทำลาย และ ก๊าซในรูลำกล้องที่มีพลังงานสูงก็จะสามารถออกจากปากลำกล้องและขยายตัวในรูปของคลื่นกระแทกความเร็วเหนือเสียง (ซึ่งมักจะเร็วมากพอที่จะแซงหน้ากระสุนได้ชั่วขณะและส่งผลต่อพลศาสตร์การบินของมัน ) ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการระเบิดที่ปากลำกล้องเวกเตอร์ไปข้างหน้าของการระเบิดนี้สร้าง ผลกระทบ ของการขับเคลื่อนแบบไอพ่นที่ส่งกลับไปยังลำกล้อง และสร้างโมเมนตัมเพิ่มเติมบนโมเมนตัมย้อนกลับที่เกิดจากกระสุน ก่อนที่จะออก จาก ปืน

แรงถีบโดยรวมที่กระทำต่อปืนนั้นเท่ากับและตรงข้ามกับโมเมนตัมไปข้างหน้าทั้งหมดของทั้งกระสุนและก๊าซที่ถูกพุ่งออกมา ในทำนองเดียวกัน พลังงานถีบที่ส่งไปยังปืนก็ได้รับผลกระทบจากก๊าซที่ถูกพุ่งออกมาเช่นกัน โดยหลักการอนุรักษ์มวล มวลของก๊าซที่ถูกพุ่งออกมาจะเท่ากับมวลเดิมของดินปืน (โดยสมมติว่าเผาไหม้สมบูรณ์) โดยประมาณอย่างคร่าวๆ ก๊าซที่ถูกพุ่งออกมาสามารถพิจารณาได้ว่ามีความเร็วออกที่มีประสิทธิภาพเท่ากับ โดยที่คือความเร็วปากกระบอกปืนของกระสุนและมีค่าคงที่โดยประมาณ โมเมนตัมรวมของดินปืนและกระสุนจะเป็นดังนี้: โดยที่คือมวลของดินปืน ซึ่งเท่ากับมวลของก๊าซที่ถูกพุ่งออกมา ${\displaystyle \alpha V_{0}}$${\displaystyle V_{0}}$${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle p_{e}}$$${\displaystyle p_{e}=m_{p}V_{0}+m_{\text{g}}\alpha V_{0}\,}$$${\displaystyle m_{\text{g}}\,}$

ควรนำนิพจน์นี้ไปแทนที่ในนิพจน์สำหรับโมเมนตัมของกระสุนเพื่อให้ได้คำอธิบายที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการดีดกลับ ความเร็วประสิทธิผลอาจใช้ในสมการพลังงานได้เช่นกัน แต่เนื่องจากค่า α ที่ใช้โดยทั่วไปจะระบุไว้สำหรับสมการโมเมนตัม ค่าพลังงานที่ได้จึงอาจมีความแม่นยำน้อยกว่า ค่าคงที่ α โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1.25 ถึง 1.75 ซึ่งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับชนิดของดินปืนที่ใช้ แต่ก็อาจขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ เล็กน้อย เช่น อัตราส่วนของความยาวลำกล้องต่อรัศมี

อุปกรณ์ลดแรงถีบสามารถลดแรงกระแทกจากการยิงได้โดยการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการขยายตัวของก๊าซ ตัวอย่างเช่นเบรกปากลำกล้องทำงานโดยการเบี่ยงเบนก๊าซที่พุ่งออกมาบางส่วนไปด้านข้าง ทำให้ความรุนแรงของการระเบิดด้านข้างเพิ่มขึ้น (จึงทำให้เสียงดังขึ้นด้านข้าง) แต่ลดแรงผลักจากการพุ่งไปข้างหน้า (จึงทำให้แรงถีบลดลง) ในทำนองเดียวกันตัวชดเชยแรงถีบจะเบี่ยงเบนก๊าซที่พุ่งออกมาส่วนใหญ่ขึ้นด้านบนเพื่อต้านทานการยกตัวของปากลำกล้องอย่างไรก็ตามตัวเก็บเสียงทำงานบนหลักการที่แตกต่างออกไป ไม่ใช่โดยการเบี่ยงเบนการขยายตัวของก๊าซไปด้านข้าง แต่เป็นการปรับความเร็วในการขยายตัวของก๊าซไปข้างหน้า โดยการใช้แผ่นกั้น ภายใน ก๊าซจะเดินทางผ่านเส้นทางที่คดเคี้ยว ก่อนที่จะถูกปล่อยออกมาภายนอกที่ด้านหน้าของตัวเก็บเสียง ทำให้พลังงานของก๊าซกระจายไปในพื้นที่ที่ใหญ่ขึ้นและในระยะเวลาที่ยาวนานขึ้น ซึ่งจะช่วยลดทั้งความรุนแรงของการระเบิด (จึงทำให้เสียง ดังน้อยลง ) และแรงถีบที่เกิดขึ้น (เนื่องจากสำหรับแรงกระแทกที่ เท่ากัน แรงจะแปรผกผันกับเวลา)

สำหรับอาวุธปืนขนาดเล็ก วิธีที่ผู้ยิงรับรู้แรงถีบหรือแรงดีดนั้นอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสบการณ์และประสิทธิภาพของผู้ยิง ตัวอย่างเช่น ปืนที่กล่าวกันว่า "มีแรงดีดเหมือนลา " จะทำให้ผู้ยิงรู้สึกหวาดกลัว และอาจคาดการณ์แรงถีบและสะดุ้งเมื่อยิงออกไป ซึ่งจะทำให้ผู้ยิงกระตุกไกปืนแทนที่จะดึงอย่างราบรื่น และการกระตุกนั้นเกือบจะแน่นอนว่าจะทำให้การเล็งปืนผิดพลาดและอาจทำให้ยิงพลาดได้ ผู้ยิงอาจได้รับบาดเจ็บทางร่างกายจากการยิงอาวุธที่สร้างแรงถีบเกินกว่าที่ร่างกายจะรับหรือควบคุมได้อย่างปลอดภัย เช่น โดนกล้องเล็งปืนกระแทกตา โดนปืนพกกระแทกหน้าผากขณะที่ข้อศอกงอภายใต้แรงกระแทก หรือได้รับบาดเจ็บที่เนื้อเยื่ออ่อนบริเวณไหล่ ข้อมือ และมือ และผลลัพธ์เหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล นอกจากนี้ ดังที่แสดงในภาพ แรงถีบที่มากเกินไปอาจก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยอย่างร้ายแรงในระยะยิง หากผู้ยิงไม่สามารถควบคุมปืนให้อยู่ในทิศทางที่เล็งไปข้างหน้าได้อย่างเหมาะสม

การรับรู้แรงถีบกลับนั้นเกี่ยวข้องกับการลดความเร็วที่ร่างกายสร้างขึ้นเพื่อต้านแรงถีบกลับของปืน ซึ่งการลดความเร็วเป็นแรงที่ทำให้ความเร็วของมวลที่ถีบกลับลดลง แรงที่กระทำต่อระยะทางคือพลังงาน ดังนั้น แรงที่ร่างกายรู้สึกจึงเป็นการลดทอนพลังงานจลน์ของมวลปืนที่ถีบกลับ ปืนที่หนักกว่า นั่นคือปืนที่มีมวลมากกว่า จะแสดงพลังงานจลน์ของการถีบกลับที่ต่ำกว่า และโดยทั่วไปแล้วจะทำให้การรับรู้แรงถีบกลับลดลง ดังนั้น แม้ว่าการกำหนดพลังงานถีบกลับที่ต้องถูกลดทอนผ่านแรงต้านจะมาจากการอนุรักษ์โมเมนตัม แต่พลังงานจลน์ของการถีบกลับนั้นเป็นสิ่งที่ถูกจำกัดและลดทอนลงจริง ๆ นักวิเคราะห์วิถีกระสุนจะค้นพบพลังงานจลน์ของการถีบกลับนี้ผ่านการวิเคราะห์โมเมนตัมของกระสุน

หนึ่งในวิธีทั่วไปในการอธิบายแรงถีบที่รู้สึกได้จากปืนและกระสุนแต่ละแบบ คือการเรียกว่า "แรงถีบเบา" หรือ "แรงถีบแรง" แรงถีบเบาคือแรงถีบที่กระจายออกไปในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่า นั่นคือมีการลดความเร็วต่ำกว่า และแรงถีบแรงคือแรงถีบที่กระจายออกไปในช่วงเวลาที่สั้นกว่า นั่นคือมีการลดความเร็วสูงกว่า เหมือนกับการเหยียบเบรกของรถยนต์เบาหรือแรงกว่า คนขับจะรู้สึกถึงแรงลดความเร็วที่น้อยลงหรือมากขึ้นในระยะทางที่ยาวขึ้นหรือสั้นลงเพื่อหยุดรถ อย่างไรก็ตาม การที่ร่างกายมนุษย์จะปรับเวลาและระยะทางของแรงถีบโดยอัตโนมัติเพื่อลดแรงถีบที่รู้สึกได้นั้นอาจเป็นไปไม่ได้ นอกจากการใช้แนวทางที่ไม่ปลอดภัยและแม่นยำน้อยกว่า เช่น การยิงจากสะโพกแล้ว การใช้แผ่นรองไหล่เป็นกลไกที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพที่ช่วยให้แรงถีบแรงกลายเป็นแรงถีบเบาได้ เนื่องจากแรงลดความเร็วที่ต่ำกว่าจะถูกส่งไปยังร่างกายในระยะทางและเวลาที่มากขึ้นเล็กน้อย และกระจายออกไปบนพื้นผิวที่ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย

โดยคำนึงถึงสิ่งที่กล่าวมาข้างต้น เราสามารถกำหนดแรงถีบของปืนได้โดยพิจารณาจากพารามิเตอร์เพียงไม่กี่อย่าง ได้แก่โมเมนตัม ของกระสุน และมวลของปืน การลดโมเมนตัมจะลดแรงถีบลง โดยที่ปัจจัยอื่นๆ ยังคงเหมือนเดิม การเพิ่มมวลของปืนก็ลดแรงถีบลงเช่นกัน โดยที่ปัจจัยอื่นๆ ยังคงเหมือนเดิม ตัวอย่างต่อไปนี้เป็นตัวอย่างพื้นฐานที่คำนวณโดยใช้ เครื่องคำนวณออนไลน์ฟรีของ Handloads.com ( เก็บถาวรเมื่อวันที่ 10 สิงหาคม 2550 ในWayback Machine)และข้อมูลกระสุนและปืนจากคู่มือการบรรจุกระสุน (สำหรับกระสุนขนาดกลาง/ทั่วไป) และข้อกำหนดของผู้ผลิต:

• ในการ ทดสอบกับโครงปืน Glock 22โดยใช้กระสุนเปล่าที่มีน้ำหนัก 1.43 ปอนด์ (0.65 กิโลกรัม) ได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
  • 9 มม. ลูเกอร์: แรงถีบกลับ 0.78 ปอนด์_ฟุต ·วินาที (3.5 นิวตัน·วินาที); ความเร็วการถีบกลับ 17.55 ฟุต/วินาที (5.3 เมตร/วินาที); พลังงานการถีบกลับ 6.84 ฟุต⋅ปอนด์_ฟุต (9.3 จูล)
  • .357 SIG: แรงถีบกลับ 1.06 ปอนด์_ฟุต ·วินาที (4.7 นิวตัน·วินาที); ความเร็วการถีบกลับ 23.78 ฟุต/วินาที (7.2 เมตร/วินาที); พลังงานการถีบกลับ 12.56 ฟุต⋅ปอนด์_ฟุต (17.0 จูล)
  • .40 S&W: แรงถีบกลับ 0.88 ปอนด์_ฟุต ·วินาที (3.9 นิวตัน·วินาที); ความเร็วถีบกลับ 19.73 ฟุต/วินาที (6.0 เมตร/วินาที); พลังงานถีบกลับ 8.64 ฟุต⋅ปอนด์_ฟุต (11.7 จูล)
• ในการทดสอบกับปืนพก Smith & Wesson .44 Magnum ลำกล้องยาว 7.5 นิ้ว น้ำหนักเปล่า 3.125 ปอนด์ (1.417 กิโลกรัม) ได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
  • .44 เรมิงตัน แม็กนัม: แรงถีบกลับ 1.91 ปอนด์_ฟุต ·วินาที (8.5 นิวตัน·วินาที); ความเร็วการถีบกลับ 19.69 ฟุต/วินาที (6.0 เมตร/วินาที); พลังงานการถีบกลับ 18.81 ฟุต⋅ปอนด์_ฟุต (25.5 จูล)
• ในการทดสอบกับปืน Smith & Wesson 460 ลำกล้องยาว 7.5 นิ้ว น้ำหนักเปล่า 3.5 ปอนด์ (1.6 กิโลกรัม) ได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
  • .460 S&W Magnum: แรงถีบกลับ 3.14 ปอนด์_ฟุต ·วินาที (14.0 นิวตัน·วินาที); ความเร็วการถีบกลับ 28.91 ฟุต/วินาที (8.8 เมตร/วินาที); พลังงานการถีบกลับ 45.43 ฟุต⋅ปอนด์_ฟุต (61.6 จูล)
• ในการทดสอบกับปืนพก Smith & Wesson 500 ลำกล้องยาว 4.5 นิ้ว น้ำหนักเปล่า 3.5 ปอนด์ (1.6 กิโลกรัม) ได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
  • .500 S&W Magnum: แรงถีบกลับ 3.76 ปอนด์_ฟุต ·วินาที (16.7 นิวตัน·วินาที); ความเร็วการถีบกลับ 34.63 ฟุต/วินาที (10.6 เมตร/วินาที); พลังงานการถีบกลับ 65.17 ฟุต⋅ปอนด์_ฟุต (88.4 จูล)

นอกจากมวลโดยรวมของปืนแล้ว ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ไปมาของปืนจะส่งผลต่อความรู้สึกของผู้ยิงต่อแรงถีบกลับ แม้ว่าชิ้นส่วนเหล่านี้จะไม่ใช่ส่วนหนึ่งของกระสุนที่ถูกดีดออกมา และไม่ได้เปลี่ยนแปลงโมเมนตัมโดยรวมของระบบ แต่ก็เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของมวลในระหว่างการยิง ตัวอย่างเช่น ปืนลูกซอง ระบบแก๊สโดยทั่วไปถือว่ามีแรงถีบกลับที่ "นุ่มนวลกว่า" ปืนลูกซองแบบลำกล้องคงที่หรือ ปืน ระบบแรงถีบกลับ (แม้ว่าปืนกึ่งอัตโนมัติหลายรุ่นที่มีแรงถีบกลับและระบบแก๊สจะมีระบบกันกระแทกแรงถีบกลับติดตั้งอยู่ในพานท้ายปืน ซึ่งช่วยกระจายแรงถีบกลับสูงสุดที่รู้สึกได้) ในปืนระบบแก๊ส ลูกเลื่อนจะถูกเร่งไปข้างหลังด้วยแก๊สขับดันในระหว่างการยิง ซึ่งส่งผลให้เกิดแรงไปข้างหน้าบนตัวปืน แรงนี้จะถูกหักล้างด้วยแรงไปข้างหลังเมื่อลูกเลื่อนถึงขีดจำกัดการเคลื่อนที่และเคลื่อนไปข้างหน้า ทำให้ผลรวมเป็นศูนย์ แต่สำหรับผู้ยิง แรงถีบกลับจะกระจายออกไปในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่า ส่งผลให้รู้สึก "นุ่มนวล" กว่า^{[ 4 ]}

ระบบลดแรงสะท้อนจะดูดซับพลังงานจากการสะท้อน ลดแรงกระแทกสูงสุดที่ส่งไปยังฐานที่ติดตั้งปืนปืนใหญ่ แบบเก่า ที่ไม่มีระบบลดแรงสะท้อนจะกลิ้งถอยหลังไปหลายเมตรเมื่อยิง ระบบต่างๆ ถูกนำมาใช้เพื่อจำกัดการเคลื่อนไหวนี้บ้าง (เช่น เชือก แรงเสียดทานรวมถึงเบรกบนล้อ ทางลาดเพื่อให้แรงสะท้อนดันปืนขึ้นเนิน...) แต่การป้องกันการเคลื่อนไหวโดยสิ้นเชิงจะทำให้ฐานติดตั้งเสียหาย ดังนั้น ปืนจึงต้องถูกนำกลับไปยังตำแหน่งยิงและเล็งใหม่อย่างระมัดระวังหลังจากการยิงแต่ละครั้ง ซึ่งทำให้ความเร็วในการยิงลดลงอย่างมากปืนใหญ่ที่ยิงเร็ว ในปัจจุบัน เป็นไปได้ด้วยการประดิษฐ์อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่ามาก นั่นคือ ระบบ ลดแรงสะท้อนแบบไฮโดรนิวแมติกซึ่งพัฒนาขึ้นครั้งแรกโดยวลาดิมีร์ บารานอฟสกี ในปี 1872–1875 และนำมาใช้โดยกองทัพรัสเซีย จากนั้นในฝรั่งเศส ในปืนสนามขนาด 75 มม. ในปี 1897และยังคงเป็นอุปกรณ์หลักที่ใช้ในปืนใหญ่ในปัจจุบัน

ในระบบนี้ ลำกล้องปืนติดตั้งอยู่บนรางที่สามารถถอยกลับไปด้านหลังได้ และแรงถอยจะถูกดูดซับโดยกระบอกสูบซึ่งมีหลักการทำงานคล้ายกับโช้ค อัพแบบใช้แก๊สในรถยนต์ และโดยทั่วไปจะมองเห็นเป็นกระบอกสูบที่สั้นและเล็กกว่าลำกล้องปืนที่ติดตั้งขนานกัน กระบอกสูบบรรจุอากาศอัดที่ทำหน้าที่เป็นสปริง รวมถึงน้ำมันไฮดรอลิก ในการทำงาน พลังงานของลำกล้องจะถูกใช้ในการอัดอากาศขณะที่ลำกล้องถอยกลับไปด้านหลัง จากนั้นจะถูกกระจายออกไปโดยการหน่วงด้วยระบบไฮดรอลิกเมื่อลำกล้องกลับเข้าสู่ตำแหน่งยิงภายใต้แรงดันของอากาศอัด แรงกระแทกจากการถอยจึงกระจายออกไปในช่วงเวลาที่ลำกล้องกำลังอัดอากาศ แทนที่จะเป็นช่วงเวลาที่แคบกว่ามากเมื่อกระสุนถูกยิงออกไป ซึ่งจะช่วยลดแรงสูงสุดที่ส่งไปยังฐานติดตั้ง (หรือพื้นดินที่วางปืนไว้) ได้อย่างมาก

ในระบบแรงถีบอ่อนสปริง (หรือกระบอกลม) ที่ส่งลำกล้องกลับไปยังตำแหน่งด้านหน้าจะเริ่มต้นในสถานะที่ถูกบีบอัดเกือบเต็มที่ จากนั้นลำกล้องปืนจะถูกปล่อยให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างอิสระในช่วงเวลาก่อนการยิง ประจุจะถูกจุดระเบิดเมื่อลำกล้องไปถึงตำแหน่งด้านหน้าสุด เนื่องจากลำกล้องยังคงเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเมื่อประจุถูกจุดระเบิด แรงถีบประมาณครึ่งหนึ่งจะถูกนำไปใช้ในการหยุดการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของลำกล้อง ในขณะที่อีกครึ่งหนึ่งจะถูกนำไปใช้ในการบีบอัดสปริงอีกครั้ง เช่นเดียวกับในระบบปกติ จากนั้นสลักจะจับลำกล้องและยึดไว้ในตำแหน่งเริ่มต้น ซึ่งจะลดพลังงานที่สปริงต้องดูดซับลงครึ่งหนึ่งโดยประมาณ และยังลดแรงสูงสุดที่ส่งไปยังฐานยึดลงครึ่งหนึ่งโดยประมาณ เมื่อเทียบกับระบบปกติ อย่างไรก็ตาม ความจำเป็นในการจุดระเบิดอย่างแม่นยำในทันทีเพียงครั้งเดียวเป็นปัญหาทางปฏิบัติที่สำคัญของระบบนี้^{[ 5 ]}และแตกต่างจากระบบไฮโดรนิวแมติกทั่วไป ระบบแรงถีบอ่อนไม่สามารถจัดการกับการยิงติดขัดหรือการยิงผิดพลาดได้ ง่าย หนึ่งในปืนรุ่นแรกๆ ที่ใช้ระบบนี้คือปืน65 มม. mle.1906 ของฝรั่งเศส และยังถูกใช้ใน อาวุธต่อต้านรถถังแบบพกพา PIATของอังกฤษในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองด้วย

ปืนไร้แรงถอยและเครื่องยิงจรวดจะปล่อยก๊าซออกไปทางด้านหลังเพื่อลดแรงถอย จึงมักใช้เป็น อาวุธ ต่อต้านรถถังขนาด เบา ปืน ไร้แรงถอย Carl Gustav ขนาด 84 มม.ที่ผลิตในสวีเดนก็เป็นอาวุธประเภทนี้เช่นกัน

ในปืนกลที่ออกแบบตามแบบ ของ ไฮแรม แม็กซิมเช่นปืนกลวิคเกอร์สแรงถีบของลำกล้องจะถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนกลไกป้อนกระสุน

• บทช่วยสอนเกี่ยวกับ Recoil ถูกเก็บถาวรไว้เมื่อวันที่ 19 ธันวาคม 2012 ที่Wayback Machine
• เครื่องคำนวณแรงถีบกลับและ * สรุปสมการที่ JBM
• US3738219A - ปืนไร้แรงถอยและกระสุนสำหรับปืนดังกล่าว