Designing Sound

parts. For a rifle the stock is a large, often heavy part to stabilise the weapon.
Military combat weapons tend to be constructed for lightness, so there is a
design compromise made here. A massive stock absorbs more impulse on firing
but is obviously heavier to carry around, so many military rifle designs use a
spring-loaded mechanism to provide some relief from the recoil impulse. The
primary purpose of the stock, therefore, is to couple the weapon to the body at
the shoulder. There are three other parts that have significance to the sound.
The barrel is a strong circular tube with a small diameter that fits the calibre
of the ammunition used. Its length has some bearing on the sound produced.
Shorter barrels produce a louder sound for the same calibre. Connecting the
barrel to the stock is a housing that contains some light components, usually
made of steel: a spring, trigger mechanism, and chamber for the round to sit
in. Other wood or metal parts around this mid-section are sometimes called
the
furniture
. For single-shot rifles this is all we have, but for automatic assault
rifles and some handguns there is a detachable magazine that sits beneath the
base containing further rounds and a spring to feed these into the chamber.

---

594
Guns
Detonation
Some initial energy is stored in a compressed spring. When you pull the trigger
the spring actuates a firing pin, which impacts with the base of a tiny brass
shell. In the bottom of each round is a primer charge, held in a thin brass
bubble. This explosive, sometimes an unstable metal fulminate, detonates on
impact. It’s only a tiny charge, no bigger than a toy cap gun. It sets off the
main charge of cordite (nitro-cellulose and nitro-toluene) in the main body of
the shell. Because it’s a high explosive the detonation happens almost instantly,
unlike a cannon or firework using black powder that “deflagrates” (burns nor-
mally). The actual period of detonation is very quick.
1
The explosive disinte-
grates at between 5
,
000m
/
s and 8
,
000m
/
s, so a 10mm shell has used all its
fuel in about 2
µ
s. During this time a large amount of energy is released. To
get a feel for the numbers, consider that a rifle round travelling at 800m
/
s con-
tains the same kinetic energy as a 500kg motorcycle travelling at 80km
/
h, the
reason being a high velocity due to the quick detonation time and the formula
for kinetic energy being
E
= 1
/
2
M V
2
, for mass
M
and velocity
V
. Ranges of
kinetic energy are from 11kJ
/
kg for a handgun to 500kJ
/
kg for a sniper rifle
bullet. Since a large amount of energy is released in a short period the power is
extremely high, up to 500GW for a rifle bullet. So, the sound of a shell exploding
is like a single extremely loud click, for which we have a name: an impulse.