Memahami Backspatter Pada Fraktur Tengkorak Sebagai Sebuah Efek Balistik Dari Proyektil

8/19/2019 Memahami Backspatter Pada Fraktur Tengkorak Sebagai Sebuah Efek Balistik Dari Proyektil

http://slidepdf.com/reader/full/memahami-backspatter-pada-fraktur-tengkorak-sebagai-sebuah-efek-balistik-dari 1/7

MEMAHAMI BACKSPATTER PADA FRAKTUR TULANG TENGKORAK

SEBAGAI SEBUAH EFEK BALISTIK DARI PROYEKTIL

Abstrak

Dalam bidang forensik, muncul tantangan untuk memastikan keseragaman antara bukti yangdiamati dengan kejadian sebenarnya. Secara khusus, pada luka di kepala akibat tembakan,

penelitian mengenai pola backspatter (material yang tersebar berlawanan dengan arah proyektil)

dapat memberikan informasi penting tentang penyebab kematian dengan menghubungkan

material backspatter yang terdapat pada senjata api, penembak atau benda disekitarnya. Pertama,

penelitian ini menyelidiki mengenai proses fisika yang terjadi selama pembentukan backspatter

dari sebuah proyektil berkecepatan tinggi dengan mengevaluasi dua tengkorak buatan. edua,

kita mengevaluasi kesesuaian dari Mesh-Free Method yang disebut dengan Smoothed Particle

Hidrodinamics (SP!) pada pola fraktur dan mekanisme terjadinya backspatter .

Penelitian ini menunjukkan bahwa dampak dari proyektil dapat menyebabkan fragmentasimaterial pada lokasi yang terkena saat terjadi transfer momentum pada partikel yang

terfragmentasi. Partikel"partikel yang memberikan tahanan, akan mengarahkan gerakan materi

parsial dalam arah yang berlawan dari proyektil sehingga menyebabkan terjadinya backspatter .

#anyaknya backspatter tergantung pada konsistensi masing"masing material dan seberapa cepat

peluru dapat menutup lubang. $alur tahanan tergantung pada sifat konstitutif dari bahan. %D&

menjadi bahan terbaik sebagai contoh tengkorak manusia, terbuat dari bahan polikarbonat yang

dapat menggambarkan pola backspatter . SP! adalah metode numerik yang menggambarkan

pola fraktur akibat dari proyektil berkecepatan tinggi, dan pola fragmentasi backspatter . Prediksi

dengan menggunakan simulasi menunjukkan bahwa data eksperimen dari medium density

fiberboard (%D&) hasilnya lebih baik.

1. Penda!"!an

'uka balistik adalah penelitian tentang fenomena yang muncul ketika sebuah proyektil mengenai

dan menembus manusia atau hewan *. arena bervariasinya luka akibat proyektil, prediksi

dengan menggunakan metode komputasi pada computer semakin memainkan peran dalam

menarik kesimpulan. Salah satu fitur penting dari luka balistik adalah +backspatter +, istilah yang

digunakan untuk menggambarkan setiap jaringan yang keluar dari arah masuknya tembakan

yang berlawanan arah dengan tembakan senjata api , -*. alaupun didokumentasikan dengan

baik, mekanisme terjadinya backspatter tidak sepenuhnya dipahami dan melibatkan beberapafaktor termasuk transfer energi kinetik, ekspansi gas yang cepat, dan perubahan bentuk dari

material biologis yang terkena.

/danya material yang tersisa pada senjata api dengan 0kecepatan tinggi0 sering ditandai dengan

adanya percikan darah 1* dan ditandai dengan pola percikan yang halus*. Pola percikan

biasanya melingkar ketika senjata api membentuk sudut tegak lurus terhadap permukaan dan



bentuk pola yang memanjang ketika proyektil membentuk sudut yang sempit 2*. Pola

memanjang dapat dianalisis untuk menentukan sudut dan asal tembakan 2,3*. $arak tercecernya

material backspatter dilaporkan sangat bervariasi dalam berbagai literatur. Sebagai contoh,

tembakan jarak dekat pada kepala sapi yang masih hidup menghasilkan backspatter dengan

ukuran 4"24 cm dengan jarak maksimal 5 cm 3*. Sebuah penelitian kasus tembak dengan luka

atipikal oleh 6erhoff dan arger 7* pada kasus bunuh diri di mana backspatter tercecer hingga

1,3 m. 8ksperimen fisika dari tembakan pada spons yang berlumuran darah dan ditutupi bahan

yang kaku mengakibatkan backspatter tercecer sampai jarak -4"34 cm , 1*.

9si biologis backspatter termasuk jaringan otak, fragmen tulang, jaringan kulit, jaringan adipose

dan darah. &aktor"faktor yang mempengaruhi pola termasuk jarak antara moncong dengan target,

kaliber senjata api * dan anatomi lokasi dengan sebagian besar penelitian difokuskan pada

kepala.

/rti penting backspatter terletak pada rekonstruksi :P *. Secara khusus, backspatter

berjalanan berlawanan dengan arah tembakan dan karena itu dapat mengenai senjata api, penembak dan benda disekitarnya. ;leh karena itu, faktor"faktor seperti jenis senjata, jarak

tembakan -*, pola noda darah pada tangan korban membuktikan adanya kasus bunuh diri 2*,

dan informasi pembunuhan mungkin dapat disingkirkan <*.

Serangkaian kunci dari percobaan oleh ahli patologi $erman #ernd arger sebagai penelitian

yang paling komprehensif mengenai backspatter -, 3, 5*. Sembilan sapi hidup jenis =ew $ersey

(usia 2"3 bulan) yang akan dipotong, ditembak di pelipis kanan dengan jarak 4 cm secara

hori>ontal di bawah mata kanan. :emuan kunci termasuk bahwa hasil backspatter bervariasi

pada setiap tembakan meskipun lingkungan telah terkontrol tetapi kabut halus yang konsisten

pada setiap tembakan segera muncul sebagai dampak dari peluru. %odel sintetik , 1* terdiridari darah yang direndam terbungkus dalam spons sebagai lapisan terluar menghasilkan lebih

banyak pola backspatter , murah dan isu etis dapat dihindari. /da beberapa studi kasus 7, <, 4,

* yang menggambarkan tentang backspatter dalam penembakan non"fatal pada manusia, kasus

bunuh diri, dan kasus pembunuhan. !asil ini dapat memberikan gambaran tertentu untuk

memvalidasi metode komputasi.

:iga mekanisme utama yang memberikan kontribusi pada pembentukan backspatter meliputi? (9)

efek gas pada ruang subkutan? (9i) kavitasi sementara terkait dengan tekanan intrakranial? dan

(iii) tail splashing effect . @mumnya, kombinasi dari ketiga faktor itu dapat menyebabkan

terjadinya backspatter . 8fek gas subkutan dihasilkan dari gas yang dari moncong senjata *.Selama tembakan jarak dekat gas dari moncong masuk kedalam luka yang dihasilkan oleh peluru

dan menjadi terperangkap diruang subkutan antara kulit dan tulang tengkorak. !al ini

menyebabkan luka masuk berupa +starburst atau stellata+ yang dikenal sebagai efek +#low"out+ di

mana kulit mengembang dengan cepat dan sebuah kantong terbentuk di bawah kulit , 5*.

:ekanan dari gas akan memperluas kantong tersebut dan menyebabkan aliran balik dari gas



kearah pintu masuk luka. ekuatan percepatan dari aliran gas ini akan mendorong darah dan

jaringan lunak kearah yang berlawanan dengan datangnya peluru , 1, 5*.

avitas sementara terkait tekanan intrakranial yang terjadi sebagai akibat peluru yang melewati

sebuah media menciptakan kavitas sementara dibelakangnya, gambaran dari semua luka akibat

rudal -*. Dalam kasus luka akibat peluru di kepala, kavitas yang besar akan dibuat karenatahanan yang rendah dari jaringan otak -*. ;tak berada dalam tengkorak yang keras, dan

karena itu tekanan yang tinggi akan membuat kavitas yang luas. :ekanan yang tinggi didalam

cranium dan rusaknya cavitas sementara menciptakan kekuatan yang mendorong jaringan dan

darah keluar dari pintu masuk luka 7, 5*. arger mengusulkan bahwa struktur anatomi yang

mirip dengan cairan dan isi kavitas akan memberikan gambaran terbaik mengenai kavitas

sementara 1*. &ackler 2* percaya bahwa hancurnya kavitas sementara adalah satu"satunya

mekanisme yang menciptakan backspatter .

&enomena Atail"splashB adalah aliran balik dari material yang hancur atau cairan disepanjang

permukaan lateral peluru berkecepatan tinggi yang menembus media padat 5, -, 1*. arger 1* mengatakan bahwa Btail"splashA terjadi ketika peluru menembus otak dan terjadi aliran

material otak dan darah disebelah lateral dari peluru yang masuk. !al ini yang akan dievaluasi

dalam penelitian ini.

/da banyak penelitian komputasi mengenai dampak kecepatan tinggi yang berhubungan dengan

balistik, tapi hanya sedikit yang berkaitan dengan backspatter . /nalisis elemen terbatas (&8/)

pada helm anti peluru dan efeknya pada tengkorak manusia 3, 7* dimana kepala dan otak

digunakan untuk mengevaluasi kinerja helm. Studi &8/ disimulasikan dengan partikel proyektil

pada arah yang berlawanan dengan arah tembakan <"4*, yang akan muncul menjadi

backspatter . Proyektil ini adalah dampak pada tulang manusia, yaitu pada tulang parietaltengkorak <* dan tualng mandibular 5, 4*. Penggunaan &8/ memberikan hasil yang baik

jika dibandingkan dengan data eksperimen dengan model bahan yang relatif sederhana yang

digunakan. Backspatter atau signifikansinya tidak menjadi focus pada penelitian. Sebuah studi

&8/ lebih lanjut untuk menciptakan luka yang terjadi dalam kematian yang sebenarnya *

menyarankan bahwa prediksi komputer adalah alat yang berguna untuk menguji fisika balistik

luka manusia. #anyak penelitian menggunakan software 'S"DC=/ sebagai pengganti &8/ 3,

7, 5, 4, *, dan Smooth Particle !idrodynamic (SP!) , -* juga terbukti berguna.

Percobaan fisik dapat memainkan peran penting dan sangat penting untuk memahami

mekanisme kompleks, pola materi yang terbentuk pada backspatter , dan memvalidasi modelkomputasi. %isalnya, hubungan konstitutif material biologis, khususnya yang memiliki regangan

tinggi, sering tidak diketahui, dan perlu ditentukan secara eksperimental. Dalam hubungannya

dengan backspatter , ruang lingkup dan luasnya percobaan dengan hewan terbatas dengan alasan

etis dan praktis. ;leh karena itu ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan material

alternatif yang memungkinkan dilakukannya sejumlah percobaan besar untuk memahami

backspatter dan yang berhubungan dengan kejadian yang sebenarnya. riteria utama bahan



tiruan adalah sifat mereka yang mirip dengan manusia atau dalam kombinasi harus mirip dengan

bahan biologis (tengkorak, jaringan, cairan, dll) yang relevan dengan backspatter , dan dengan

demikian dapat menunjukkan peristiwa serupa sesuai dengan kondisi backspatter yang

sebenarnya. Penelitian ini berfokus pada pemahaman mekanisme terjadinya backspatter dan

mengevaluasi dua bahan tiruan tengkorak manusia untuk menilai kegunaannya sebagai bahan

sintetis untuk investigasi forensik. edua, kita mengevaluasi kesesuaian mesh free method yang

disebut Smoothed Partikel Hidrodinamika (SP!) untuk menggambarkan mekanisme percikan

backspatter menggunakan medium density fiberboard (%D&), yang dibandingkan dengan

percobaan identik.

#. Pendekatan dan Met$d$"$%&

Percobaan balistik ini dilakukan :he oyal =ew Eealend Police college dimana tembakan

dilakukan oleh ahli senjata api yang terlatih. #ahan eksperimental ditunjukkan pada Fambar. .

Pada bagian pertama bereksperimen pada panel berukuran 44 G 44 mm yang terbuat dari

%edium density fiberboard (%D&) dan Polycarbonate (PH). %D& terdiri dari serat kayu yangdikombinasikan dengan resin, dan dibuat menjadi panel dengan memberikan suhu dan tekanan

tinggi. Polycarbonate juga terpilih sebagai bahan karena tidak rapuh dan dengan demikian tidak

akan hancur akibat dampak proyektil.

%odel fisik yang dirakit dipakaikan rompi evlar bullet proof vest pada pengujian. ompi dan

boneka ditempelkan ke papan datar yang besar untuk mendukung dan menjaga agar boneka tetap

tegak lurus ke tanah. Sebuah meja ditempatkan di depan boneka dan pusat model ditempel rompi

2 cm di atas permukaan meja. Sebuah pistol kaliber 5 mm digunakan dalam percobaan dengan

%agtech 5 mm 'uger centerfire logam penuh amunisi. %odel ditembak dari jarak m dan

ditembak dengan posisi tegak lurus terhadap permukaan depan boneka. Percobaan direkamdengan kecepatan tinggi kamera video digital S/ dengan tingkat lensa 22 mm dari 3.444 fps.

Pencahayaan dicapai dengan tiga 444 kuarsa lampu halogen. Sebuah papan plastik putih

besar ditegakkan oleh klem belakang dibelakang model. Papan ini bertindak sebagai reflektor

cahaya untuk meningkatkan kecerahan dan melacak backspatter dari model. 'embar putih besar

kertas bercak ada di setiap meja di depan model, papan plastik reflektor, dan tanah segera di

sekitar diatur. Sehingga terpercik partikel dapat diamati dan dicatat.

'. S&(!"as& K$()!tas&

&8/ konvensional tidak cocok untuk simulasi fraktur akibat tekanan tinggi karena sejumlahfactor termasuk menangkap inisiasi retak alami dan propagasi, kegagalan pemisahan elemen,

menjaga integritas elemen dalam deformasi yang sangat non"linear, dan menangkap fragmentasi

filamen jalur retak 1*. /kibatnya, Smooth Particle !ydrodynamics (SP!) diadopsi sebagai

metode yang cocok karena terbebas dari berbagai masalah dari metode free mesh. SP!

memecahkan sistem diferensial parsial persamaan dengan domain discretised menjadi

serangkaian partikel yang mewakili materi dengan volume tertentu. Pemodelan SP! telah



berhasil diterapkan untuk masalah aliran fluida di masa lalu. :erlebih baru"baru ini telah ada

minat yang tumbuh dalam pemodelan masalah deformasi yang solid dengan SP! 1"5*. SP!

cocok untuk menggambarkan backspatter dari dampak proyektil karena kemampuannya terbukti

dalam pemodelan struktur dan evolusi kerusakan.

%odel komputasi diatur seperti ditunjukkan pada Fambar. . Sebuah panel dimensi 44 G 44mm bersifat kaku di tepi dan dipengaruhi oleh proyektil pada pusatnya. #entuk proyektil I

peluru itu digambarkan berbentuk silinder, diameter 5 mm dan panjang 5,2 mm dengan semi"

belahan radius 1,2 mm di akhir. ecepatan awal peluru ditetapkan -4 m I s. %odel komputasi

adalah simulasi dampak peluru setelah 3 ms. edua panel dan proyektil yang didiskritisasi

dengan spasi partikel mm. Sebuah konvergensi partikel (setara dengan jala konvergensi dalam

&8/) dianalisis menggunakan stres von %ises menunjukkan bahwa stres bervariasi kurang dari

J dengan perubahan dalam model esolusi ,2" mm jarak partikel, membangun resolusi

mm sehingga sudah cukup tepat. :ergantung pada ketebalan, panel SP! terdiri antara 3.43 "

7.147 partikel dan proyektil yang terdapat dalam panel 13 partikel. Proyektil terbentuk dari

tembaga padat dengan $ohnson Hook %odel plastisitas --*. %D& dan polycarbonate

dimodelkan menggunakan sifat material pada :abel . %odel ini diselesaikan menggunakan 'S"

DC=/ SP!.

*. Has&"

*.1 Tes da()ak ke+e)atan t&n%%&

&oto kecepatan tinggi contoh dari %D& dan PH diuji. Hiri khas dari tiap bahan tiruan dan

keuntungan dan kerugian sehubungan dengan simulasi backspatter dirangkum dalam :abel .

@ntuk setiap materi, dua sampel yang diuji, dilambangkan dengan %D& dan %D& untuk sampel density fiberboard %edium, dan PH dan PH untuk sampel Polycarbonate.

Fambar. - menunjukkan pola fraktur untuk panel %D&. Partikel kecil (" mm) diamati berjalan

ke arah yang berlawanan dengan arah masuknya peluru pada kedua tes. Partikel muncul dalam

sebuah bentuk radial kerucut dengan sebagian besar puing"puing bergerak kearah atas (Fbr. -c"

d). Partikel yang lebih kecil bergerak menjauhi model, sementara partikel yang lebih besar dan

fragmen tetap ada di wilayah dampak (Fbr. -c). aktu terjadinya percikan backspatter awal

terjadi setelah 4,< ms. #ackspatter terus berlanjut sampai 3,-2 ms. @kuran lubang masuk adalah

5,4 mm dengan tidak ada bukti retak secara radial ditempat masuknya peluru. &ragmen besar

%D& meninggalkan daerah kerusakan sekitar 2 mm dari lokasi pintu keluar. Pengamatan kertas bercak mengungkapkan mayoritas bahan terpercik terletak antara 4,2" m dari model.

Dua 1,2 mm panel polikarbonat polos sebagai tiruan tengkorak juga diuji dengan PH disorot

pada Fambar. 1. Pengaruh proyektil menyebabkan cekungan di seluruh panel. Felombang radial

lokal bergerak arah luar tepi panel 4,5 ms setelah dampak dalam kedua kasus. %enyebabkan

getaran pada panel bergetar dan mengirimkan gelombang melalui panel. :idak ada backspatter

yang diamati pada panel PH.



*.# M$de" SPH K$()!tas& )ane" MDF

#erikutnya kami mengembangkan model komputasi untuk mensimulasikan backspatter

menggunakan metode SP!. @ntuk mengevaluasi kesesuaian SP! sebagai metode yang efisien

untuk menangkap dampak fraktur, fragmentasi, partikulat ejeksi pasca dampak, kita melakukan

simulasi dampak proyektil pada panel %D& 3 mm. Fambar. 2 menunjukkan evolusi stress von%ises (kolom kiri) dan regangan plastik (kolom kanan) pada piring setelah terkena dampak

proyektil beberapa kali. Pewarnaan partikel mewakili i 4"4 %Pa untuk von %ises stress dan 4"

4,2 (kegagalan regangan) untuk regangan plastik.

Pada (Fbr. 2a) dampak tegangan tinggi yang dihasilkan sekitar ujung proyektil menyebabkan ke

fraktur pada tulang di titik dampak (ditunjukkan oleh dispersi partikel merah). Eona myang

tertekan memperluas secara radial tetapi tidak cukup besar untuk menghasilkan kegagalan

(hanya 1" %Pa), dan tidak ada deformasi plastik di luar situs fraktur (Fambar. 2b). Felombang

stres mencapai batas lempeng, terlihat dan kemudian meredam. #eberapa partikel terfragmentasi

pada daerah dampak sekarang sudah pindah dari situs dampak dalam arah yang berlawanan darigerak peluru yang mengarah ke backspatter (Fambar. 2c"d). %ayoritas partikel menggumpal

dan jatuh di lokasi dampak. egagalan hanya diprediksi di lokasi dampak.

%odel SP! kemudian dibandingkan dengan percobaan %D&. Fambar 3 membandingkan pola

fraktur dan gerakan partikel terhadap prediksi SP!. Backspatter terlihat pada dan 1 ms yang

menunjukkan pergerakan partikel pada jarak yang sama dengan percobaan. 9ni berarti bahwa

kecepatan partikel juga akan sama. Pola semprotan juga mirip mewakili pola kerucut -D.

prediksi tempat masuk juga mirip dengan eksperimen dan tidak ada fraktur yang diamati pada

lokasi yang jauh dari dampak di kedua pemodelan dan eksperimen. Pintu masuk lubang jauh

lebih besar untuk polikarbonat dibandingkan dengan %D&.

,. D&sk!s& dan Kes&()!"an

Penelitian ini menunjukkan bahwa dampak proyektil menyebabkan fragmentasi material pada

lokasi dampak, saat terjadi transfer momentum pada partikel yang terfragmentasi. Partikel"

partikel akan bergerak sepanjang jalur tergantung dari resistensi, yang mengarah ke gerakan

materi parsial dalam arah yang berlawanan dari gerakan proyektil, yang dikenal sebagai

backspatter. $umlah backspatter tergantung pada batas regangan masing"masing materi dan

waktu penutupan lubang proyektil.

SP! terbukti menjadi metode numerik ideal untuk menggambarkan sifat alami dari dampak

terpecahnya material pada tekanan tinggi, dan prediksi digambarkan dengan baik untuk data

eksperimental kepadatan menengah fiberboard (%D&). !asil itu juga tercatat menjadi sangat

tergantung pada hukum konstitutif. Secara khusus, hasil dampak fraktur %D& menunjukkan

bahwa energi dari proyektil menyebabkan materi di lokasi dampak menjadi partikel yang kecil.

%omentum ditransfer dari proyektil ke partikel dengan mayoritas fragmen perjalanan di arah

proyektil asli. =amun, sebagian fragmen pada pintu masuk luka bertindak sebagai jalur yang



menyebabkan perlawanan pergerakan bahan aksial !al ini mirip dengan %ekanisme tail

splashing yang didalilkan sebagai mekanisme backspatter dari tembakan kranial 5, -, 1*.

Potensi tengkorak tiruan lainnya, polikarbonat, memiliki strain kegagalan yang tinggi dan

memberian resistensi yang baik, dibandingkan dengan tengkorak yang nyata, yang mengarah

pada berkurangnya backspatter dan tidak ada material yang patah. Dampak peluru di tulang

manusia dikenal akan meninggalkan lubang yang jelas dan menunjukkan facture radial -2*

polycarbonate tidak memberikan gambaran yang sesuai untuk tulang manusia atau tengkorak.

9ni adalah studi pertama yang menggunakan SP! untuk meneliti backspatter dampak balistik.

%odel SP! simulasi kecepatan partikel backspatter , waktu dan pola penyemburan konsisten

dengan percobaan.

/khirnya dari bahan yang diuji, %D& paling cocok untuk simulasi tengkorak Itulang. %D&

adalah bahan tiruan yang baik untuk tengkorak dibandingkan dengan polikarbonat untuk

mengetahui dampak proyektil pada kecepatan tinggi. %D& menampilkan sifat rapuh mirip

dengan tulang dan menghasilkan backspatter . Polycarbonate sangat elastis sehingga fraktur menjadi terbatas sehingga bukan merupakan bahan tiruan tulang yang baik.

Pekerjaan di masa depan akan fokus pada memperluas model untuk beberapa lapisan dan bahan

yang elastis. !al ini dapat diperluas mencakup bahan biologis dengan model manusia atau babi.

%ekanisme lain seperti overpressure intrakranial dan efek gas subkutan juga telah memiliki

teori. Sebuah model komputasi dapat diperpanjang untuk mensimulasikan mekanisme dari

backspatter . 9ni akan membuat model yang lebih lengkap dari apa yang terjadi dalam kenyataan.

penelitian ini dengan demikian merupakan langkah penting untuk menciptakan alat yang

membantu para ilmuwan forensik secara akurat merekonstruksi adegan kejahatan dan

memberikan bukti yang mengarah ke keadilan dalam penyelidikan kejahatan.

Memahami Backspatter Pada Fraktur Tengkorak Sebagai Sebuah Efek Balistik Dari Proyektil

Documents

Transcript of Memahami Backspatter Pada Fraktur Tengkorak Sebagai Sebuah Efek Balistik Dari Proyektil