Статья Николая Борисова "Зачем стрелку из лука баллистика?"

[Asafan]

 

А теперь вспомните азы школьной физики......букваря так сказать.....

Вижу, орешек мне попался крепкий. Так даже интереснее, хотя и жаль весной попу протирать за компом, но придется.
Гука в нашем случае поминать не стоит, Гук - он и в блочном луке, и в рекурсивном работает одинаково. В зависимости от характера изменения прилагаемой к хвостовику стрелы силы по времени, стрела в разных луках изменяет свою скорость неодинаково, верно? Её скорость в начальный момент времени равна нолю, а в момент отрыва максимальна, это - начальная скорость. Пока тоже все вернее некуда... Это неодинаковое изменение скорости (потерями на трение и аэродинамическим сопротивлением при разгоне мы пренебрежем) как раз и характеризует ускорение. Давайте процитируем его определение, раз уж мы такие пунктуальные

Ускоре́ние — производная скорости по времени, векторная величина, показывающая, на сколько изменяется вектор скорости точки (тела) при её (его) движении за единицу времени

 В нашем случае скорость стрелы на разгонном участке по времени изменяется? Изменяется. Она растет? Растет. Движение ускоренное? Вот тут вы говорите, что только в блочном луке оно ускоренное, а я уже и запутался... Получается, что в рекурсивном луке стрела не изменяет своей скорости при движении? Как же он стреляет? Парадокс, да и только.

К счастью, факт ненулевой скорости стрелы рекурсивного лука подсказывает, что и он стрелять может. Это происходит благодаря тому, что на стрелу действует-таки сила! Она непостоянна по времени (пусть линейно уменьшается для простоты), но отлична от ноля. То есть ускорение стрелы, вызываемое этой силой,

прямо пропорционально вызывающей его силе

и при движении стрелы уменьшается линейно. Но оно отлично от ноля и есть. А пока оно есть, скорость будет расти. До самого последнего контакта стрелы с тетивой.

Дополню, пока клей заваривается...
О характере изменения ускорения и скорости с иллюстрациями - https://sites.google.com/site/technicalarchery/technical-discussions-1/arrow

[шмель009]

Автор статьи ошибается, когда говорит об отсутствии у лучной стрелы эффекта планирования - он есть и немаленький. А вот арбалетный болт в силу своих размеров и жесткости таковым не обладает.

Хотелось бы пояснений.
Какие физические силы, действуют на лучную стрелу в большей степени, чем на  арбаллетную?
При чём здесь размеры и жёсткость?
Авиамодельная юность, напоминает, что подъёмная сила, противодействует силе тяжести, при движении крыла определённой формы в плотной среде. Вы, это имеете ввиду, говоря про эффект планирования? Та форма, не имеет ни чего общего ни с оперением, ни с телом стрелы.
 Поэтому автор, всё таки прав.
 Если конечно, вы не собираетесь стрелять минипланерами.

[Николай Владимирович]

Закон Гука в блочном и рекурсивном луках работает одинаково - это Вы сказали правильно. И там, и там законы накопления энергии от величины деформации линейные. Но Вы просто отмахнулись от наличия таких приспособлений как блоки в компаунде. Задача блоков - сброс усилия, за счет перераспределения нагрузки в эксцентриках. Вспоминаем закон Архимедова рычага......Блок, после сброса усилия - рычаг.
В рекурсивном луке, согласно закона Гука (даже не пытайтесь от него отмахиваться. Отрицание законов деформации - это Нобелевка, будете подавать?) В момент полного изгиба плеч их деформация максимальна, следовательно и сила упругости так-же максимальна.
Строим график упругости (силы прилагаемой к стреле):

Из него видно, что с течением времени, сила прилагаемая к стреле уменьшается. С уменьшением силы - уменьшается ускорение. Потому-что согласно приведенного Вами 2-го закона Ньютона : "ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе" Что такое "прямо пропорционально" объяснения требует?
Вывод очевиден: Уменьшается сила дуг - уменьшается ускорение стрелы.
Поэтому начальная скорость стрелы в рекурсивном луке измеряется не в точке отрыва стрелы от тетивы, а в точке выпуска тетивы из пальцев.
Для сравнения (согласно того-же закона Гука), вот график сил компаунда:

Красная линия - это работа блоков, которые восстанавливают произведенный ранее сброс. На этом этапе происходит ускорение. В конечной точке ускорения измеряется начальная скорость стрелы.
Поэтому ваше заключение о максимальной скорости стрелы в момент отрыва от тетивы - неверно.

[Николай Владимирович]

при движении крыла определённой формы в плотной среде. Вы, это имеете ввиду, говоря про эффект планирования? Та форма, не имеет ни чего общего ни с оперением, ни с телом стрелы.
 Поэтому автор, всё таки прав.
 Если конечно, вы не собираетесь стрелять минипланерами. подмигивает

Может быть стоит вспомнить о таком явлении, как "площадь опоры в газовой среде" и не использовать не по назначению понятие "подьемная сила", которое начинает работать только при ускорении движения тела в газовой среде или при скорости набегающего потока, равнодействие сил которого превышает массу тела?

[шмель009]

Поэтому начальная скорость стрелы в рекурсивном луке измеряется не в точке отрыва стрелы от тетивы, а в точке выпуска тетивы из пальцев.

Я тебе один умный вещь скажу!
 Скорость стрелы, из  рекурсивного, да и любого лука, в момент выпуска, равна- 0!
 Скорость при отрыве-максимална, причём у любого лука.
 А вот, прирост ускорения, за время разгона, будет обратным.
 Но тем не менее, он всё равно будет у всех типов луков.

[шмель009]

"площадь опоры в газовой среде"

То есть вы полагаете, что стрела опирается на воздух, только снизу?
 Эффект планирования,  который вы приписываете лучной стреле в большей степени, чем арбаллетной,основан как раз на подъёмной силе.

[шмель009]

Я понимаю, о чём вы. Лист фанеры, брошенный горизонтально, полетит дальше, чем лом.
 А что будет, если ломом стрельнуть из катапульты? Но это, совсем другая, история...

[Asafan]

В момент полного изгиба плеч их деформация максимальна, следовательно и сила упругости так-же максимальна.
Строим график упругости (силы прилагаемой к стреле):

Начинаем улыбаться . Деформации упругих элементов лука (это я такими умными словами поддерживаю диалог на уровне, так сказать) происходят до достижения предела пропорциональности. То есть т.н. вами сила упругости, как характеристика материала плечей, остается неизменной.

Поэтому начальная скорость стрелы в рекурсивном луке измеряется не в точке отрыва стрелы от тетивы, а в точке выпуска тетивы из пальцев.

Так и я о том же! Начальная скорость стрелы в рекурсивном луке нулевая. Уже писал постом выше...

Поэтому ваше заключение о максимальной скорости стрелы в момент отрыва от тетивы - неверно.

Сдаюсь, сдаюсь ... Пусть вас другой кто-нибудь победит, я уже не хочу.

 P.S. Вы по ссылке-то сходите, там все нарисовано.

[Николай Владимирович]

У стрелы нет подъемной силы. Есть площадь опоры. Чем она больше, тем медленнее ускорение свободного падения. Это еще незабвенный Да Винчи в своем парашюте доказал. эффект планирования стрелы - это по сути парашютирование с вектором направления.
Ни ружейная пуля, на арбалетный болт таким свойством не обладают, за исключением условия, при котором их опорная поверхность прямо пропорциональна массе. А в этом случае арбалетный болт превращается в лучную стрелу, теряет жесткость и перестает отвечать задачам проламывания преграды.
Чтобы запулить арбалетный болт на ту-же дистанцию, что и лучную стрелу, нужно иметь силу в полтора раза (как минимум) большую.
Вас никогда не смущали требования законодательства к арбалетам? Например почему лук в РФ считается оружием от 27,5 кг, а арбалет от 43-х?

[Николай Владимирович]

То есть т.н. вами сила упругости, как характеристика материала плечей, остается неизменной.

Да что Вы говорите.....? Может быть стоит разобраться с пластинчатыми пружинами? А заодно посмотреть как зависит их КПД от величины деформации?

[AstraWlad]

Я так понял, речь идёт о том, что в классическом луке сила, действующая на стрелу, максимальна в момент выпуска и падает в ходе выстрела, так что основная часть разгона стрелы происходит где-то в первой трети её пути до вылета с полочки, в блочнике же разгон происходит более равномерно. А подъёмная сила, как уже писалось ранее, образуется из-за ненулевого угла атаки.

[VicM]

Уменьшается сила дуг - уменьшается ускорение стрелы.

Это правильное утверждение. Но, несмотря на уменьшение, ускорение все-таки сохраняется и имеет тот же знак, что и в начале движения. А значит стрела продолжает разгоняться! Выстрел из рекурсива - это не просто удар по стреле с максимальной силой вначале и простое сопровождение тетивой стрелы далее. Это все-таки разгон, хотя его эффективность и снижается к моменту вылета стрелы с тетивы, но разгон сохраняется.
Поэтому ваш вывод:

начальная скорость стрелы в рекурсивном луке измеряется не в точке отрыва стрелы от тетивы, а в точке выпуска тетивы из пальцев

абсолютно неверен! В точке выпуска из пальцев потенциальная энергия максимальна, а кинетическая равна нулю и скорость стрелы тоже равна нулю! Здесь на 100% прав Асафан - начальная скорость стрелы измеряется в момент, когда на нее перестает действовать ускорение, передаваемое тетивой, т.е. в момент покидания тетивы при максимальной скорости стрелы. Так же, как начальная скорость пули измеряется в момент прекращения ее разгона пороховыми газами, т.е. при покидании ствола, а не в патроне в момент удара бойка по капсюлю.

По расчетам автора, дальше полетит более короткое копье (при прочих равных). Но этого не происходит. Почему?

Именно это и происходит на практике. В ваших утверждениях используется "при прочих равных", а эти прочие у короткого и длинного копий не равны! На протяжении веков люди метали короткие дротики, сулицы и даже пилумы, не используя для этого сариссы. Почему?

[Николай Владимирович]

Если уменьшается ускорение, то каким образом может увеличиваться скорость? Разгон в рекурсивном луке происходит до момента преодоления наконечником стрелы момента инерции покоя. Иначе откуда берутся волновые изгибания древка? Вот этот участок, на котором наконечник сдвигается с мертвой точки и есть участок ускорения, дальше идет линейное уменьшение ускорения и скорость не может возрастать, так как сила прикладываемая к стреле линейно падает.
В целом весьма забавно наблюдать как Вы опровергаете все законы механики....

В ваших утверждениях используется "при прочих равных", а эти прочие у короткого и длинного копий не равны!

Вы сами подтвердили мои выкладки.....
Что-ж Вы так сами себе противоречите?
"Прочие равные" - это вес и прикладываемая сила. Длинное копье/стрела пролетит большее расстояние, чем короткое при равном весе и приложенной силе. Это ответ на вопрос: "Почему не метали сариссы".
Кстати, Вы никогда не встречали такое словосочетание "метательная сарисса"? Наберите в гугле - удивитесь.

[шмель009]

Ни ружейная пуля, на арбалетный болт таким свойством не обладают,

А чем таки уникальна, лучная стрела по отношению к этим свойствам?
 А, я вспомнил, тут намедни один товарисч, вёдра с песком пробивал, причём из лука более успешно. Обьяснял сей эффект, вибрацией стрелы при проникновении. Типа, лезет аки змея. С волновыми изгибаниями.

[Asafan]

Есть площадь опоры. Чем она больше, тем медленнее ускорение свободного падения.

Величина ускорения свободного падения не зависит от площади тела. Оно зависит от географического положения тела, высоты, локальных аномалий силы тяжести.
 А про пружины вам пусть SmallMik расскажет. Он все-таки инженер-технолог, и по работе должен уметь донести мысль до каждого слесаря. И с вами должен справиться . Вот когда покончим с букварем, перейдем и к более высоким материям. Если покончим...

[Saps]

Один простой эксперимент на тему: Стрельба из оконного проема из лука, длина которого в натянутом состоянии больше проема.
Растягиваем лук перед окном (внутри окна), концы лука в 2 см от рамы, делаем выстрел. Концы лука бьют по раме. Стрела улетела? Да практически нет, т.к. ее начальная скорость очень мала.   Пойдем делать новый лук.

Более щадящий эксперимент: Устанавливаем на лук "упор для тетивы, длина которого на 2 см короче растяжки. Делаем выстрел. Стрела покидает тетиву через 2 см своего пути. Но далеко ей не улететь.

[шмель009]

Если уменьшается ускорение, то каким образом может увеличиваться скорость?

А вы вспомните, что такое ускорение?
 Каждый последующий участок пути, стрела проходит с + по скорости. Только в начале это ПЛЮС БОЛЬШОЙ, а в конце, совсем маленький плюсик. НО ПЛЮС! (букварь)

[Николай Владимирович]

Если ускорение меньше скорости тела куда направлен вектор прироста скорости? Букварь.....

[шмель009]

куда направлен вектор прироста скорости?

А вот, прирост ускорения, за время разгона, будет обратным.

А при чём здесь вектор прироста?  Я похоже, тоже сдамся.

[шмель009]

А чем таки уникальна, лучная стрела по отношению к этим свойствам?

Вынужден повторить вопрос, т.к вы уходите от ответа.