射箭時使弓箭射出去的主要力是弦持續的推力還是一瞬間的彈力?

時間 2021-05-11 13:21:26

1樓:兔兔真好吃

弦的回彈速度大於箭的初速度,弦是始終有力作用外箭上的,所以才會有拉力曲線影響弓的效率這回事。比如複合弓能夠在相當長的距離裡保持較高的拉力,而傳統的反曲弓拉力隨著拉鋸的減小快速下降,同樣磅數的反曲弓比複合弓能量要小很多。

2樓:王淼淼

本人非弓圈人士,但正好最近對弓箭彈射的物理過程感興趣,還建立了乙個簡化的模型,所以也不請自來答一發吧……

處於簡化考慮,我們把弓臂以兩個定滑輪代替,如下圖

由能量守恆得出弓臂牽引弓弦的速度Vs與接弦點運動速度Vb在幾何上的固定關係:Vb = L/(L^2 - Lmin^2)^0.5 * Vs。

按位置變化關係有: 接弦點位移量 = (Lmax^2 - Lmin^2)^0.5 - (L^2 - Lmin^2)^0.5。對其求導也可得到上面的速度關係。

再根據能量守恆有:

其中Ek = 0.5*(Lmax - Lmin)*Fmax - 0.5*(L - Lmin)^2/Lmax*Fmax(儲能系統簡化為線性的)。

由以上兩個方程建立模型可求的得箭矢彈射過程中在各個位置上的速度變化如下:

其中滑輪繞數指的是動滑輪上弓弦的纏繞圈數。設定為2時相當於不戴偏心輪的滑輪弓(由2條弦拉動乙個動滑輪),設定為1時相當於傳統弓。

我們可以看到因為複合弓利用滑輪組的關係,相同拉距下要保證相同的蓄能,單純的動滑輪並不能達到省力的目的——蓄能 = ∫F(S)dS。真正能讓人省力的是偏心輪的漸開線。雖不能省力,但是動滑輪的存在可以在箭矢彈射速度相同時讓弓臂回彈速度更慢,減少動能損耗。

另外還有乙個結論:蓄能相同,且拉距相同時,越長的弓(弓梢距離越大),回彈時做功的距離越短,所需的拉力越大,但現實的回彈過程中能量損失越小(能量釋放更均勻)。

附件:弓弦速度.xlsx

這個模型裡面我只得出了箭矢速度與位置的關係(Vb = f(L)),有大佬知道時間該怎麼求嗎?

∫1/vdL? 這個積分太難了,搞不定啊

3樓:何許

用高中知識衝量就可以了

Ft=mv-mv0,射箭時把射出過程分為很多段很小的時間,使每一段時間內箭受恒力,那麼在這段時間內速度從vo變成v很多段這樣的時間一直使箭加速,而不是射出一瞬間讓箭獲得的速度,事實上,射出一瞬間△t=0,△v也是0,對於箭的加速沒有任何幫助。(大學讀的電氣,力學方面知識有點忘了,有錯誤或者瑕疵請指出)

證明一下這個定律吧,牛頓第二定律F=ma,a寫成dv/dt,F=mdv/dt,同乘dt,得Fdt=mdv,證好了

4樓:狼牙弓社

弓箭分很多種,以複合弓為例弓弦帶偏心輪帶動弓片,瞬間激發釋放所有動能推動箭支。所以是瞬間彈力釋放~

5樓:王若楓

黑色弓是鬆弛狀態,紅色弓是緊張狀態,弓弦給箭的推力就是在棕色【是紫色】線段那部分距離內產生的。綠色的弓弦從右向左走過棕色【紫色】線段距離,把箭從靜止狀態推動到初速度,然後箭射出去。

現在你告訴我一下,你說的【一瞬間】是指棕色【紫色紫色紫色】線段上的哪一部分?

6樓:「已登出」

這個問題下很多專業人士在秀弓箭知識,說了很多,也說的很好。但是……

彈力不是一瞬間的啊!

彈力是性質力,推力是效果力,二者根據情境不同是有交叉的!

7樓:軒轅吱吱

使物體產生動量mv的從來都不是力,是衝量ft,即力與時間的乘積。所以題主問題裡一瞬間的力本身不可能使任何物體產生運動。

結束

其實弓箭系統就是乙個相當簡單的彈性能與動能的轉化裝置。

高中物理裡邊單擺的運動還記不記得?單擺最低端為平衡點,單擺在平衡點以上的位置釋放,由於其勢能轉化為動能它會向著平衡點做加速運動,到達平衡點後勢能全部轉化為動能,此時刻擺的加速度為零,速度最大,繼續向前運動的話擺的動能轉化為勢能,會以減速運動遠離平衡點。

弓箭系統與單擺系統其實很像,未拉開的弓,弓弦所在位置為平衡點,把弓拉開,弓就蓄上了彈性勢能,撒放後弓弦先是向著平衡點做加速運動,此時它的勢能轉化為弓弦動能,在平衡點,加速度減為0,此後弓弦會做減速運動遠離平衡點。

上面是不考慮搭箭只考慮弓的情況(現實中絕對,絕對不要不搭箭空放!)考慮上箭,弓弦加速運動的時候由於箭持續被弓弦推動所以與弓弦以相同速度前進,接著到達平衡點,弓弦達到最大速度V開始減速,但是箭由於不受阻力所以繼續以速度V向前運動,此時弓弦與箭脫離,箭射出。

8樓:風大 可稍息否

「一瞬間」是乙個很難估量的時間度量值。科學上有時候會簡化計算為無限趨近於零。但是題主所說的這個情況,本身就是計算弓弦作用時間的,是沒法簡化為趨近於零的。

對於一般人的理解來說,「持續的推力」大約是指0.4秒以上的加速作用過程(人的眼睛有視覺暫留現象,也就是會將看到的影象保留0.1-0.

4秒),因為這樣可以看到在不同位置上作用的過程。而「一瞬間的推力」應該是指較短時間發生的、肉眼無法區分的加速作用過程,應該是0.1秒內就結束的加速過程。

如果從這個定義上來看,那麼箭在弦上就是一瞬間的事情。因為一般的箭速也就是50-70公尺/秒。弓的拉鋸一般就是0.

7公尺左右,去掉0.2公尺的弓檔(一般還會再大一些,主要是簡便),作用距離頂天了也就是0.5公尺——不同的弓,加速距離還不一樣,很多都不到這麼長。

這樣算來的話,加速起點和加速終點的速度是固定的,而加速距離取最大值,算出的作用時間是最大值。那麼加速時間最大值是多少呢?0.

5公尺從0公尺/秒加速到50公尺/秒,加速度是100公尺/平方秒,均速可以簡單視為25公尺/秒。答案是0.02秒,只有視覺暫留時間0.

1秒的五分之一,0.4秒的二十分之一。理論上說起來,按照理論最大加速時間算,就算眼睛一點都不眨,最多可以發射20次都以為是1次。

這肯定達到了一般人所說的「一瞬間」的範疇。

0.02秒,也就是20毫秒,這基本上是理論上的極限最大加速時間。也就是說,實際加速時間只能更短。我就不算了,謹慎一點,就當是0.01秒好了,可以說,是極其短暫的一瞬間。

所以我們可以負責任地說,「射箭時使弓箭射出去的主要力是一瞬間的彈力」。

9樓:不告訴

那要看你是滑輪弓還是反曲弓,還是短鞘還是自製橡皮筋動力的玩具了,最好的是滑輪複合弓,長時間持續保持加速直至離弦,,,最簡單的就是迪卡儂那種小玩具弓,之後開始1/3是加速段,中間開始往後,弓弦已經幾乎不提供動力,最後反而是阻力

10樓:楊尹

弓弦復原的速度等於箭加速段的速時持續推動。所謂一瞬間t彈出,需要MV/t平均大小的力,考慮到一瞬間約為0.36秒。

設箭為181fps,29g

則平均力為4.444N,顯然沒有這麼小的弓,所以不是一瞬間的彈力,以40磅為例,是1/45瞬間該弓箭可達到的速度。

11樓:神行snail

怎麼感覺其他答主都是射箭愛好者…都在說弓片如何如何。

當然是持續的過程,存在乙個弦和箭的共同加速過程。超過某個位置弦減速了,箭就飛出去了。

v=at

a=f/m

如果v一定,t越小,a越大,f也越大。如果t=0,趨於無窮的力怕不是要把你的箭打成渣渣哦

12樓:南京徐老胖

拉弓時人做功,轉化為弓片的彈性勢能,撒放時,弓片的彈性勢能隨之釋放,轉化為動能,並且一大部分動能沿著弓弦轉化到箭上,轉化為箭的動能,箭就刷的一下出去了。要是不搭箭空放的話,這部分本來應該隨著箭轉化走的動能就只能由弓本身內部消化,主要表現在振動,和弓弦嗡嗡的響聲,這對弓是一種極大的損害,會造成弓的損壞,比如弓片斷裂,十分危險。

13樓:胡藝蕭

瀉藥拉弓是依靠弓弦帶動弓片,蓄積勢能,撒放的一瞬間,是弓片帶動弓弦,將箭推出去

弓弦本身不具備彈力,也不具備推力,弓體結構上弓片才是主要位置弓弦只是輔助

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