作者CJWUKNIGHT (ISSAC)
看板Warfare
標題Re: [討論] 熱兵器在中國無法發揚光大的原因?
時間Fri May 25 17:03:47 2012
從物理(力學)角度看弓箭
之前一直很好奇，以前專門破甲的箭會是用重的還是用輕的？
假設用同一把弓去射，而且拉距都一樣
除了箭頭形狀，另一個參數就是動能。
動能公式為：1/2*mV^2，就是：0.5*(公斤)*(公尺/秒)^2
照上述公式來，輕的箭應該會有較高動能，因為輕的箭速度高，而公式中速度的加成較大
但是仔細想想，重量與速度這兩個都是變數，這樣理解沒有什麼說服力
換個方式想：
在拉弓過程中，弓臂彎曲，弓臂儲存了能量；
放箭的時候，能量放釋放出來(這不是廢話嗎...)
能量分為三部分：
一是弓臂彈回去的能量，二是弦彈回去的能量，三是箭飛出去帶走的動能
由於弦是綁在弓上，箭又搭在箭上，三者的速度有關連性
因此我把這三者的速度簡化為相同。
以上假設完成，以下開始解題~~~
在同一把弓相同拉距下，總能量相同，那弓.弦.箭這三者到底個別分到多少能量？
因為上面假設三者速度都一樣，所以動能公式中(1/2*mV^2)
速度一樣，剩下變數就是重量，這三者的重量佔%數大的就會得到較大%數的動能
答案出來了，重的箭就會爭取到更大的動能，所以古代的穿甲箭會是重箭頭~
那如果把箭的重量改為零呢？那動能就是由弓.弦兩者平分
想當然爾，弓臂的重量比弦高出很多，弓臂吸收了絕大部分的能量，
對弓臂是滿大的傷害...所以弓不能放空弦~~~那太輕的箭，也是類似的情況
箭帶走的能量太少，弓臂一樣吸收大部分能量，也是傷弓
話題繼續延伸，把上述能量原理運用得最徹底的無非是現代複合弓!!!
複合弓超硬的弓臂，彎曲所需的力量非常大，也許300公斤只能彎曲1公分
但是在弦線與滑輪組的作用下，變成人能夠使用的30公斤與80公分
(上述數字為胡扯，勿相信)
放箭時能量釋放，由於弓臂只移動1公分，所以只吸收非常小的能量
輕量的滑輪也吸收少許能量(角動能+動能)，弦線也很輕不用講
剩下的能量就給箭囉~~~(不好意思，沒有實際數字可以供參考)
可以參考一下：
http://ppt.cc/Cht~
中間有搭弓時的拉力變化與放箭時箭所受到推力的比較圖
再加上把滑輪設計成非圓形的話，就會有省力的效果。
在不同的直徑下，力量也不同，直徑較長可以省力，短直徑的力則較大
所以可以設計成在拉滿弓的時候，手拉的那條弦在直徑較長的地方
但是彎弓的弦在直徑較短的地方，這樣在拉滿弓的時候，就可以省下不少力
不需要非常辛苦地去瞄準
我很好奇的是，上述的能量原理運在和弓上的話，會是相當悲劇的結果
目前的合成纖維可以讓和弓有較高磅數，但是在古代的和弓，竹子材料加上長弓身
不高的磅數，在加上重量較大的弓臂，會在放箭時吸收更多能量
結果是會有悲劇的箭速，有誰有這方面的資料？
似乎一般對和弓都不會覺得是一把高性能的弓，能夠與長弓.角弓相匹敵
這本來是我發在FB上的
PO在這讓大家討論一下
上一篇RollingWave大提到十字弓的效率較差
我也滿認同的，中世紀的十字弓用鋼鐵製成，雖然拉力高
但是變形量少，而且本身重量大，放箭時會吸收不少能量
而且短拉距，造成只能用短箭
但是中國的弩我認為又不同，畢竟中國弩不像歐洲十字弓
個人認為，中國弩就是直接把弓橫置再加上軌道
一樣的材料，一樣的拉距，一樣的拉力
可以直接使用長箭，拉力可以更強，就直接擁有更高的射程
記得好久前的一部電影，好像是"英雄"吧，裡面就有一幕是某國的弩兵使用踏張的弩
至於強弩之末，我想只是比喻吧，若是中國弩箭的長度比較長的話
我之前有一段時間自己做弓，用的是竹子，拉力也不高，6.7公斤而已
有次我垂直往天空放箭，箭直直地射上去，再直直的落下，地面是水泥地
結果，那隻箭竟然彈起約1層樓高度(箭沒有箭頭，只是支木桿加羽毛)
箭的終端速度也是滿可怕的
記得金庸某部小說，主角好像是袁崇煥的兒子，袁承志
有一幕是把清兵困在山谷中，袁承志的人使用弓箭，箭落下時可以殺傷清兵
但是清兵的火槍彈，卻無法使用同樣方法去殺傷敵人
至於土耳其弓箭的超遠射程，我想是不是跟這有關阿
http://ppt.cc/FA5R
中國床弩不也號稱1.5KM！！！
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◆ From: 36.224.28.57
推 nightkid:日本人(衛恭X郎)都用弓射一些刀阿劍阿之類的東西 他比較 05/25 17:35
→ nightkid:厲害吧? 05/25 17:35
推 gametv:那部小說應是碧血劍 05/25 17:39
→ digpig:和弓印象中是走高磅數路線, 那個Size靠杯大一把 05/25 17:50
→ digpig:有英國佬說古代的和弓可以到160~200, 就算膨風打點折這 05/25 17:50
→ digpig:數據還是很嚇人. "矢重弓勁，中之者必斃" 05/25 17:52
→ HDT:力學能守恆 能給的彈力位能都一樣= = 05/25 17:57
→ CJWUKNIGHT:沒錯啊，彈力位能都一樣，我文中也假設每次拉距都一樣 05/25 18:43
→ CJWUKNIGHT:但是彈簧自己吸收的能量多少？能給拋射物多少能量？ 05/25 18:43
→ CJWUKNIGHT:國高中物理題目不也假設"一輕質彈簧.假設彈簧質量為零" 05/25 18:44
推 RollingWave:遊牧民族確實有利用你所說得這種射法的紀錄.. 05/25 20:46
→ RollingWave:但這缺點是距離變短，而且準頭很難算，一堆人一起射 05/25 20:46
→ RollingWave:弄不好打死自己人的機率不小 05/25 20:46
→ RollingWave:至於破甲，說真的要看哪一種甲，其實不一定 05/25 20:47
→ RollingWave:而歐洲在使用鋼弩之前的一段時間其實也常常用複合弩 05/25 20:48
推 RollingWave:基本上有兩種一種事箭頭越細越好另一種是越重越好.. 05/25 20:52
推 T50:十字弓有點不懂，變形量少不是好事嗎? 05/25 21:29
推 RollingWave:不是.. 因為射出去的動能更多被弩本身的震動吸收掉了 05/25 21:56
→ RollingWave:而弓這一點比較好是因為人本身的精密度比弩高太多 05/25 21:56
推 T50:還是不懂耶 變形量少不就是震動減少?以長弓來說 和弓是變形量 05/25 22:06
→ T50:大的這樣講沒錯吧? 05/25 22:06