1 2 3 4
Источник: Пикабу - лучшее | 03.09.2022 в 09:10

Лук с точки зрения физики

Физика Лук Научпоп Длиннопост

Когда-то в школьном учебнике по физике я встретил задание - описать физическую модель лука. Не знаю, какой ответ планировали получить составители, поскольку, как вы увидите далее в посте, лук - не такая уж простая вещь.

Допустим, мы хотим сделать лук. И не просто лук, а хороший лук. Первое, чем мы озаботимся - это чтобы он был тугим.

Оно и понятно - чем лук туже, чем сильнее он будет толкать стрелу. Конечно, и растягивать его будет сложно... Но это уже вопрос тренировки.

На первый взгляд все просто - надо взять палку потолще. Однако давайте посмотрим на лук в боковой проекции:

И теперь его натянем:

Несложно заметить, что внешняя сторона растягивается, внутренняя - сжимается. И этот эффект тем сильнее, чем толще у нас лук:

Дерево может упруго деформироваться - как растягиваться, так и сжиматься - лишь до какой-то степени. После этого на внешней стороне волокна начнут лопаться, а на внутренней пойдут "волной". Разумеется, это никуда не годится.

Не растягивать далеко лук мы не можем - нам надо чтобы сила действовала как можно дольше. Какой остается выход? Сделать сам лук как можно длиннее, чтобы искривление было не столь заметным:

Так получается длинный лук. Наиболее знамениты английские longbow 13-14 века, но в общем-то длинные луки известны еще с палеолита. Оно и понятно - взять палку подлиннее это не бог весть какое изобретение.

Лук с перевала Шнидейох (Альпы) датирован 2900-2700 до н.э. Длина 162 см - вполне себе лонг, учитывая средний рост в то время.

Однако у длинного лука есть ряд недостатков, самый существенный из которых - сложность использования верхом.

Японцы сделали хитрый лук с плечами разной длины - короткое нижнее и длинное верхнее:

А вот среднеазиатские степняки пошли другим путем, изобретя композитный лук. Внешняя сторона состояла из животных жил, которые хорошо тянутся, а внутренняя - из рога или костей, которые лучше сжимаются. Непонятно, что именно послужило причиной такого изобретения - желание усилить лук или необходимость снизить количество дефицитного дерева. Но как бы то ни было, в итоге удалось получить достаточно мощный, при этом компактный лук.

Первые композитные луки стали известны еще во времена скифов, а восходят и вовсе к неолиту. Но его эволюция шла все время существования, так что монгольский или турецкий лук был гораздо более развитым, чем скифский.

Слева монгольский лук, справа - более ранний гунский

Несложно заметить, что степной лук характерен не только строением, но и особой формой, включающий обратный изгиб. В лучной терминологии такой лук называют рекурсивным. Зачем это надо? Давайте разбираться.

Если мы возьмем прямой (обычный) лук и начнем его натягивать, то прилагаемая сила будет расти. Проще говоря, чем сильнее растягиваем, тем сложнее это делать. Можно нарисовать график:

Так вот, выполненная работа или, что то же самое, накопленная потенциальная энергия - это площадь под графиком:

Вообще это называется определенный интеграл, но я не хочу распугивать читателей :)

Как мы видим, в картина далеко не оптимальна. Идеалом было бы вот так:

Получается, нам нужен лук, у которого прилагаемое усилие одинаково на всем протяжении.

Именно этого пытается добиться рекурсивный лук. Когда мы его тянем, сначала сгибается центральная часть. Потом, по мере увеличения усилия на центральной части и изменения угла тетивы начинают сгибаться плечи и в конце - самые концы.

Таким образом, прилагаемая сила изменяется в меньших пределах и график становится ближе к оптимуму:

В результате рекурсивный лук при том же усилии натяжения будет эффективнее.

Да и просто натягивать лук с более-менее постоянной силой, по моему скромному лучному опыту, как-то приятнее. Впрочем, возможно это дело вкуса.

Давайте теперь посмотрим, что произойдет, когда мы спустим тетиву. Часть потенциальной энергии перейдет в кинетическую стрелы, но вся ли?

К сожалению, нет. Даже если пренебречь такими потерями как нагрев, звук, усталость материала, есть чисто-механические потери. Дело в том, что после сброса тетивы лук распрямляется, т.е. плечи лука приходят в движение. Перемещение = работа = потеря энергии.

В этом смысле чем легче плечи лука и чем меньше они двигаются, тем меньше будет потерь драгоценной потенциальной энергии и тем больше ее перейдет в движение стрелы.

Но и это еще не все. Помните, в прошлой статье обсуждалось, что ручное метание предметов имеет ограниченную скорость, так быстрее руки снаряд не полетит?

С луком та же проблема. Скорость распрямления хоть и большая, но все же ограниченная. И быстрее стрелу разогнать не выйдет, сколь бы мощный лук у нас не был.

Обе указанные проблемы решает блочный лук:

Во-первых, большая часть лука статична, сгибаются только самые концы плечей - а значит, меньше потерь на распрямление.

Во-вторых, блоки позволяют стреле получить скорость в несколько раз превышающую скорость распрямления плечей. Это работает как полиспаст, только наоборот - засчет проигрыша в силе получаем прирост в скорости.

Ну и попутно решается также проблема постоянной силы натяжения.

На современных блочных луках есть масса приспособлений, облегчающих прицеливание и стрельбу: полочка, релиз (устройство спуска тетивы), прицельная планка, всевозможные виброгасители... Это позволяет современным спортсменам показывать результаты, которые скорее всего и не снились историческим "Робин Гудам". Впрочем, и на историческое оружие данный спортивный снаряд похож лишь отдали.

Так как тема неожиданно зашла, думаю рассмотреть еще парочку видов оружия. А на сегодня все, спасибо за внимание.

Источник: Пикабу - лучшее | 10.08.2022 в 06:10

От незнания физики страдает логика

Электричество Физика Реформа образования Скриншот

В очередной ветке обсуждения лучшего способа соединения проводов (один из вечных «холиваров») встретился вот такой специалист:

Источник: Пикабу - лучшее | 25.07.2022 в 12:00

Закон физики

Водка Физика Бомж Повтор Сергей Капица Картинка с текстом
Источник: Пикабу - лучшее | 24.07.2022 в 09:20

Нейтрино

Физика Научпоп Космос Наука Картинка с текстом Нейтрино Ядерная физика Длиннопост

Телеграмм-канал с физикой и мемами — https://t.me/phy6_tg/1572

Источник: Пикабу - лучшее | 19.07.2022 в 00:00

Лидеры физики

Физика Победа Предметная олимпиада Первенство

UPD есть вопросы: #comment_243710710

_________________________

👨‍🔬Ландау, Сахаров и Капица могли бы гордиться нашим новым поколением молодых ребят, потому что все российские участники международной олимпиады по физике второй год подряд заняли первое место! 🥇

С радостью поздравляем! Честь и хвала нашим юным физикам!👏

Источник: Пикабу - лучшее | 01.01.2022 в 06:10

Деды Морозы

Юмор Картинка с текстом Физика Дед Мороз Новый Год Эффект Доплера Красное смещение Повтор
Источник: Пикабу - лучшее | 27.11.2021 в 09:20

Физика

Юмор Физика Излучение Спанч Боб
Источник: Пикабу - лучшее | 23.11.2021 в 21:10

Плотность белочки найдите в таблице

Оружие Физика Повтор Bash im

С прошедшим днем преподавателя высшей школы. Оказывается и такое бывает.

Источник: Пикабу - лучшее | 29.09.2021 в 12:05

Про термояд

Наука Физика Термоядерный синтез Ядерный реактор Юмор Скриншот Twitter
Источник: Пикабу - лучшее | 06.09.2021 в 09:00

Движение и покой

Юмор Картинки Картинка с текстом Философия Физика Интересное Человек-Паук
Источник: Пикабу - лучшее | 13.08.2021 в 00:00

Занимательно

Физика Зрение Комиксы Хуманизация Биология
Источник: Пикабу - лучшее | 24.07.2021 в 06:10

Российские школьники взяли все золото Международной олимпиады по физике

Школьники Олимпиада Физика Новости

Российские школьники завоевали пять золотых медалей. Ученики обновили рекорд выступлений прошлого года, когда каждый участник команды также завоевал золото. Россию представляли Матвей Князев из физтех-лицея им. П. Л. Капицы, Николай Кононенко из школы №57 в Москве, Артемий Новиков из Бауманской инженерной школы №1580, Денис Исмагилов из физтех-лицея им. П. Л. Капицы и Данила Самоделкин из московской школы №2007 ФМШ.

В этом году соревнования принимал Вильнюсский университет, но из-за пандемии, как и в прошлом году, страны участвовали дистанционно, российская сборная — на базе Московского физико-технического института.

Олимпиада состояла из двух туров, которые прошли 19 и 21 июля. На них участники решали теоретические и практические задачи по физике. Всего в олимпиаде приняли участие более 450 школьников из 90 стран мира

https://rg.ru/2021/07/23/rossijskie-shkolniki-vziali-vse-zol...

Источник: Пикабу - лучшее | 08.07.2021 в 15:05

Физика в тюрьме

Физика Научпоп Текст Анекдот ру Тюрьма Вентиляция

Рассказал писатель Андрей Рубанов, сидевший во второй половине 90-х.

"А вот ещё помню был случай.

Сидим мы как-то в следственной тюрьме «Матросская тишина». Лето, очень жарко. На 32 места - около 150 человек. К забортной температуре прибавляем 15 градусов, то есть если на улице +30, то в камере +45, и абсолютная влажность, от телесных испарений и дыхания. И вдобавок все курят, хотя от сырости сигареты с трудом горят. Все - в трусах. Пожилые, кто со слабым сердцем, падали в обморок, их за руки, за ноги выносили в коридор, с разрешения надзирателей, и там на прохладный кафельный пол клали, чтоб оклемались. Вентиляция не работала, но было разрешено принимать от родственников вентиляторы. Скинулись мы, у кого в семьях были деньги, затянули в камеру четыре больших офисных напольных вентилятора. Включили - ещё хуже стало. Но нашлись среди арестантов инженеры, и даже один авиастроитель с дипломом МАИ, они сказали: а вы неправильно делаете. Не надо поток воздуха себе в морду направлять. Наоборот, надо всю технику поднять на окна, и установить строго на вытяжку, чтобы плохой воздух выгонять, а хороший, свежий - сам заползёт. Потому что убивает не жара, а сырость и недостаток кислорода. Так мы и сделали. В то лето надзиратели корпусные, если к нам заходили, с уважением говорили, что на нашем этаже у нас самая прохладная камера.

С тех пор я инженеров ещё больше зауважал.

Не болейте, берегите себя."

https://www.anekdot.ru/id/1227451/

Источник: Пикабу - лучшее | 24.05.2021 в 09:10

Школьники завоевали 8 медалей на олимпиаде

Олимпиада Школьники Победа Физика

Пока все наблюдали за бессмысленным песенным шоу и обсуждали Манижу, действительно важное событие осталось за кадром: российские школьники установили рекорд на Азиатской физической олимпиаде в Тайване, завоевав 8 золотых медалей. Вот имена людей, представляющих Россию, за которых мы должны были болеть:

Денис Исмагилов

Матвей Кенязев

Николай Кононенко

Артемий Новиков

Данила Самоделкин

Матвей Федин

Дмитрий Хватов

Тренер: Артем Воронов

Руководители команды: Виталий Шевченко и Юрий Скаков.


Источник на РТ

Источник: Пикабу - лучшее | 22.05.2021 в 06:05

Прием тут скорость звука?!

Идиотизм Физика Истории из жизни Мат

В интернете столько идиотов, не знающих элементарную школьную программу, верят в чипирование, 5g..

Смешно подумал я:

Стою на перекрёстке, никого не трогаю, начиналась гроза и уже полил дождь. Сверкнуло так, будто кто-то фотографирует меня со вспышкой лицо, и почти сразу - гром.

Рядом, открывая зонт, подходит женщина (Ж) неопределенного возраста, и говорит:

(Ж): Отлично! Километров 10 от нас. Далеко эпицентр.

(Я): (интересуюсь) Почему 10 км?

(Ж): Потому что, чем раньше гром слышен после молнии, тем дальше эпицентр.

(Я): Так ведь... скорость звука...

(Ж): Прием тут скорость звука?!

(Я):

Теперь мне не смешно.

1 2 3 4