数学心

第五百四十五章 弓箭手悖论(力学)(1/1)

言情小说吧【m.yqxsb.com】第一时间更新《数学心》最新章节。

弓箭手悖论是射术里最有意思的现象之一了。在射箭的时候,普通人下意识的反应应该是拿箭对准目标。但实际上,正常的弓箭手在射箭时箭头所指的延长线并没有经过目标。而箭头指向目标的射法,肯定会打偏。这就是弓箭手悖论。

英国史上最强弓箭手 Horace Ford是第一个注意到弓箭手悖论这个现象,并且记录下来的人。但是弓箭手悖论直到20世纪40年代才得到解答。

简单来说,在用传统的弓射箭时,要瞄准目标的并不是箭头,而是箭的波节,也就是它射出后左右振动的弦上的不动点。这两个波节的连线必须直插目标,否则就无法打中靶心。

箭在空中飞行时会左右振动,两个不动点为波节。

许多人会感到奇怪,箭不是咻一下笔直射出的吗,怎么会振动呢?

啊哈,箭并不是严格的刚体,被射出的时候它会被掰弯,这就直接导致了它的飞行振动模式。

1938年,被称为科学弓箭术之父的发明家、美国人 Clarence N. Hickman 用了一个4000FPS的相机拍摄了箭在飞行时的画面,搞明白了箭振动的过程。

原来在飞行的时候,箭就像一条蛇,会左摇右摆,一边振动一边前进。而开弓后,箭头和箭身会机智地绕过弓把转弯,不会和弓发生摩擦。

虽然箭会摇头晃脑,但是箭身上有两个点并不会左右晃动,那就是波节。更有趣的是,波节的连线直指箭最终的位置。换句话说,只要让箭的波节和目标对线,就能射中。

所以问题的关键就在于如何让箭左右振动,以及如何寻找波节了。

其实,箭飞行时的左右振动是射手手指和弦摩擦的结果。

具体来说,在拉弓的时候,箭并没有扭曲,这种扭曲是手指释放弓弦时的摩擦产生的。

以西方常见的地中海式开弓法为例,这种射法是用右手三根手指拉弦,箭放在弓把左边。左撇子的话左手三根手指拉弦,箭放右边。

此外,因为一根手指拉弓的关系,拇指很容易被擦破皮,所以我国人民从先秦开始就有手指戴韘(shè)的传统,到了清朝这玩意儿就叫做扳指,满语叫“憨得憨”,用的时候是这样的——

总而言之,手指产生了正确方向的摩擦,才能使箭振动,同时产生瞄准目标的两个波节。而在发射前,预判这两个波节到底在哪里,就要靠射手的技术和手感了。

从技术上来说,箭的振动以及波节的位置取决于箭的质量分布和挠度(箭的弹性),以及弓的张弓拉力和拉距。同一把弓,换一根箭射,波节就会发生变化。所以即便是老手,随手抓起一根箭也不能一次射准。

在古代,箭和弓的匹配主要靠人体智能,到了20世纪,这就是数学的事了。

考古学家和历史学家就靠弓箭的数学建模估算古代的冷兵器的量级。说个著名的例子。依靠弓箭数学模型,一些人提出,在1415年英法百年战争期间使用的60克的箭搭配的是张弓拉力超过450牛顿的弓。

振动的箭有更大的迎风面积,受到的空气阻力更大。

弄明白了箭的物理原理后,Hickman 改良了传统的弓,发明了从中间放箭的弓(centre-shot bow)。这类弓射箭时不再有明显的弓箭手悖论,张弓时箭头甚至可以直指目标。

但是现代的弓箭在射出的时候,箭本身依然会左右振动,导致箭产生偏移。所以现代的弓上装有箭震吸收器,吸收箭一开始的振动。

人气小说推荐More+

就你说光系弱?吃我一记八分光轮!
就你说光系弱?吃我一记八分光轮!
关于就你说光系弱?吃我一记八分光轮!:穿越平行世界,江辰发现这个世界是一个全民觉醒异能的世界。刚过来就在异能觉醒仪式上,江辰觉醒了被誉为最弱的光系。平常就不对付的同窗大声嘲笑。“江辰,你这怎么觉醒了一个光系啊,我家公司缺一个守夜的,正好你省了电费了,要不要来”。闻言江辰不屑的看着他冷笑了一声。“光系弱,我一记八分光轮你别哭”。后来,九阶异兽看着金光闪闪的江辰欲哭无泪。说好的光系最弱的,你这一个个
伯虎不点秋香
你是落日满天的橘
你是落日满天的橘
赠予我不轰轰烈烈的青春
那年晚冬
我是屠杀战神殿的精神病
我是屠杀战神殿的精神病
(此书杀伐果断,爽文,有仇必报,不怕事,谁敢惹就杀谁,看得热血沸腾,一路爽到底!)五年前,他被初恋和兄弟下药,不但进了精神病院,之后又被陷害,以奸杀罪入狱。父亲惨死,家破人亡,他所在的豪门世家也开始分崩离析。五年后,他习得一身本领,强势回归。精神病的复仇之路,神挡杀神佛当杀佛。你是战神殿主,我的杀父仇人,杀!你是特战部长,我的杀父仇人,照杀不误!哪怕你是神仙,只要是我的仇人,那只有一个字,杀!…
笑情谷
重生之我穿越回六岁上小学
重生之我穿越回六岁上小学
简介[故事日常]这本书基本上是以作者为原型经历过的事做了一些“小小的”改动而来小时候我就喜欢幻想自己怎么怎么样,索性就写在书中让这个黄粱一梦在书中实现吧ps:作者我才16喔,写的不好的话轻喷
苏禾z
毒吻:给爱加把锁
毒吻:给爱加把锁
关于毒吻:给爱加把锁:父亲因陷害病故,为给债主一个交待,男主手撕入学通知书,只身去外地闯荡,巧遇同命不同运的离散双胞胎姐妹明玥和曾珏,同时被姐妹俩喜欢。不过姐妹俩也在被人追求,爱情之舟遭遇风暴。没曾想姐妹俩的生母是商界名流,生父也暗地里给予了诸多方便,原来他俩是双胞胎的生父母,也是男主父母的好朋友,上代人之间也有爱情纠葛。年轻人历经磨难,最终创业成功。事业有成,妹妹却向姐夫挥刀,残害了亲情,爱情
涂员外