Скорость стрелы и кинетическая энергия

От редакции: данная статья написана с учетом особенностей вертикальных луков. Некоторые примеры  и таблицы отражают особенности блочных вертикальных луков. Однако основные принципы верны в отношении арбалетов и арбалетных стрел.

Скорость… Это мы любим!

Гоночные машины, суперкомпьютеры, широкополосные ресиверы, быстросохнущая краска,  мгновенно действующие гербициды… Нам нравится, когда все, что работает быстро. И когда дело доходит до снаряжения для стрельбы из лука, мы видим то же самое. Покажи большинству стрелков лук абсолютно новой марки, первым вопросом будет, а с какой скоростью он стреляет? Правильно это или нет, скорость  – основой критерий выбора для многих лучников.  И это здорово, видеть, как помощью новейших достижений науки и технологии современные блочные луки делаются все лучше, быстрее и удобнее для стрельбы.
Конечно, в общей стае всегда отыщется несколько белых ворон , которые уверенно провозгласят, что им плевать на скорость лука. Но они не делают погоды. Лучники  раскупают высокопроизводительные луки и устройства для увеличения их скорости буквально как горячие пирожки. И ничто не обеспечит такого предсказуемого и заметного прироста в скорости, как переход на легкие карбоновые стрелы. Поэтому мы рассмотрим все за и против стрельбы легкими карбоновыми стрелами. Давайте поймем, в каких случаях такие стрелы помогут стрелку, а в каких навредят, а где не принесут ни пользы, ни вреда.

Как масса стрелы влияет на ее скорость

Если все остальные переменные принять за константу, то скорость стрелы находится в обратной зависимости от ее массы. То есть, по мере того как масса стрелы возрастает, ее скорость уменьшается и наоборот. Любой лук способен произвести ограниченное количество энергии (при данной настройке), и он использует эту энергию, чтобы заставить стрелу перемещаться. Чем меньше весит стрела, тем большее она приобретает ускорение. А чем она тяжелее, тем меньшим будет это ускорение. Интересно, что лук более эффективно передает энергию тяжелой стреле, а не легкой. Тем не менее, упомянутое выше правило действует. Более легкие стрелы летят быстрее, чем более тяжелые.

Масса стрелы и тестирование скорости с помощью хронографа

Чтобы проиллюстрировать данный пункт, мы приготовили 9 стрел весом от 250 до 650 гран с разницей в весе в 50 гран. Каждой стрелой стреляли из одного и того же лука (60#/28" Bowtech Patriot) через хронограф и заносили результаты в таблицу. Для большей достоверности результатов каждой стрелы было проведено по пять выстрелов, полученные результаты были усреднены. Испытание проводилось на открытом стрельбище, где условия освещения и погодные условия удается поддерживать неизменными на протяжении всего испытания.
Как можно видеть, по мере увеличения массы стрелы ее скорость падает. С математической точки зрения эта зависимость не вполне линейна, но достаточно близка к линейной.
ОК. Но значит ли это, что быстрее – обязательно лучше?
Возможно и так. Если говорить о точности стрельбы, вы можете обнаружить, что легкие стрелы преподнесут вам приятный сюрприз. С того самого момента, как стрела срывается с тетивы, у нее начинается падение траектории. Как только на нее начинают действовать сила тяжести и сопротивление воздуха , траектория полета меняется и стрела устремляется к земле. Стрелы, которые летят более быстро, лучше сохраняют траекторию, чем медленные стрелы. Поэтому лучникам, стреляющим более легкими и более быстрыми стрелами, меньше приходится думать о поправках, которые необходимо вводить с учетом дистанции, так как «быстрые» стрелы сохраняют «плоскую» траекторию на всем протяжении заданной дистанции. По факту, быстрые стрелы легче прощают ошибки в оценке расстояния до цели. Если стрелок ошибся и решил, что олень находится от него на расстоянии в 25 ярдов, а в реальности до него 30 ярдов, быстрая стрела попадет ниже намеченной цели, но совсем немного ниже. Взгляните на таблицу с траекториями, находящуюся справа.  Более тяжелые стрелы падают быстрее, чем более легкие и более быстрые стрелы. Поэтому, если вы охотник или соревнуетесь в 3Д, вы можете обнаружить, что более легкие стрелы легче прощают погрешности в стрельбе, позволяя делать ошибки в оценке расстояния до цели.
Охотники также могут найти, что легкие стрелы дают животным меньше возможности уйти из-под выстрела. Когда стреляют из лука по дичи, скорость звука спускаемой тетивы оказывается много больше (примерно 330 м/с), чем у стрелы. Поэтому животное, без сомнения, услышит звук от выстрела раньше, чем до него долетит стрела. В течение этого времени у животного есть краткий миг на то, чтобы присесть, отпрыгнуть в сторону, подскочить или каким-то другим способом уйти с траектории перемещения стрелы. К примеру, потревоженный олень часто присобирается перед тем как отпрыгнуть. Благодаря этому кажется, будто олень пытается поднырнуть под стрелу, хотя на самом деле, он просто напрягает мышцы, чтобы подпрыгнуть и унестись прочь.  В результате многие охотники-лучники часто промахиваются, а стрела пролетает над спиной оленя или попадает выше зоны смертельного поражения. Конечно, здесь вступают в игру несколько факторов (степень настороженности и физическая сила оленя, расстояние до цели и угол, под которым будет сделан выстрел, уровень шума, издаваемого луком и др.), что может оказать влияние на то, насколько быстро олень отреагирует на звук от выстрела. Поэтому, давайте оценим, насколько быстро преодолевает стрела расстояние до цели, с учетом того, что нам известны дистанция стрельбы и скорость вылета стрелы.

Итак, может показаться, что выбор будет простым. Чтобы производительность оружия была максимальной, вам надо стрелять самыми легкими стрелами из имеющихся. Думаю, это понятно? Ну, перед тем как нажать кнопку ускорителя, надо подумать еще о паре-тройке вещей. Почти все в искусстве стрельбы из лука достигается путем компромисса. Вам приходится поступиться некоторыми вещами, чтобы приобрести что-то взамен. Баланс между весом стрелы и скоростью в этом не исключение. Когда вы стреляете суперлегкими стрелами, вы действительно получаете сумасшедшую скорость, но платите за это определенную цену.

Больше скорости = больше шума

Стрельба легкими стрелами может привести к значительному росту шума, издаваемого луком. Этого следует ожидать, поскольку, чем быстрее движется тетива, тем большее возмущение она производит в окружающем ее воздухе, а лук передает энергию легкой стреле менее полно, чем тяжелой. Для вашего личного лука эта разница может оказаться как почти незаметной, так и вполне ощутимой. Если вы стреляете из современного высококачественного лука, который сам по себе стреляет довольно тихо, разница в уровне звука может быть минимальной. Но если ваш лук исходно шумный, то даже когда вы стреляете самыми тяжелыми алюминиевыми стрелами, с переходом на легкие карбоновые стрелы выстрел из лука гарантированно станет напоминать звук от крушения поезда.
Уменьшить шумность любого лука поможет установка хороших глушителей тетивы, глушителей вибрации для плеч и качественного стабилизатора. Однако следует отметить, что повышение скорости обязательно сопровождается увеличением уровня звука. Если вы охотник, шум – это важная проблема, и вам придется взвесить преимущества более плоской траектории выстрела по сравнению с ростом шума. Поэтому охотник, вооруженный современным луком, стремится брать не самые легкие стрелы, а трубки среднего веса («Easton Axis», «Gold Tip Hunter», «Beman ICS Hunter» и т.п.), что позволяет получать готовые стрелы умеренного веса.
А покуда не найдено единой формулы, по которой можно было бы вычислить, какими должны быть стрелы, подходящие для всякого охотника и охотничьей ситуации, в нашей мастерской готовая стрела (во всяком случае, для мужских луков) весит, в среднем, около 400 гран. Если вы не охотник, шум от выстрела вас не будет сильно волновать. Для стрельбы по мишеням или 3D, где шум и глубина проникновения в мишень не важны, лучше использовать более легкие стрелы с более пологой траекторией. Большинство спортсменов-лучников хочет, чтобы их стрелы весили как можно меньше, настолько, насколько это допустимо  правилами или летели с максимальной скоростью.

Примерное время до столкновения стрелы с мишенью, с

1 >> 2

Перевод Т. Н. Тарасова
© 2013 Все права защищены.
Любое копирование материалов сайта только с разрешения администрации arbalest.ru

Версия для печати