Question:
Pourquoi les flèches de tir à l'arc s'inclinent-elles vers le bas dans leur descente?
lamplamp
2016-06-23 02:33:51 UTC
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Dans les films, les flèches tirées en l'air tournent de sorte que pendant la descente, la tête de flèche touche le sol en premier.Quelle est la source de ce moment cinétique?Il semblerait que la corde d'arc exerce une force directement en ligne avec la flèche.

La gravité?Je pense que cette question doit absolument être accompagnée d'un extrait de film ou d'une illustration pour qu'elle soit claire
Regardez ici: http://www.meta-synthesis.com/archery/archery.html et https://www.youtube.com/watch?v=O7zewtuUM_0
@Steeven: non, pas de gravité, voyez les réponses.Si vous tiriez une flèche au-dessus de l'horizontale dans le vide, alors (en supposant qu'il ne gère pas une grande partie d'une orbite complète), il atterrirait la queue vers le bas.
plus la question est pervertie, plus il y a de votes positifs.
@WaqarAhmad Pourquoi cette question est-elle "perverse"?
Considérez la même réponse avec un [volant] (https://en.wikipedia.org/wiki/Shuttlecock) ("balle de badminton") si vous avez pratiqué le badminton plus que le tir à l'arc.Je pense que nous devons remettre les gens sur la Lune et leur faire tirer des flèches et jouer au badminton pour voir comment les choses se passent sans air.
Ce n'est pas seulement dans les films;dans la vraie vie, les pointes de flèches pèsent aussi plus que les plumes.
@OddDev Si je devais deviner, Waqar aurait peut-être confondu les termes anglais.Il peut parler de [quelque chose comme ça] (http://meta.stackexchange.com/q/238420/321647).Juste deviner cependant.De plus, je pense que cette question est intéressante et je l'ai votée.(Je suis peut-être l'une des personnes décrites dans le méta-post?)
@JeppeStigNielsen Il pourrait être moins cher de se contenter de ça [ici.] (Https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Power_Facility)
Cinq réponses:
#1
+52
AccidentalTaylorExpansion
2016-06-23 03:03:09 UTC
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La même raison pour laquelle les objets qui sont plus lourds d'un côté ont tendance à tomber avec le côté lourd vers le bas: la pointe de la flèche est plus dense que le reste de la flèche.Le centre de gravité est décalé par rapport à son centre géométrique, de sorte que la traînée d'air, qui est basée sur la géométrie de l'objet, provoque un couple avec la gravité, comme le montre cette image très professionnelle d'un corps tombant tout droit. torque

Ce n'est qu'une partie de l'explication, et probablement une petite partie.Le fletching est la clé.Il y a une raison pour laquelle vous ne voyez pas de flèches / querelles / fléchettes sans eux.
-1
Le fletching n'est pas la clé.Les flèches sans plumes ont exactement le même comportement.Le fletching n'est nécessaire que pour corriger les défaillances techniques de l'archer (relâchement bâclé, etc.).Vérifiez les arbres nus et vous verrez qu'ils volent exactement de la même manière s'ils sont correctement tirés.Il y a même quelques tribus qui tirent sans plumes.La clé ici est le F.O.C.qui doit être compris entre 10% et 15% pour faire voler une flèche.
@dmckee, j'ai entendu dire que les boulons de certaines des arbalètes les plus solides du passé n'avaient pas de fletching dessus.Si je me souviens bien, le problème de stabilité qui en aurait résulté était géré par la forme du boulon ... ce n'était pas parfaitement cylindrique;il était plus large à l'arrière.Ainsi, la traînée d'air minimale a été obtenue lorsque le boulon était orienté directement dans le «vent» qu'il traversait.
Cela signifie-t-il que si vous tiriez une flèche sur la lune, elle ne tournerait pas?
La pointe lourde d'@dmckee, fonctionne seule (comparez le javelot), le fletching seul fonctionne aussi (certaines flèches n'avaient _pas_ de pointe lourde), si elles sont utilisées ensemble, l'effet se combine.Quoi qu'il en soit, la raison en est que le centre de traînée est derrière le centre de gravité.La pointe lourde déplace le centre de gravité vers l'avant, le fletching déplace le centre de la traînée vers l'arrière.
@MasonWheeler, oui, si vous tiriez une flèche dans le vide, elle ne s'orienterait pas vers l'avant.Il tournerait probablement, car vous ne parviendrez probablement pas à le tirer sans aucun moment cinétique, mais pas par rapport à l'endroit où il vole.
Dans la vraie vie, le lacet est bien inférieur aux 90 degrés de votre diagramme.De plus, je ne suis pas sûr que la gravité compte du tout car la flèche tournera près du CoG, donc tout le couple provient de la traînée.
@PeteKirkham Le diagramme est en fait un corps tombant tout droit, car il est plus simple à dessiner / comprendre et j'ai pensé qu'il serait facile de comprendre comment les flèches tournent une fois que vous comprenez comment les corps tombent dans le cas simple.
Oui, j'ai lu la description, mais à moins que vous ne croyiez qu'une flèche tirée sur l'ISS ne s'orienterait pas dans sa trajectoire de vol (http://www.geeky-gadgets.com/iss-astronaut-chris-hadfield-plays-space-darts-video-21-05-2013 /), je conteste que l'ajout de la flèche de force inutile pour la gravité est une simplification valable.
@PeteKirkham - Et vous n'avez pas besoin de gravité.Tout ce qu'il faut, c'est un corps dont le centre de pression est déplacé de son centre de masse en se déplaçant à travers un fluide.[Fléchettes spatiales] (http://gizmodo.com/watch-chris-hadfield-macgyver-up-a-game-of-space-darts-508962446) s'alignent avec le vecteur de vitesse.
Donc, si je tirais une flèche avec suffisamment de prise de plomb à la fin avec les fletchings que le point central de la flèche était le centre géométrique, nous nous attendrions à la voir tourner d'abord vers la queue?
Cette image a besoin d'une flèche indiquant la direction du mouvement (qui doit être parallèle et opposée à Fdrag).
Un diagramme du corps libre peut vous en montrer la raison.La pointe de flèche est plus lourde et fournit un moment angulaire (par rapport au centre de gravité).La force aérodynamique des fletchings fournit un contre-moment angulaire.Sans fletchings, vous projetez simplement la flèche.Avec les fletchings, la flèche nivelle sa trajectoire et peut ainsi voyager plus longtemps sans tomber.Cela aide également au ciblage des chasseurs.Avec la vitesse de la flèche réduite, l'effet aérodynamique est réduit.La flèche perd son équilibre et tourne tête en bas.
#2
+47
candied_orange
2016-06-23 09:26:42 UTC
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Air.

La conservation du moment cinétique dicte en fait que quelle que soit la rotation avec laquelle il commence, elle doit se terminer, à condition que rien d'autre n'agisse dessus. L'air permet à son élan vers l'avant d'agir sur lui.

Pensez à une girouette, une chaussette anti-vent ou un drapeau. Ils tournent lorsqu'ils ne font pas face au vent car un côté présente plus de résistance au vent que l'autre. Une fois que la résistance au vent est minimisée en faisant face au vent, ils se stabilisent.

Pensez à un boulet de canon un jour sans vent. Comme tout objet balistique, il se déplace dans une parabole (ou presque, compte tenu de la résistance de l'air). Tout au long de sa trajectoire, la direction du flux d'air qu'elle subit ne change-t-elle pas en fonction de sa trajectoire?

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Ce graphique peut être considéré à la fois comme la trajectoire d'un projectile et comme un champ vectoriel pour la force du flux d'air (ou du vent relatif) subie par ce projectile à différents points de son trajet.

Pensez à TPing la maison de quelqu'un (mais pas la mienne s'il vous plaît). Si vous déroulez une partie du papier hygiénique du rouleau avant de le lancer, le papier n'indique-t-il pas la direction du vent (par rapport) au rouleau?

enter image description here

Prenons une flèche. Pourquoi devrait-il en être autrement?

Ah, mais pensez à un bâton. Lancez un bâton et il ne tourne pas face au vent. Pourquoi pas? Parce que la résistance au vent est la même des deux côtés. Donc, ni l'un ni l'autre ne gagne.

Il s'agit de savoir où se trouve le centre de gravité (donc où il tourne) et quel côté de ce centre offre plus de résistance au vent.

En ce qui concerne les flèches, la masse de la tête place le centre près de l'avant, à l'écart du fletching (plumes). La tête offre peu de résistance au vent.

Le fletching offre beaucoup lorsqu'il n'est pas en ligne. Étant donné que le fletching est loin du centre de gravité, il a également un bon effet de levier à l'ancienne.

Même sans fletching, la tige offre une résistance au vent.Plus d'arbre d'un côté du centre de masse signifie plus de résistance au vent de ce côté.L'extrémité avec plus de résistance au vent de son côté du centre devient la queue de la flèche.

Si vous ne me croyez pas, mettez une flèche en équilibre sur votre doigt et soufflez dessus.Vous venez de fabriquer une girouette.

Vous pourriez un jour tirer des flèches sur la lune sans air.Je ne pense pas que vous les trouverez à atterrir de manière fiable la tête la première.

C'est la même chose que la réponse de user3502079 mais elle est beaucoup plus clairement expliquée.Bon travail
Que signifie «TPing»?Du papier toilette?C'est-à-dire jeter du papier toilette dessus?
Wow, j'ai juste cherché.TPing signifie lancer un rouleau de papier toilette pour qu'il se déroule dans les airs.Je soupçonne que beaucoup de gens (comme moi) n'ont absolument aucune expérience dans ce domaine, vous voudrez peut-être trouver un exemple plus intuitif.
@user27542: est un passe-temps américain traditionnel, les étrangers comme moi peuvent en faire l'expérience par procuration à travers la fiction.La farce est apparue par exemple dans "The Simpsons", ce qui n'est pas exactement obscur pour les anglophones.Mais même si je sais ce que cela signifie, je ne lis pas immédiatement "TPing" comme papier toilette, il m'a fallu jusqu'à la phrase suivante pour reconnaître de quoi il s'agissait.
S'il y a une résistance à l'air, la trajectoire n'est pas une parabole.Il est donc étrange de parler d'une trajectoire parabolique montrant le champ vectoriel de la traînée aérienne.(Je n'ai pas voté contre FWIW).
@user27542 veuillez utiliser la vidéo TPing liée à des fins éducatives uniquement.:)
La résistance de l'air @MeniRosenfeld peut être négligeable pour la trajectoire alors qu'elle est significative pour le moment angulaire.Il est vrai que vous n'obtenez rien pour rien mais l'arrondi trouvé dans un seul pixel peut suffire.
Pourquoi les astronautes d'Apollo n'ont-ils pas tiré des flèches?Cela aurait fait une grande expérience de physique.
@gerrit Ils étaient trop occupés [à jouer au golf] (https://www.youtube.com/watch?v=f-FxhCZold0)
Génial.Maintenant, le sport le plus ennuyeux de la Terre est aussi sur la Lune.
@gerrit - Les astronautes de la Station spatiale internationale ont joué [aux fléchettes spatiales] (http://gizmodo.com/watch-chris-hadfield-macgyver-up-a-game-of-space-darts-508962446).
@DavidHammen Ah, mais c'est la situation inverse.L'ISS a de la traînée mais pas de gravité.La lune a de la gravité mais pas de traînée.À moins qu'ils ne jouaient aux fléchettes lors d'une promenade dans l'espace, ce qu'ils n'étaient probablement pas.
Bonne réponse, mais avec toutes ces discussions sur le TPing, je n'ai pas pu résister à un lien vers [* cette vidéo d'aviation *] (https://www.youtube.com/watch?v=BQ5HbhtxiO0).Prendre plaisir.
Merci @MikeDunlavey!Cela montre clairement à quel point le papier toilette est sous-estimé en tant que jouet de physique.
#3
+14
David Hammen
2016-06-23 20:05:26 UTC
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Dans les films, les flèches tirées en l'air tournent de sorte que pendant la descente, la tête de flèche touche le sol en premier. Quelle est la source de ce moment cinétique?

Une flèche tirée sur la Lune ne ferait pas cela. L'air et la géométrie de la flèche sont essentiels. Une flèche volant dans les airs est soumise à deux forces, la gravité et la traînée aérodynamique. La gravitation ne fera pas tourner une flèche au cours de son vol. La gravitation entraîne une trajectoire courbe par le centre de masse, mais elle ne fait pas tourner une flèche. La traînée aérodynamique fait qu'une flèche ou une fusée correctement conçue suit une trajectoire d'attaque à angle nul (ou presque nul). L'angle d'attaque d'un objet volant est l'angle entre le vecteur vitesse de l'objet par rapport à l'air et une ligne de référence sur l'objet. Dans le cas d'une flèche, cette ligne de référence se trouve le long de l'axe de la flèche.

La caractéristique clé qui rend une flèche ou une fusée stable en ce qui concerne les écarts par rapport à l'angle de vol souhaité est que le centre de pression, le point auquel les forces de traînée agissent effectivement, soit derrière le centre de masse. Supposons qu'une flèche vole à un angle d'attaque petit mais non nul. Cela donnera à la force de traînée une composante qui est normale à l'arbre de la flèche, ce qui entraînera un couple sur la flèche. Si le centre de pression est en avant du centre de masse, ce couple fera tourner la flèche encore plus loin d'un angle d'attaque nul. Ceci est instable; une telle flèche (ou fusée) essaierait de se retourner. Avec le centre de pression derrière le centre de masse, ce couple fera tourner la flèche vers un angle d'attaque nul. Le fait d'avoir le centre de pression derrière le centre de gravité entraîne un couple de rétablissement qui fait que la flèche vole correctement.

Une flèche a une pointe de flèche un peu lourde à l'extrémité qui place généralement le centre de gravité devant le centre géométrique de la flèche.Les archers ajoutent parfois des poids à l'intérieur de la tige de la flèche pour déplacer le centre de gravité.La tête elle-même offre une certaine traînée, mais la plupart de la traînée provient de la flèche elle-même.Cela place naturellement le centre de pression derrière le centre de gravité, même pour les flèches non étirées.

Le fletching améliore le comportement d'une flèche, mais ce n'est pas indispensable.L'ajout de fletching déplace le centre de pression beaucoup plus vers l'arrière que le centre de gravité.C'est l'une des raisons pour lesquelles les flèches empilées sont plus stables que les flèches non étirées (également appelées arbres nus).Le fletching fait également tourner la flèche autour de l'axe de l'arbre, ce qui ajoute une stabilité gyroscopique.

Cela répond à mes attentes.Même si le fletching n'est pas la clé, il doit être au moins utile.Un moment angulaire axial élevé et une traînée d'air accrue dans des directions perpendiculaires sont, du moins à mon avis, associées au fletching.Même si vous enlevez le fletch et comptez entièrement sur l'équilibre du poids, quelque chose doit être perdu.
#4
+9
QuantumBrick
2016-06-23 04:38:29 UTC
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Comme l'a souligné dmckee dans son commentaire, quiconque (y compris moi-même) qui a pratiqué l'arc et la flèche connaît la flèche en fonction du poids et de l'inspection du fletch. Comme le souligne mon correcteur anglais, fletch ne semble pas être un mot très courant: cela signifie cette plume à la fin de la fléchette / flèche. Tout revient à la qualité du fletching.

Lorsqu'elle est tirée, la flèche veut, comme tout autre objet, tourner autour de son centre de gravité. Peu importe si le centre de masse est plus proche de la pointe ou de l'extrémité de la flèche, le fletch augmentera la traînée d'air dans des directions perpendiculaires à la vitesse instantanée de la flèche, ce qui rendra plus difficile la rotation autour du centre de masse. Si la pointe est plus lourde que la fin, la flèche commence à descendre la pointe en premier, mais c'est le fletch qui soutient cette direction de vol; si la pointe n'est pas plus lourde et que le poids est équilibré, la flèche vole encore assez bien; si le poids est au bout de la flèche, il devient tout simplement fou. Or, une autre fonction du fletch est de faire tourner la flèche le long de son axe (cela augmente encore plus la stabilité, puisque la flèche acquiert un moment angulaire axial), et pour ce faire, le fletch tourne légèrement vers l'extrémité de la colonne vertébrale.

Il convient également de souligner que la répartition du poids, la résistance des matériaux et le flething sont également calculés pour prédire l'effet causé par le paradoxe de l'Archer. L'équilibre entre le poids de la pointe et le fletching est fondamental, mais les arcs modernes ont une conception qui tue pratiquement la flexion de la flèche (arcs centrés).

Non, les arbres nus (flèches sans plumes) http://forums.bowsite.com/tf/pics/00small54200834.JPG font exactement la même chose.
Je dois admettre que je suis complètement déconcerté par la simple existence des arbres nus.J'ai pratiqué le tir à l'arc avec des arcs anglais et le fletching était un must absolu.Je jurerais que les flèches sans fletch n'existaient pas ... Mais ensuite je pense à une bonne lance et je dois admettre que même si elles n'ont pas de plumes, elles volent droit.La seule chose sur laquelle j'insiste, c'est que le fletching est fondamental pour aider la flèche à acquérir un moment cinétique.
Je n'insisterais pas trop fort là-dessus; L'arbre nu PA tourne: http://www.tap46home.plus.com/mechanics/fbare.htm "En pratique, (l'arbre nu) tournera sous l'effet net de la traînée et du vortex.couples. "
@OddDev - QuantumBrick écrivait (je pense) environ le taux de roulis d'une centaine à plus de mille tr / min d'une flèche étirée plutôt que les ordres de grandeur de la cadence de tangage plus petite d'une flèche en volant à un angle d'attaque nul.
J'étais totalement.Désolé d'être obscur.
#5
  0
kamran
2016-06-24 05:48:54 UTC
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La flèche s'envolera idéalement comme une voiture de course de dragsters avec le parachute déployé!
Une flèche bien conçue doit avoir ces propriétés.
1- Point pointu et proportionnellement lourd pour accepter un grand moment et le délivrer sous forme d'énergie cinétique E = mv ^ 2/2
2- tige longue et équilibrée pour accueillir un grand arc et maintenir la séparation entre la pointe et le fletching.
3- un fletching aérodynamiquement bien conçu pour garder la flèche droite et fournir également la petite quantité de traînée nécessaire pour garder l'extrémité de la flèche toujours stable derrière la pointe et éviter que la tige ne se désoriente.
La raison pour laquelle la flèche est alignée dans son arc est la petite traînée créée par fletching toujours la positionner alignée avec sa trace, comme une balle de badminton. Dans la conception aérodynamique, ce schéma d'installation du gouvernail et des ascenseurs à l'extrémité du fuselage pour la stabilité est une pratique courante!Tous les avions l'ont comme empennage ou queue!



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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