Стрельба из современного лука
Для современных скоростных стрел применяются небольшие пластиковые оперения, имеющие малое аэродинамическое сопротивление. И, хотя аэродинамическое сопротивление стрелы по прежнему значительно выше сопротивления пули, оно всё же существенно меньше чем аэродинамическое сопротивление средневековой стрелы, что и позволяет достичь высокой скорости выстрела. Энергия легкой стрелы при вылете из лука всегда меньше, чем тяжелой. Это утверждение требует доказательства. Действительно, рассмотрим предельный случай очень тяжелой стрелы. Её энергия будет равна полной работе тетивы лука, равной интегралу от силы натяжения по всему рабочему ходу плеч лука. Больше этой величины стрела энергию приобрести не может, поскольку только эта энергия запасена при натяжении согнутыми плечами лука. Больше взять её неоткуда. То есть, слишком тяжёлой стрелой лук не сможет выстрелить. При стрельбе современными спортивными легкими стрелами часть энергии уходит на разгон плеч лука, и чем легче стрела, тем быстрее распрямляется лук. Большая часть энергии расходуется непроизводительно. Хуже того, большинство простых деревянных луков может сломаться при холостом выстреле, поскольку плечи, распрямляясь без нагрузки, вберут в себя всю ударную энергию и попросту лопнут. С этим эффектом часто сталкиваются современные изготовители самодельных «реконструированных» луков. Таким образом, скорость стрелы не может быть больше, чем предельная скорость тетивы при "холостом" выстреле, а эта скорость конечна. Для каждого лука можно подобрать стрелы оптимального веса, которые получат наибольшую энергию при выстреле. Более легкие стрелы приобретут большую начальную скорость, но лук станет «хлопать» отчасти в холостую.
Чем легче стрела, тем меньше получаемая её энергия. Какова же энергия современной спортивной стрелы? Согласно формулам Жоссера, останавливающее действие пули равно произведению ее кинетической энергии в момент встречи с преградой на площадь поперечного сечения, без учета конструкции пули. Пробивное действие пули равно отношению вышеуказанных величин. Кинетическая энергия пули в джоулях (Дж) равна половине произведения квадрата скорости в м/с на ее массу в килограммах. То же, в общем случае, верно и для стрелы. Сорвавшись с тетивы нарисованного выше великолепного охотничьего лука на скорости 300 метров в секунду, 20 граммовая стрела получает энергию равную (m*v2/2): 0,02 * 90000 /2 = 900 Джоулей или (делим на g = 9,8): получаем 90, более привычных воякам для измерения дульной энергии, килограммов. Почти как у охотничьего ружья при выстреле пулей того же веса! На расстоянии реального выстрела, равном 100 метрам, скорость упадет (почему мы рассмотрим позже) до каких-нибудь 100 метров в секунду. Энергия удара окажется порядка 10 кг. Это уже значительно меньше чем у круглой ружейной пули охотничьего 12-го калибра на том же расстоянии (у круглой пули 12-го калибра при выстреле на 100 метров энергия = 80 кг.) за счет большего сопротивления воздуха полёту оперенной стрелы. В этом может таится ответ на вопрос почему американские индейцы так стремились забросить свои замечательные длинные луки и заполучить ружья бледнолицых?
Что же означает цифра в 10 килограмм? Разделив энергию на площадь поперечного сечения (например 0,1 см2), получим пробивное действие стрелы, умножив – останавливающее действие. Это надо понимать как 10 килограмм веса на 0,01 сантиметра квадратного – сечения острия стрелы. Разделив Вы получите давление стрелы на доспех в момент удара, - или пробивную силу. Значит, кованый доспех стрела может и не пробьёт, если ударит вскользь. Однако удар в 10 килограмм, приходящийся на кончик шила, приставленного к вашей груди, слабым не покажется.
В спортивных чемпионатах нашего времени наибольшей дистанцией прицельной стрельбы из лука является 90 метров. В спортивных клубах предпочитают дистанции до 60 метров. Современный лук может выстрелить и на большее расстояние, но мало какой спортсмен может произвести хотя бы десяток выстрелов в быстром темпе на дистанцию свыше ста метров. Стрельба на большие дистанции сопряжена со значительными отклонениями, которые не в силах учесть даже отличный лучный прицел. О точном выстреле в мишень на 150 метров речи уже не идет, и это при превосходной стабильности современного композитного лука и практически неизменных свойствах стрел. Никакой прицел уже не в состоянии учесть все факторы необходимые для достижения точного выстрела на такую дистанцию. И хотя самый совершенный из выпускаемых сегодня по космическим технологиям луков в состоянии послать стрелу на дистанцию до 500 метров, прицельная стрельба на такое расстояние невозможна.
