如何认识弓:弓的本身
弓作为人类长期以来生产生活中重要的一环,几乎伴随了人类的文明史。众所周知,人类的天赋集中在丢石头和烧开水上,而科学与技术的进展大体可以归类为把石头丢得更准、更远、更大和更快更好地烧开水上。弓的发明作为人类丢石头技术的一次飞跃性进展,可谓是人类历史上的重要事件。自然,弓的制作、使用与改进,也是人类文明曾经长期面对的重要问题。
投石索的发明让人类终于不用徒手丢石头了,而其本质是人类掌握了更好地积蓄动能的方式
弓的原理是利用
弹性材料(弓片)
的
形变
储存能量,并通过弓弦的运动带动箭,将储存的能量转化为箭的
动能
发射出去。从原理入手,我们可以判断一下一张好弓应该有什么样的标准。首先,它储存能量的效率越高越好,这在现在被称为“
蓄能效率
”,可以定义为“储存的
能量
/使用时的拉距对应的
磅数
”。储存的能量可以通过拉力与拉距的函数关系积分求得。拉力则可以通过拉力器测得。拉距是我们拉满弓时,箭尾到弓把的距离。
弓作为人类长期以来生产生活中重要的一环,几乎伴随了人类的文明史。众所周知,人类的天赋集中在丢石头和烧开水上,而科学与技术的进展大体可以归类为把石头丢得更准、更远、更大和更快更好地烧开水上。弓的发明作为人类丢石头技术的一次飞跃性进展,可谓是人类历史上的重要事件。自然,弓的制作、使用与改进,也是人类文明曾经长期面对的重要问题。
投石索的发明让人类终于不用徒手丢石头了,而其本质是人类掌握了更好地积蓄动能的方式
弓的原理是利用
弹性材料(弓片)
的
形变
储存能量,并通过弓弦的运动带动箭,将储存的能量转化为箭的
动能
发射出去。从原理入手,我们可以判断一下一张好弓应该有什么样的标准。首先,它储存能量的效率越高越好,这在现在被称为“
蓄能效率
”,可以定义为“储存的
能量
/使用时的拉距对应的
磅数
”。储存的能量可以通过拉力与拉距的函数关系积分求得。拉力则可以通过拉力器测得。拉距是我们拉满弓时,箭尾到弓把的距离。
常见的拉力曲线,横轴为拉距,单位为毫米,纵轴为拉力,单位为磅。有了这张图,我们就能确定这把弓的蓄能以及蓄能效率了
我们可以通过一个例子来深入了解蓄能效率的定义,以及为什么要定义蓄能效率。
Eg1. A弓的使用拉距对应的磅数为50磅,计算得其此时蓄能为40焦耳。B弓的使用拉距对应的磅数为30磅,计算得其此时的蓄能为20焦耳。请问哪张弓的蓄能效率更高?
很好算是吧,显然是A弓的蓄能效率更高。这样,就算弓的磅数不一样,我也有了一个可以判断他们性能好坏的手段。当然,如果你把A,B弓的拉距也取一样,如都为80cm,那就更好地控制了变量。
当然,仅仅这一个指标还是完全不足以评判一张弓的好坏的。蓄能的步骤结束后,我们还需要把箭给发射出去,即把
蓄能转化为动能
。在这个过程当中,当然也是有
能量的损失
的。于是,我们再定义一个
转化效率
,即“箭携带的
动能
/弓
储存的能量
”。我花了力气把弓拉开,储存了能量到弓片里,自然希望箭能带走的能量越多越好,所以,转化效率也是越大越好。我们再来看一个例子来深入理解这一点。
Eg2.在相同使用拉距下、拉力下,A弓储存能量40j,发射后测量箭携带的动能为25j。B弓储存能量为45j,发射后测量箭携带的动能为30j。请问哪张弓转化效率高。
答案是B弓。
在了解了现代两大评判弓的性能的标准——
蓄能效率
和
转化效率——
之后,我们就可以初步从量化的角度评判一张弓的好坏了,从而避免那些无趣的扯皮。而扯皮很让人烦,所以我们当然要避免扯皮了。避免扯皮的方法就是数学方法,所以这两个标准非常好用。想做出一张好弓,应当不违背这两个标准。具体的操作和细节,我们之后再谈。
当然,最关键的评判标准其实还是看这张弓是否能在
当时的条件下满足当时的目的
,所以还需要了解
时代背景
以及弓的
设计理念
,才能算是完全理解了一张弓包含的故事。弓是人类曾经重要的工具,是材料与工艺的结晶,是战争(需求)理念的体现。故其背后的故事,也与材料、工艺以及战争(需求)等客观条件密切相关。在客观的制约之下,人类又充分发挥自己的主观,创造出了各种各样的玩意,人类文明正因此而多样。
在对如何评判弓有了较好的认识之后,我们下一次就来看看人类历史上曾经出现过的弓,以及它们的故事吧。
常见的拉力曲线,横轴为拉距,单位为毫米,纵轴为拉力,单位为磅。有了这张图,我们就能确定这把弓的蓄能以及蓄能效率了
我们可以通过一个例子来深入了解蓄能效率的定义,以及为什么要定义蓄能效率。
Eg1. A弓的使用拉距对应的磅数为50磅,计算得其此时蓄能为40焦耳。B弓的使用拉距对应的磅数为30磅,计算得其此时的蓄能为20焦耳。请问哪张弓的蓄能效率更高?
很好算是吧,显然是A弓的蓄能效率更高。这样,就算弓的磅数不一样,我也有了一个可以判断他们性能好坏的手段。当然,如果你把A,B弓的拉距也取一样,如都为80cm,那就更好地控制了变量。
当然,仅仅这一个指标还是完全不足以评判一张弓的好坏的。蓄能的步骤结束后,我们还需要把箭给发射出去,即把
蓄能转化为动能
。在这个过程当中,当然也是有
能量的损失
的。于是,我们再定义一个
转化效率
,即“箭携带的
动能
/弓
储存的能量
”。我花了力气把弓拉开,储存了能量到弓片里,自然希望箭能带走的能量越多越好,所以,转化效率也是越大越好。我们再来看一个例子来深入理解这一点。
Eg2.在相同使用拉距下、拉力下,A弓储存能量40j,发射后测量箭携带的动能为25j。B弓储存能量为45j,发射后测量箭携带的动能为30j。请问哪张弓转化效率高。
答案是B弓。
在了解了现代两大评判弓的性能的标准——
蓄能效率
和
转化效率——
之后,我们就可以初步从量化的角度评判一张弓的好坏了,从而避免那些无趣的扯皮。而扯皮很让人烦,所以我们当然要避免扯皮了。避免扯皮的方法就是数学方法,所以这两个标准非常好用。想做出一张好弓,应当不违背这两个标准。具体的操作和细节,我们之后再谈。
当然,最关键的评判标准其实还是看这张弓是否能在
当时的条件下满足当时的目的
,所以还需要了解
时代背景
以及弓的
设计理念
,才能算是完全理解了一张弓包含的故事。弓是人类曾经重要的工具,是材料与工艺的结晶,是战争(需求)理念的体现。故其背后的故事,也与材料、工艺以及战争(需求)等客观条件密切相关。在客观的制约之下,人类又充分发挥自己的主观,创造出了各种各样的玩意,人类文明正因此而多样。
在对如何评判弓有了较好的认识之后,我们下一次就来看看人类历史上曾经出现过的弓,以及它们的故事吧。