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如何认识弓:弓的本身

2023-07-17 23:22 作者:冷酷无情的文科学子  | 我要投稿

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)

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)

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

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

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。

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