[弓道] 弓力曲線的研究

算完箭的速度後, 就想順便研究一下和弓的能量效率.
沒想到還蠻有意思的...

首先透過測磅器量測了從弦距15cm開始,每五公分的弓力變化.
一如所料, 和弓因為傲人的長度與反曲設計,擁有非常線性的力曲線.
也就是說跟其他弓種比較之下, 和弓的開弓力量呈現出非常平順且可預期性高.

弓所儲存的彈性勢能即為曲線下方所涵蓋的面積.
若仔細看這把特作粹的曲線細節, 會發現他在15-30cm這個區間有微微的隆起.
這讓同樣公斤數的弓能夠存入更多的能量,提升箭速.
而這個隆起處也會讓打起後轉大三的動作需要多一點點的力量,
換來的是引分時更為平順的施力感

有了弓力曲線與上次的箭速實測, 可以進一步推算這把弓的能量效率.
以弓力曲線來看, 我們可以近似成約0~15.2kg的平均線.
也就是說彈性勢能約為 (15.2x9.8)[牛頓] x (0.95-0.15)[米] / 2 ~= 60 J[焦耳]
上次算出的箭速,30g的鋁箭約為38m/s, 換算成動能大約是 0.5 x 0.03[kg] x 38[m/s]^2 = 21.66J
得出這把弓的能量轉換率為 21.66/60 = 36.1%

這個轉換率在弓箭界算是相當低的數字,
(現代反曲弓的轉換率可以到80%左右, 複合弓甚至可以到90%)
造成這個現象的主因就是非常長的弓臂與拉距,加上長弦的重量在運動時會帶走大量的動能,
另外不對稱的結構也會讓能量以駐波的形式留在弓上.

36.1%的轉換率, 換個角度看, 就是約有2/3的引弓能量會殘留在弓的這一側沒有被箭帶走.
這也能解釋為何和弓行射時會帶有高亢的弦音,
同時射手也需要透過弓返的技術,將弓的直線運動轉為旋轉的過程來卸掉殘存的能量.
如果硬是抓著弓, 那能量只能以震動的方式消散, 對和弓本身可能就會造成損傷.

這麼說來,和弓到底算是一種武器, 還是一把樂器呢...