LUKOSTREBA NA HODINCH FYZIKY Frantiek Kundracik Katedra experimentlnej

LUKOSTREĽBA NA HODINÁCH FYZIKY František Kundracik Katedra experimentálnej fyziky FMFI UK Veletrh nápadů učitelů fyziky, 30. 8. -1. 9. 2019, Hradec Králové

Prečo? � Prepojenie fyzikálnych poznatkov s praxou je vždy motivujúce, navyše lukostreľba je akčná � Popularita lukostreľby medzi mladými ľuďmi v ostatných rokoch prudko rastie � Filmy: video, video � Zavedenie finálových rozstrelov na lukostreleckých pretekoch – boli to najsledovanejšie športové prenosy z LOH 2012 - video

Energia nazhromaždená v luku � Analógia so strunou (sila úmerná výchylke) – pojem priemernej sily pri výpočte práce � Anglický longbow – vojenský stredoveký luk. Materiál – tis. � Náťahová sila (podľa nájdených lukov a šípov) – 50 až 90 kg � Energia šípu typicky 150 J � Typický šíp 60 g mal úsťovú rýchlosť 70 m/s = 250 km/h

Energia nazhromaždená v luku � Oproti guľke má šíp ostrý hrot a dobre drží smer hrotu pri náraze � Šíp má preto dobrú prieraznosť. � Poľahky prerazil bežné brnenie, ktorého tenšie časti nebývali hrubšie než 1 mm Hmotnosť projektilu vg Úsťová rýchlosť v m/s Energia projektilu v. J Vojenský luk 60 70 150 Športový luk 25 65 50 Vzduchovka 0, 5 200 10 Malorážka 2, 6 300 120 Pištoľ Flobert 1 200 20 Pištoľ 9 mm Luger 8 340 426 Zbraň

Páka na luku - zvratný luk � Zníženie sily, keď je luk natiahnutý, pomocou zahnutia konca ramien smerom od strelca � Môže ísť aj o jednoduchú rovnú a nepružnú časť – čínsky luk � Malý náťah = obyčajný luk � Väčší náťah = efekt páky

Páka na luku - zvratný luk � Čínsky (zvratný) luk nazhromaždí trochu viac energie než struna, asi o 30% energie viac, než nezvratný luk � Podobný dizajn – mongolské a maďarské luky

Excentrická kladka - kladkový luk � Ako to funguje?

Excentrická kladka - kladkový luk

Kladkový luk � Na začiatku: kladka silu zväčšuje � Ku koncu: kladka silu zmenšuje � Za optimom: kladka opäť silu zväčšuje

Kladkový luk � Ako zabrániť prekĺznutiu a rozsynchronizovaniu kladiek? � 3 tetivy upevnené na kladky: ◦ Hlavná ◦ Prvá pomocná ◦ Druhá pomocná

Excentrická kladka - kladkový luk � Ďalšie vylepšenia: nekruhové kladky, kladky pre pomocné tetivy majú iný tvar, energia asi 3 x vyššia, rýchlosť šípu asi

Ako ďaleko doletí šíp? � Zanedbáme odpor vzduchu (tenký šíp, malé alebo žiadne letky) � Doba letu: � Dolet:

Šikmý vrh - Ako ďaleko doletí šíp? 45 o a rýchlosť šípu 60 m/s (g=9, 8 m/s 2): l = 2. 602. 0, 5 / 9, 8 = 367 m � Veľmi to závisí od sily luku a hmotnosti šípu. Bežne šípy doletia do 300 m, � Kladkový luk (rýchlosť šípu až 100 m/s) teoreticky 1020 m. � Svetový rekord je niečo cez 1 km � Pre

Šikmý vrh - Ako ďaleko doletí šíp? � Žiaci: hľadanie kľúčových parametrov – ako zvýšiť dostrel? � Správny uhol výstrelu � Silný luk, dlhý náťah � Ľahký šíp

Šikmý vrh - Ako ďaleko doletí šíp? � Víťazi lukov) � súťaže o najväčší dostrel (tri druhy Zdroj: http: //www. scottisharchery. org. uk/aboutflight. php

Šikmý vrh - Aký presný je luk? � Luk je stroj, ktorého presnosť prevyšuje presnosť človeka � Človek je limitujúcim faktorom presnosti zásahu � Legendárni lukostrelci – Wilhelm Tell (kuša)

Šikmý vrh - Aký presný je luk? � Legendárni lukostrelci – Robin Hood a iní. . .

Šikmý vrh -presnosť náťahu Luk s Fmax = 400 N pri náťahu L= 0, 5 m a rýchlosťou šípu 60 m/s natiahneme o 1 cm menej. O koľko nižšie poletí šíp vo vzdialenosti l = 30 m? � Úloha: � Doba letu: � Pokles šípu: � Rýchlosť šípu:

Šikmý vrh -presnosť náťahu � Pre � Pri zadané hodnoty: zmene náťahu:

Šikmý vrh - presnosť náťahu � Úloha: Ako presne musí Robin Hood naťahovať luk, ak má na vzdialenosť 30 m zasiahnuť iný šíp s priemerom 1 cm?

Zlepšenie presnosti náťahu � Klapačka (clicker) – umožňuje takto precízne kontrolovať náťah

Šikmý vrh - presnosť vzdialenosti Z luku s Fmax = 400 N pri náťahu L= 0, 5 m a rýchlosťou šípu 60 m/s vystrelíme na terč vzdialený l = 30 m. Druhý šíp vystrelíme z vzdialenosti 31 m. O koľko nižšie zasiahne terč druhý šíp? � Úloha: � Pokles šípu: � Číselne: 1, 226 m

Šikmý vrh -presnosť vzdialenosti � Pri zmene vzdialenosti:

Šikmý vrh - presnosť vzdialenosti � Úloha: O koľko sa Robin Hood môže najviac posunúť od terča, ak má na vzdialenosť 30 m zasiahnuť iný šíp s priemerom 1 cm?

Zmenšenie bočného pohybu tetivy � Pri výstrele tetiva skĺzne z prstov – bočný pohyb konca šípu � Vychýlenie šípu do strany – zásah vpravo alebo vľavo � Vypúšťanie pasívne = úplne uvoľniť prsty � Nie otvoriť prsty = vedomé ovplyvnenie bočného pohybu tetivy

Zmenšenie bočného pohybu tetivy � Pružná opierka šípu – čiastočne kompenzuje zmenu v bočnej rýchlosti šípu

Zmenšenie bočného pohybu tetivy � Mechanický vypúšťač tetivy – úplne eliminuje tento problém

Zmenšenie chvenia ruky � Stabilizátory � Čo najväčší moment zotrvačnosti pri čo najmenšej hmotnosti � Závažie na karbónovej trubke

Aký presný je teda luk? � Zasiahnuť iný šíp nie je štandardná vec, zásah iného šípu na takúto vzdialenosť bez zameriavača je skôr náhoda � Mnohé z neuveriteľných zásahov vznikli až po sérii pokusov – čo ale neznižuje ich hodnotu. � Byron Ferguson (USA) – legenda medzi tradičnými lukostrelcami – rôzne TV show.

Aký presný je teda luk? � Dobrým strelcom sa to stáva pri streľbe na malé vzdialenosti pomerne často, šípy padajú do kruhu s priemerom typicky 2 -4 cm – je veľmi pravdepodobné, že občas zo série niekoľkých šípov sa dva stretnú v tom istom mieste � Radšej viac menších terčov, po jednom šípe do každého

Ďakujem za pozornosť