Фэнтези-физика

Слушая комментарии разных люде о фэнтези, например, при просмотре мультфильма, чаще всего слышишь слова о невозможности и детской сказочности. Как мне кажется, это вызвано тем, что люди привыкли смотреть на другой мир из своего, и сверять увиденные события со своей базой данных банальной эрудиции, или не банальной, когда дело касается того, в чём смотрящий специалист. Чаще всего нет смысла спрашивать просвещённые наукой умы о том, возможно ли увиденное ими в фэнтези-мире или нет - ответ однозначен и подкреплён банальными научными знаниями или фактом об отсутствии официальных подтверждений. Но лично мне интереснее смотреть не из этого мира на тот, а на оборот, из того мира в наш. От того, я предпочитаю прежде искать научно-теоретические способы реализации данного и спрашиваю у просвещённых не "Возможно ли это?", а "Что нужно, для того, чтобы это было возможно?". Сам я таким образом стал посвящать себя в науку, но совсем немного, и только местами более узко. Знаю точно, что люди, которые изучали метафизику, ничего не отрицают

Быть может у нас на форуме есть личности, способные дать ответ на то, как возможно то, что вообще-то мы видели только в фэнтези?

Мой первый вопрос всем, кто владеет информацией, касается дистанционного оружия. По сути это даже не столько касается фэнтези сколько самой обычной физики, но на основе этого я бы хотел вывести некоторые фэнтезицные элементы.
Арбалет/Лук:
1) В чём измеряется сила выстрела?
2) В чём измеряется сила удара, например, в кожный покров?
3) В чём измеряется сила сопротивления кожного покрова (для начала возьмём кожу представителя людской расы)?
4) При каких условиях болт/стрела пробивают кожный покров, а при каких нет?
5) Какова должна быть ударная сила, чтобы пробить череп/горло/грудь и всё тоже самое но в различных доспехах?
____________
Мне в общем-то хочется, вывести характеристики кожных покровов представителей различных рас, а так же узнать какими параметрами должен обладать какой-нибудь артефактный лук/арбалет, чтобы прострелить одновременно, например, трёх людей? И, как мне подсказывает моя банальная эрудиция, легче прострелить человека через горло - если бы арбалет прошибал стальную броню, то скольких людей он прошил бы через горло?


__________________
P. S.: Я сейчас спать очень хочу, и пишу подгоняемый некоторыми обстоятельствами, так что прошу не сердиться, если тут я выказал себя и свои формулировки несколько странными

Глойнус Алеос пишет:

1) В чём измеряется сила выстрела?

Ну вообще для луков и арбалетов существует понятие "Натяжение тетивы", оно меряется в килограммах (то есть какой груз надо подвесить на тетиву, чтобы его вес растягивал её так же, как плечи лука), еще можно говорить о «дульной энергии» (у луков с арбалетами конечно дула нет, но смысл тот же, что и у огнестрельного оружия- энергия сообщаемая снаряду, в данном случае стреле или болту). Параметры эти связаны, обычно говорят только натяжение тетивы (для справки, у современных спортивных луков (не блочных), слышал о натяжении в 20 кг, а боевые бывали и 40, и 50, и даже больше). Кроме того важно не только из чего стреляешь, но и как, и чем (грубо говоря: есть стрелы, которые летят на много дальше, а есть такие, которые наносят больше урона)
]

Глойнус Алеос пишет:

2) В чём измеряется сила удара, например, в кожный покров?
3) В чём измеряется сила сопротивления кожного покрова (для начала возьмём кожу представителя людской расы)?
4) При каких условиях болт/стрела пробивают кожный покров, а при каких нет?
5) Какова должна быть ударная сила, чтобы пробить череп/горло/грудь и всё тоже самое но в различных доспехах?

Не совсем понятны вопросы.
Вообще пробиваемость стрелы зависит от веса, скорости и заточки(+форма наконечника). Человеческую кожу пробить не сложно, но под ней еще мышцы и кости, и попадание слишком легкой или растерявшей большую часть энергии стрелы может не причинить большого вреда. Да и вообще попадая в цель стрела очень быстро останавливается из-за того, что вслед за наконечником должно пройти еще и древко, так что пробить например щит или человеческое тело на вылет (чтобы стрела продолжала лететь ) из лука или арбалета практически не реально.

Я слышал о том, что есть ударная сила пули (или что-то в этом роде), которая до определённой степени не пробивает кожу человека, а после этой отметки начинает пробивать. В каком-то виде спорта применены стрелковые оружия с таким учётом, чтобы только-только не пробивало и всё.

Конечно же за кожей и мясо, и хрящи, и кости могут быть. Есть ли материалы со всеми этими подсчётами?

Азог пишет:

есть стрелы, которые летят на много дальше, а есть такие, которые наносят больше урона

Можно об этом по подробнее?

Здесь необходимо сделать одну ремарочку. В древности силу лука измеряли не так, как сейчас; силой лука считалась сила, достаточная для того, чтобы надеть тетиву на неснаряженный лук. Так, в японских источниках встречаются упоминания о луках, для снаряжения которых была нужна сила 2-3 человек - но современные реконструкции показывают, что реальная сила натяжения тех луков составляла примерно 250 - 350 ньютонов (т.е. 25 - 35 кг), что, в общем, не так уж и много (для сравнения, самые мощные современные луки имеют силу натяжения под 800 ньютонов).

Азог пишет:

еще можно говорить о «дульной энергии» (у луков с арбалетами конечно дула нет, но смысл тот же, что и у огнестрельного оружия- энергия сообщаемая снаряду, в данном случае стреле или болту)

Дульная энергия нам тоже особо ничего не даст, т.к. энергия пули (особенно если это цилиндро-коническа пуля, выпущенная из нарезного оружия) очень незначительно зависит от сопротивления воздуха и при стрельбе на предельную дальность уменьшится едва ли до 90% от дульной; стрелы же испытывают значительное сопротивление и очень быстро теряют начальную скорость.

Если брать старинную оценку, то мне попадались 40 метров для дальности прицельной стрельбы по ростовой мишени в условиях реального боя (то есть когда нет времени хорошо прицелиться и стрельба ведется больше на скорость, чем на точность). Источник оценки - "Книга Пяти Колец" Миямото Мусаси, и можно предположить, что он стрелял из вышеупомянутого лука с силой натяжения в 250 - 350 ньютонов обычными для Японии бамбуковыми стрелами (которые несколько лучше обычных деревянных по соотношению прочность/вес) с черешковым наконечником оживальной формы.

Что же касается бронепробиваемости, то мне попадалась информация о современных опытах, но я сходу не могу ее найти. Однако в общем можно сказать следующее: бронепробиваемость очень приличная (на уровне охотничьего ружья) на первых 10 метрах и практически никакая на всей остальной траектории. На расстоянии в 30 метров удалось пробить только кольчугу, и только специальными стрелами с наконечником в форме длинного тонкого граненого шипа (такой наконечник тупо проходит сквозь кольца, не повреждая кольчуги).

Глойнус Алеос пишет:

Я слышал о том, что есть ударная сила пули (или что-то в этом роде), которая до определённой степени не пробивает кожу человека, а после этой отметки начинает пробивать. В каком-то виде спорта применены стрелковые оружия с таким учётом, чтобы только-только не пробивало и всё.

Но пуля (даже коническая) фактически прорывает кожу, а стрела- протыкает (прорезает). О боевую стрелу можно пораниться, просто неосторожно прикоснувшись к острию. Были, правда, и тупые стрелы (например, для охоты на пушного зверя), но в их способности пробить человеческую кожу я сомневаюсь (скорости не те).

Глойнус Алеос пишет:

Азог пишет:
есть стрелы, которые летят на много дальше, а есть такие, которые наносят больше урона
Можно об этом по подробнее?

Как уже написал Энвер, в полете со стрелой происходит много интересного, в частности на неё действует сила притяжения и ей приходится преодолевать ощутимое сопротивление воздуха. Дальнобойная, «летучая» стрела сделана так, чтобы максимально увеличить скорость полета (легкая, более короткая и прочная, чтобы выдерживать перегрузки при выстреле), обеспечить наименьшее сопротивление воздуха (более короткая, имеет лучшую аэродинамику) и как можно меньше тратить энергию не на движение к цели (не вращается в полете). В результате у дальнобойных стрел ниже точность и пробивная способность.
С другой стороны, стрелы, предназначенные для нанесения наибольшего урона, старались делать тяжелыми. Начальная скорость при этом падала не значительно, но при стрельбе навесом (а из лука чаще всего так и стреляют), пройдя верхнюю точку, они начинали разгоняться на много быстрее чем легкие и попадают в цель почти на той скорости как и были выпущены (утрирую).
Примерно так.

Кроме того, необходимо отметить, что в Средние века у рядового лучника двух одинаковых стрел не могло быть в принципе, т.к. тогдашние технологии не позволяют массово производить наконечники одного размера и веса. На рисунке ниже показаны основные типы японских наконечников (как я понял, это современные реплики):
Очевидно, что характеристики стрелы зависят от типа наконечника, причем даже в пределах одного типа наконечники могут различаться по размеру раза в полтора; соответственно, останавливающая способность, убойная сила и бронебойность любых двух стрел всегда будут существенно различаться. Поэтому, ИМХО, любые расчеты и теоретические выкладки здесь бессмысленны. Проще сделать (купить/выпросить у друзей-спортсменов/ролевиков/реконструкторов) лук с нужной силой натяжения, изготовить стрелы нужного типа, и, отстрелявшись по определенной мишени, опытным путем определить их характеристики.

Энвер из Нибиру пишет:

бронепробиваемость очень приличная (на уровне охотничьего ружья) на первых 10 метрах и практически никакая на всей остальной траектории

А возможно ли как-то увеличить бронепробиваемость на всей остальной дистанции? Прошу дать два варианта ответа: в первом опустить физические ограничения лука, а во втором опустить физические ограничения стрелы. Ну и если есть ещё варианты, то и их будет хорошо увидеть.

Энвер из Нибиру пишет:

Проще сделать (купить/выпросить у друзей-спортсменов/ролевиков/реконструкторов) лук с нужной силой натяжения, изготовить стрелы нужного типа, и, отстрелявшись по определенной мишени, опытным путем определить их характеристики.

Ну, предположим, будет такой лук: как делать расчёты?

Глойнус Алеос пишет:

А возможно ли как-то увеличить бронепробиваемость на всей остальной дистанции? Прошу дать два варианта ответа: в первом опустить физические ограничения лука, а во втором опустить физические ограничения стрелы. Ну и если есть ещё варианты, то и их будет хорошо увидеть.

Ну в общем случае для лучшей бронебойности стрела должна иметь наибольшую энергию (за счет массы и скорости) к моменту подлета к цели, а наконечник должен с одной стороны препятствовать рикошетам, с другой быть твердым и жестким, чтобы не деформировался или не сломался при попадании.

Глойнус Алеос пишет:

А возможно ли как-то увеличить бронепробиваемость на всей остальной дистанции?

Можно. Стреляя навесом. Стрела всегда летит постоянно снижаясь, это закон тяготения. А если она падает сверху то сила удара намного выше. Да по сути так они обычно и стреляли. Прямой наводкой это только Робин Гуд в кино.

Ахмед Белибердыев пишет:

Можно. Стреляя навесом. Стрела всегда летит постоянно снижаясь, это закон тяготения. А если она падает сверху то сила удара намного выше. Да по сути так они обычно и стреляли. Прямой наводкой это только Робин Гуд в кино.

Ну не совсем. При стрельбе навесом увеличивается дистанция стрельбы (при чем при использовании правильных (тяжелых) стрел высрел сохраняет большую часть своей смертоносности даже на предельной дистанции) и но вот в плане пробития жестких металлических доспехов аки кираса срельба навесом только вредит (т.к. стрела попадает по броне под более острым углом и с большей вероятностью соскользнет).
Впрочем в реальных битвах средневековья это не было проблемой, латы мог себе позволить далеко не каждый рыцарь, и даже в них были уязвимые места.

А мы про какие луки говорим?

Petruxa пишет:

А мы про какие луки говорим?

Про те, о которых знаем.
Желательно всё же ответить на это:

Глойнус Алеос пишет:

А возможно ли как-то увеличить бронепробиваемость на всей остальной дистанции? Прошу дать два варианта ответа: в первом опустить физические ограничения лука, а во втором опустить физические ограничения стрелы. Ну и если есть ещё варианты, то и их будет хорошо увидеть.

Иначе говоря:
1) Каким должен быть лук, чтобы пробить латы на дистанции в 500 метров, при том, что стрела у него стандартная?
2) Какой должна быть стрела, чтобы пробить латы на дистанции в 500 метров, при том, что она использована в стандартном луке?

Ну и вот это интересно:
3) Каким должен быть лук, чтобы прицельная дальность стрельбы равнялась тысячи метрам и на этой дистанции поражала незащищённую цель?

И вот это:

Ахмед Белибердыев пишет:

Прямой наводкой это только Робин Гуд в кино.

4) Что необходимо, для реализации такого выстрела?

Глойнус Алеос пишет:

Что необходимо, для реализации такого выстрела?

Как это что? Не косой лучник с хорошим глазомером.
Я не разбираюсь в физике стрельбы из лука, просто читал где-то что например британские лучники в столетнюю войну никогда не стреляли прямой наводкой, хотя луки у них были здоровенные, ибо у французов было много рыцарской конницы, и лучники стреляли сильно вверх, чтобы стрела как-бы падала на врага сверху увеличивая пробивную силу собственным весом и ускорением свободного падения. И таким образом умудрялись пробивать навылет даже пластинчатый доспех.
Это же какой-то там закон Ньютона, не помню уже какой.

Про навес я понял, благодарю. Но вопрос был о дальнем пробивном выстреле прямой наводкой.

Глойнус Алеос пишет:

Про навес я понял, благодарю. Но вопрос был о дальнем пробивном выстреле прямой наводкой.

А разве на дальние дистанции стреляют прямой наводкой? Имеется в виду в реальности.
Неважно из чего, хоть из лука, хоть из пулемёта. По моему нет. Ведь почти на любом оружейном прицеле есть такая пимпочка с делениями, ну или шкала, показывающая насколько нужно поднять ствол с учётом дистанции до цели.

Да, я в курсе, однако у всего огнестрельного оружия есть и прямая дистанция, то есть расстояние, которое пуля пролетает почти не снижаясь.
Вот и что нужно для прямого, точного, пробивающего броню выстрела из лука? Как реализовать это в явном мире?

Глойнус Алеос пишет:

Вот и что нужно для прямого, точного, пробивающего броню выстрела из лука? Как реализовать это в явном мире?

Может лук из автомобильной рессоры, и Илью Муромца в качестве лучника?
Больше я не знаю.

Ахмед Белибердыев пишет:

Может лук из автомобильной рессоры, и Илью Муромца в качестве лучника?

То есть, ответ в значительном увеличении силы натяжения. Я примерно об этом и говорю, но хотелось бы получить цифры.

А вот если будет сверхпрочная, сверхтонкая и сверхлёгкая стрела при стандартном луке? При этом, не важно как такую стрелу получить, важно то, как она себя будет вести.

Глойнус Алеос пишет:

То есть, ответ в значительном увеличении силы натяжения.

Сила натяжения это лишь способ увеличить скорость стрелы, а соответственно силу действующую на точку попадания. Если есть способ увеличить скорость не увеличивая силу натяжения, то и слабенький лук наверное пробьёт что нужно. Хотя я таких способов не знаю. Всё упирается в лук.
Сверхпрочная и сверхлёгкая в идеальных условиях будет конечно убойней чем тяжелая, но есть ведь ещё и такая штука как масса снаряда, которую придётся компенсировать ещё большим увеличением скорости.
Пенопластовым шариком тоже убить можно, если он будет лететь как десяток ракет.
А цифры и самому посчитать вроде несложно. Школьная ведь задачка.

Ахмед Белибердыев пишет:

А цифры и самому посчитать вроде несложно. Школьная ведь задачка.

А если самому сложно? Подскажешь?

Глойнус Алеос пишет:

А если самому сложно? Подскажешь?

Вряд ли. Я эти задачки ещё с института сильно нелюбил.
К тому же я уже просто не помню. Возьми учебник сопромата, там есть разновидность задач, где на жёстко закреплённую балку воздействует другой объект.
Учитывается сила воздействия и материал из которых состоят оба объекта (коэффициенты берутся из любого сопроматовского справочника).
Силу воздействия посчитать элементарно, масса плюс скорость плюс 9,8.
Поставляя в формулу различные значения скорости можно подсчитать какая именно скорость стрелы понадобится для создания силы, достаточной для разрушения балки.
Хотя я действительно уже не помню, может здесь кто есть кто сейчас эту муть изучает, пускай он формулу напишет. Я сопромат забыл как страшный сон уже давно.

Вот, уже кто-то всё посчитал и пояснил.
http://engineerd.narod.ru/

Ахмед Белибердыев, благодарствую