Durchschlagskraft: Geschwindigkeit oder Gewicht?

[Blind Guardian]

das war ein elb mit 108# bei 31" und 1388 grain pfeile aus 3/8" eiche.

allerdings wirft der bogen recht langsam.  ich meine das waren knapp 140-150 fps. mit pfeilen die knapp unter 900 grain lagen waren es 167fps.

[Commerz]

Wenn man den von Bl!nd Guard!an geposteten Pfeil nimmt:
Gewicht: 90gramm Geschwindigkeit: 160km/h --> kinetische Energie  88,88 Joule

würde man einen halb so schweren Pfeil nehmen mit doppelter Geschwindigkeit wie in der Frage von die7samurai Gewicht: 45gramm Geschwindigkeit: 320km/h --> kinetische Energie  177,77 Joule
wäre also wieder der leichter der stärkere. Nur weil kein Holzbogen die 320km/h schafft ist der schwere Pfeil der bessere.
Daher kann man das nicht mit jedem Pfeilgewicht machen, denn man muss auch realistisch bleiben was ein Bogen an km/h kann. 320km/h ist doch eher was für Compound
freundliche Grüße --Commerz

[Schattenwolf]

commerz and the rest - rechnerisch alles sehr schön - aber der pfeil muß seine energie auch übertragen können ohne - buchstäblich - daran zu zerbrechen!

[ukw]

Die Energie eines Projektils in Joule = 0.5 x Masse x Geschwindigkeit²

Die Geschwindigkeit ist - da sie potenziert wird - wichtiger.
Wenn selbige aber schnell abnimmt, dann kommt die Masse zum tragen.

Hallo zusammen, mein Erster ( Beitrag) bei Euch ... *

Der gute alte Einstein ...  E= m*c²
gilt natürlich und ist völlig richtig => Bei "geraden" Schüssen auf kurze Distanz hat  der leichte, aber schnellere  Pfeil hat eine höhere Durchschlagskraft.

Bei einem Fernziel ist  der "ballistische Schuss"  der richtige.
Man schießt etwa 35° hoch in Richtung des Zieles. Der Pfeil steigt und verliert stark an Geschwindigkeit . Der Luftwiderstand steigt ebenfalls quadratisch  zur Geschwindigkeit an!
Am oberen Totpunkt ist der Pfeil sehr langsam und "kippt" - der Pfeil fliegt dann abwärts.  Dabei wird er immer schneller - wenn die Befiederung windschnittig ist 
Beim Einschlagen in das Ziel hat er wieder die gleiche Energie wie beim Abschuss.

So taten die Englischen Langbogenschützen bei der "original Tour de France" 
1346 Crecy, 1356 bei Poitiers und schließlich 1415 bei Azincourt => siehe auch:  hundertjähriger Krieg


Die Geschwindigkeit ist auch beim ballistischen Schuss das durchschlagende Argument - allerdings sind hier schwere Pfeile im Vorteil, da sie beim Aufprall mehr Energie gespeichert haben.


Der Luftwiderstand steigt ebenfalls im Quadrat mit der Geschwindigkeit. Also gilt: Je schneller der Pfeil desto mehr Forschung im Windkanal 

* freue mich auf spannende Diskussionen und hoffe auf gute Tipps zum Bogenschießen + Bogenbau

[ullrson]

Hallo zusammen, mein Erster ( Beitrag) bei Euch ... *

Der gute alte Einstein ...  E= m*c²
gilt natürlich und ist völlig richtig => Bei "geraden" Schüssen auf kurze Distanz hat  der leichte, aber schnellere  Pfeil hat eine höhere Durchschlagskraft.

Bei einem Fernziel ist  der "ballistische Schuss"  der richtige.
Die Geschwindigkeit ist auch beim ballistischen Schuss das durchschlagende Argument - allerdings sind hier schwere Pfeile im Vorteil, da sie beim Aufprall mehr Energie gespeichert haben.
* freue mich auf spannende Diskussionen und hoffe auf gute Tipps zum Bogenschießen + Bogenbau

Deine Betrachtung ist soweit richtig - für Fernschüsse.

Bei den üblichen Zielentfernungen ist ebenfalls der schwere Pfeil überlegen.
Der Wirkungsgrad des Bogens steigt mit dem Pfeilgewicht, der schwere Pfeil enthällt mehr kinetische Energie.
Kann der Pfeil die Energie auch übertragen ohne wie ein Auto zu zerknautschen (hier beabsichtigt) ist er im Vorteil. Die alternative: leichter Pfeil und schwere, gehärtete Spitze. Dann steckt der größte Teilder kin. Energie in der Spitze und der Pfeilschaft darf ruhig zerbröseln.

So nebenbei: ein doppelt so schwerer Pfeil ist vom selben Bogen und Schützen geschossen mehr als 0,7 mal so schnell (langsam) wie der leichtere.

Grüße ullrson

PS: Willkommen an Bord!

[walta]

eine verständnissfrage: hier wir immer wieder berechnet wie schnell der pfeil wird oder wie langsam. ich verstehe die frage so das die geschwindigkeit im augenblick des aufprall gemeint ist. somit ist es unerheblich wie schnell der pfeil am anfang war oder wer ihn geschossen hat - oder irre ich mich hier.

grüsse
walta
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dem die formeln im kopf rumschwirren :-)

[Squid (✝)]

Jetzt wird es psychologisch meine Herren!
Ähm, physikalisch wollte ich sagen...

Natürlich spielen bei der Berechnung der Durchschlagskraft viele Faktoren eine Rolle. Energie, Impuls, Form der Spitze, etc.

So wie einige kugelsichere Westen von Messern (mit wenig Energie) sauber durchschnitten werden aber eine Pistolenkugel (mit vergleichsweise viel Energie)aufhalten, so spielen auch beim Durchschlag durch Metallplatten, also Rüstungen, viele Faktoren eine Rolle.

Allein schon die Form der Spitze ist - bei ansonsten identischem Pfeil - sehr wichtig. Kann sie sich "durchschneiden" (Bodkin und co.) oder muss sie das Material verdrängen (runde Spitzen)?

Ich kann, wenn ich mich drauflehne, mit einem schweren stabilen Messer, mehrere Lagen Konservenblech durchdringen. Das Messer hat dabei eine Geschwindigkeit von "ganz wenig". Wenn ich mit dem Messer drauf los hacke, kann ich weit weniger Blech durchtrennen, auch wenn das Messer viel schneller ist.

Natürlich sind auf große Distanz schwere Pfeile von Vorteil, wenn sie ballistisch geschosen werden. Denn nachdem sie den Gipfelpunkt der ballistischen Flugbahn erreicht haben, werden sie durch die Schwerkraft wieder beschleunigt und kommen mit viel Wumms zurück zu Mutter Erde. Und an dieser Stelle spielt das Gewicht eben eine große Rolle.

Auf 25 Meter mag der leichte schnelle Pfeil, geschossen vom Reiterbogen, also mehr Aua machen, aber bei 180 m sieht das ganz anders aus, wenn ein doppelt oder gar dreifach so schwerer Pfeil mit ca. 45° aus dem Himmel "herabregnet".


EDIT: @Walta: Neee, ich hab den Eindruck, es geht um die Trefferwirkung.
Dazu braucht man letztlich eine Mischung aus Energie, Schneidwirkung (und damit Spitzenform) und Impuls bzw. Geschossgewicht.

[ukw]

Der Wirkungsgrad des Bogens steigt mit dem Pfeilgewicht, der schwere Pfeil enthällt mehr kinetische Energie.

Das widerspricht der Physik und Einsteins  E=m*c²
Doppelte Masse bringt doppelte Energie beim Aufprall (vergleiche Auto  Crashtest) verlangt aber auch doppelte Energie beim Beschleunigen (vergleiche Auto)
Die Zunahme der Energie ist linear => E=m*c²

Die doppelte Pfeilgeschwindigkeit bei der ursprünglichen leichten Pfeil Masse bringt die vierfache Energie beim Aufprall

Die Zunahme der Energie ist exponentiell => E=m*c² Anstieg =>  (vergleichbar Luftwiderstand)

So nebenbei: ein doppelt so schwerer Pfeil ist vom selben Bogen und Schützen geschossen mehr als 0,7 mal so schnell (langsam) wie der leichtere.

Gibt es dazu zuverlässige (validierte) Messungen und oder physikalische Erklärungen?
Nach meinem Verständnis ist der leichte Pfeil doppelt so schnell wenn er die Sehne verlässt - danach greift der Luftwiderstand => vierfach stark 

[die7samurai]

eine verständnissfrage: hier wir immer wieder berechnet wie schnell der pfeil wird oder wie langsam. ich verstehe die frage so das die geschwindigkeit im augenblick des aufprall gemeint ist. somit ist es unerheblich wie schnell der pfeil am anfang war oder wer ihn geschossen hat - oder irre ich mich hier.

es ist die geschwindigkeit beim abschuß gemeint (v0).

nehmen wir an, das die energie des bogens fast optimal auf beide pfeile übertragen wird und der leichte pfeil eine schwere needle-b. spitze hat, sowie eine geschwindigkeitsoptimierte befiederung, dann müsste er auf kurzen strecken überlegen und auf große entfernungen annähernd gleichwertig sein.

[Kyujin]

Ich habe ja bloß Medizin und ein paar Geisteswissenschaften studiert, bin also per definitionem in Physik nicht qualifiziert.

Aber was hat bitte Einsteins E=m*c2 mit Pfeilenergie zu tun? Die Formel beschreibt meines Wissens die Äquivalenz von Masse und Energie in relativistischer Physik, wobei c für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum steht. Das hat mit unserer Problemstellung nur sehr am Rande zu tun, nukleare Sprengköpfe verschoß nicht einmal der Herr Rambo zu seinen besten Zeiten.

Die hier relevanten Größen der klassischen Mechanik sind doch wohl

kinetische Energie als dem Produkt aus halber Masse mal Quadrat der Geschwindigkeit T=1/2mv2

bzw der Impuls als Produkt von Masse und Geschwindigkeit (hier als vektor) p->=mv->

Kinetische Energie kann statt mit der Geschwindigkeit auch mit dem Impuls ausgedrückt werden T=p2/2m

Sehe ich richtig, daß das die Grundlagen zur Bearbeitung der Frage sind?

[Heidjer]

@ ukw,
Hier kommen wir in den Bereich der Bogenphysik.
Ein gut gebauter Bogen arbeitet im Bereich von 70 % -80 % Wirkungsgrad.
Wobei die Kraftübertragung auf einen schweren Pfeil etwas größer ist als die Übertragung auf einen leichten Pfeil.
Dies liegt an den Inneren Reibungsverlusten, Gewicht der Wurfarme und der Sehne die mit Beschleunigt werden müssen und an noch ein paar Faktoren die mir gerade nicht einfallen.
Kein Bogen kann einen Pfeil auch nur annähernd auf die Leerschußgeschwingigkeit beschleunigen (die Geschwindigkeit die eine Sehne bei Abschuß ohne Pfeil erreicht, führt häfig zur Beschädigung des Bogens).
Tatsache ist, dass ein Pfeil von z.B. 12 gpp (grain per pound) auf etwa 160 ft/s Beschleunigt werden kann, und der gleiche Bogen dann einen Pfeil von 6 gpp auf etwa 200ft/s beschleunigt.
Kein Bogen von dem ich je gehört / gelesen hätte kann einen halb so schweren Pfeil auf die doppelte Geschwindigkeit beschleunigen.
Ferner kann kein abgeschossener Pfeil mehr Energie in sich tragen als er vom Bogen mit bekommen hat.
Somit hätte ein schwerer Pfeil von 12 gpp von einen Bogen, der 100 Joule Energie zum Auszug benötigt, etwa 80 Joule Energie.
Ein leichter Pfeil von 6 gpp, kommt bei dem gleichen Bogen, bestenfalls auf 75 Joule Energie.

So sieht man, das die Pfeile aus der Ausgangsfrage, auf keinen Fall vom selben Bogen kommen können!

Gruß Dirk

PS: Kyujin war etwas schneller, alles ist Relativ.

[RubenAryala]

Ich finde, daß in der ganzen Diskussion die Außenballistik vernachlässigt wird. Ich meine damit insbesondere die Frage, wieviel der einmal an den Pfeil gebrachten Bewegungsenergie in der Zielentfernung noch erhalten ist, um wieviel langsamer also das Geschoß bei Erreichen der Zielentfernung geggenüber der Ausgangsgeschwindigkeit ist.

Ein Beispiel aus der Praxis der Knallschützen, zu denen ich zähle: Vorderladergewehr 50 m wird fast ausschließlich mit dem Kaliber .45 geschossen, also mit Murmeln, die um die 11,5 mm Durchmesser haben. Unter den Schützen herrscht allgemein Einigkeit darüber, daß eine .45er Rundkugel für die 100-m Distanz nur bedingt geeignet, für Entfernungen über 100 m eher ungeeignet ist, weil sie zuviel an Geschwindigkeit verliert und ungenau wird. Ab 100 m greift man lieber zum Probaten Kaliber .54 (ca. 13,7 mm). Selbst wenn diese Geschosse eine geringere V0 haben, als die .45er Kugeln, verlieren sie über die Strecke weniger davon, bleiben auch auf 300 m einigermaßen stabil und bringen mehr der ursprünglichen Energie ins Ziel.

Ein entscheidender Faktor besteht also darin, daß die gute alte Luft, die uns das Bogenschießen ohne Schutzausrüstung erst ermöglicht, jedes Geschoß erheblich abbremst. Ob es für Pfeile überhaupt Meßreihen und empirische Daten gibt, weiß ich nicht, es wäre aber einmal interessant. Ich vermute, daß Pfeile aufgrund der stabilisierenden Befiederung ballistisch erheblich ungünstiger abschneiden, als übliche Bleigeschosse einschließlich der traditionellen Rundkugel. Insofern nehme ich an, daß das Gewicht auch bei eher kürzeren Distanzen ab 25-30 m eine ganz bedeutende Rolle spielt. Müßte man messen.

PS: Wo ist denn der Held der mit seinem Geld ein Meßgerät auf 30 m stellt ?

[walta]

eine verständnissfrage: hier wir immer wieder berechnet wie schnell der pfeil wird oder wie langsam. ich verstehe die frage so das die geschwindigkeit im augenblick des aufprall gemeint ist. somit ist es unerheblich wie schnell der pfeil am anfang war oder wer ihn geschossen hat - oder irre ich mich hier.

es ist die geschwindigkeit beim abschuß gemeint (v0).

nehmen wir an, das die energie des bogens fast optimal auf beide pfeile übertragen wird und der leichte pfeil eine schwere needle-b. spitze hat, sowie eine geschwindigkeitsoptimierte befiederung, dann müsste er auf kurzen strecken überlegen und auf große entfernungen annähernd gleichwertig sein.

gut - dann kann man die ganze diskussion hier vergessen. wir haben somit keine genau definierten parameter mit denen wir rechnen können.
nur als beispiel: ist das ziel 2meter oder 200meter entfernt?
und wenn wir schon bei unbekannter entfernung sind: hat der pfeil eine flu befiederung oder einen extra flache befiederung?

die form der spitze wurde bei der ursprünglichen fragestellung definiert und der das pfeilgewicht bezieht sich auf den ganzen pfeil (inkl. spitze) - oder?

wir werden wahrscheinlich nie auf einen konsens kommen wenn wir die frage nicht genau definieren.

grüsse
walta
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wer ungenau frägt kriegt ungefähre antworten :-)

[ossy65]

Hm...ich war grad draussen und hab bisl Krieger gespielt 
Hab meine Fichte-, Kiefer-, Zeder- und Eschepfeile geschossen.
Also auf die 20m auf meinem Grundstück hauen mir die Eschepfeile meine Zielscheibe kaputt 
Die anderen nicht 

Aber der Diskussion würd ich gern trotzdem noch weiter folgen, ist unglaublich interessant 

Grüße Ralf, der jetzt wieder raus geht schiessen 

[RubenAryala]

Naja ich meine, daß es aufgrund der Vielfalt an Formen und der fehlenden Datengrundlage in der Tat schwierig sein dürfte, eine klare Antwort zu bekommen. Immerhin aber liegt die Überlegung nicht ganz ferne, daß das eher hohe Pfeilgewicht ab einer Entfernung, die wahrscheinlich keiner genau benennen kann, einen Vorteil bei der Wirkung bringt, weil mehr von der ursprünglichen Energie erhalten bleibt.

Wenn ich versuche, es von der Praxis her zu betrachten, müßte in einem Idealfall ein bestimmter gegebener Bogen und je ein auf ihn passender leichtester Pfeil und ein für ihn passender schwerstmöglicher Pfeil unmittelbar nach dem Abschuss die gleiche Energie aufweisen, der eine mit weniger Masse und höherer Geschwindigkeit, der andere mit mehr Masse und weniger Geschwindigkeit. Der schwerere wird - wenn die Regeln der Aussenballistik allgemein auch für Pfeil und Bogen gelten, auf eine gewöhnliche Schussentfernung mehr der ursprünglichen Energie behalten.

Nur habe ich keine Ahnung ab wann das eine Rolle spielen würde. 10 m 20 m 100 m ? Nix wisse.