Pfeilgeschwindigkeit mit PC messen

[LaCroix]

Hmm... Ich versuch mich mal mit pseudo-physik. Bitte mich zu korrigieren, wenn ich hier eine Formel falsch angewendet habe...

Der Pfeil beschleunigt auf rund 150-200 km/h in rund 28". ich nehm mal die 150ft/s (~150km/h)

Das sind rund 40 m/s nach rund 70 cm Beschleunigungsweg.

Wir haben eine grob lineare beschleunigung, also hat der Pfeil den Bogen mit im schnitt 20 m/s verlassen, und dafür rund ,035 sekunden gebraucht.

Grob gerechnet sind das ungefähr 120 g beschleunigung.

Beim einschlag in der scheibe (sagen wir nach ~10-20 meter, da hht er noch nicht viel geschwindigkeit verloren), sagen wir, er dringt 10 cm tief ein. Nehmen wir wieder lineare abbremsung, also halbe geschwindigkeit im schnitt..

20 m/s auf 0 in 10 cm -> rund 0,005 sekunden
Da reden wir von 800 g verzögerung.

Ob das eine elektronik aushält, wage ich zu bezweifeln...

das ganze in eine pfeilspitze(~150 grain ) zu bekommen wäre rein technisch möglich mit smd. überleben wird es nicht.

[morganalafay]

Moin,

klingt irgendwie nach Aufschlagzünder

Gruß Tom

[Steini]

Da die durchschnittliche Geschwindigkeit eher oberhalb von 40 m/s liegt hast Du noch sehr vorsichtig geschätzt.
Aber das sind g-Belastungen die von einem aus der Hand fallenden und auf Steinboden aufschlagenden Handy locker überboten werden. Und auch da sind einige Modelle (nicht alle) anschließned noch funktionsfähig. Als kritsich sehe ich Bauteile wie z.B. LCD's an. Ggf. müßte man die Datenanzeige extern lösen. Aber bei Sensoren und ähnlichem (Beispiel Automobilbau) halte ich die Umsetzung für möglich. Die Frage ist die Haltbarkeit von IC's und das bei mangels Platz fehlender Dämpfung, da habe ich keine Ahnung.

Schade die Idee war reizvoll. Wäre ein andere Zeitmessung Bogen / Ziel sinnvoll möglich? Eine Art Klappscheibe mit Schalter zu bauen ist ja noch relativ einfach. Aber da die meisten von uns ja ohne Release schiessen...
;-)
...müßte man den Ablass anders registrieren.

Steini

[morganalafay]

Moin,

also rein theoretisch müßte sich eine ausschließlich elektronische Messung doch viel leichter realisieren lassen.

Gleicher Aufbau wie beim allseits bekannten Papiertest, nur eben ohne Papier, dafür mit Alufolie.
Rahmen gebaut, Alufolie vorne und hinten mit Abstand von 1 cm aufgebracht, anschließen wie nen Schalter.

Die Pfeilspitze drückt die Folien zusammen und überbrückt sie beim Beschuss da sie selbst elektrisch leitet. Schalter ist also für Millisekunden geschlossen, Uhr läuft.

Ein paar meter weiter das gleiche als Ausschalter.

Sollte zumindest in der Theorie gehen und kostet peanuts.

Gruß Tom

[LaCroix]

genial!

das würde tatsächlich gehen!!

Und das bischen alufolie als wegwerfartikel ist leistbar...

[Lord Bane]

[BLOCK]Sorry, aber mit linear ist nicht.
Am einfachsten geht eine solche Rechnung über Energieerhaltung.
Der Bogen baut doch nicht die doppelte Spannenergie auf bei doppeltem Abstand. Ein Bogen kannst du als "Feder" betrachten. Du benötigst für eine Auszugsänderung um 2" zum Beispiel unterschioedlich viel Kraft (und damit Arbeit) bei einer Anfangsauszug von 10" auf 12" oder aber schon von 27" auf 29". Du musst also intigrieren. Die Formel zur potentiellen Energie eines gespannten Bogens würde also wie folgt lauten: Bogenenergie = Konstante * Auszug hoch x. Das x wäre dann je nach Bogen individuell zu bestimmen, genauso wie die Konstante. Denn es ist nicht von auszugehen, dass bei jedem Bogen das Hook`sche Gesetz gilt (Auszug geht mit dem Quadrat ein).
Bei konstanter Dichte der Scheibe kannst du von ausgehen, dass die kinetische Energie des Pfeiles sich mit dem Weg linear verkleinert. Also wird die Geschwindigkeit zum Quadrat linear mit der Eindringtiefe in die Scheibe reduziert.
(sorry, im ersten Semester haben wir in Potsdam Erhaltungssätze der Mechanik)
[/BLOCK]

[Lord Bane]

Ich hatte damals bei mir nur Schätzwerte und habe mal den Rotationsanteil berechnet. War eine schöne Übung. Hatte dabei als Wirkungsgrad meines Bogens 1 angenommen. Wenn jemand eine Rechnung haben will, dann gebt mir Werte und sagt mir, was ihr wissen wollt. Zur Berechnug einer Federspannkraft braucht man nur eine Tabelle, wieviel # bei entsprechendem Auszug anliegen. Schreibt mich per IM an. (durch Studium und lernen könnte eine Antwort auch mal dauern....)

[penzlin]

Original geschrieben von Lord Bane

[BLOCK]Sorry, aber mit linear ist nicht.
...Also wird die Geschwindigkeit zum Quadrat linear mit der Eindringtiefe in die Scheibe reduziert.
[/BLOCK]

Gut geschrieben:
Aber natürlich baut sich die Energie (proportional mit v^2) nicht linear mit der Eindringtiefe ab, da die Scheibe von der Seite auf den Pfeil drückt und vor allem damit bremst. Dies ist leicht dadurch nachzuvollziehen, daß
erstens man Kraft braucht um einen Pfeil wieder aus den Scheibe zu ziehen => Kraft von der Seite
zweitens ein Pfeil wenn man ihn mit gleicher Kraft in die Scheibe drücken würde, sicherlich 1-2 cm reindrückt, dann aber doch nicht mit dieser Kraft ganz durch die Scheibe.

(sorry, aber ich bin schon mit dem Studium der Physik fertig)

[Lord Bane]

Ja, Die Reibungsarbeit des Pfeils an der Scheibe kannst du als zusätzliches Integral aufschreiben. Nur die Reibung kannst du vernachlässigen, denn die Luftreibung, die du ja auch vernachlässigst, hat größeren Einfluss. Außerdem werden Messungsfehler mehr ins Gewicht fallen, als die Reibung, die du angesprochen hattest. Wenn du ganz exakt sein möchtest, dann kannst du auch über den Elektromagetismus der Atome (oder Quarks,....)gehen und damit die Reibung ersetzen...aber ist das wirklich sinnvoll?

[penzlin]

Hallo,
jetzt mal ganz ruhig. Du schreibst:

Original geschrieben von Lord Bane... Nur die Reibung kannst du vernachlässigen, denn die Luftreibung, die du ja auch vernachlässigst, hat größeren Einfluss...

Ersten habe ich überhaupt nicht von der Luftreibung geschrieben, sondern nur in Frage gestellt, daß die Kraft über die Strecke gleich bleibt, wenn man einen Pfeil in eine Scheibe schießt.
Zweitens bin ich in der Tat der Meinung daß es mehr Energie benötigt einen Pfeil wieder aus einer Scheibe zu ziehen als durch Luft zu bewegen. Zumindest für im Bogensport übliche Entfernungen(40m-70m). Wenn Du allerdings anderer Meinung bist, kannste ja mal die Kraft messen, die man benötigt einen Pfeil wieder aus einer Ethafoamscheibe zu ziehen und mit der Bewegungsenergie vergleichen. Da wird wahrscheinlich nicht mehr viel für die Luftreibung übrigbleiben.



Gruß
Matthias

[Lord Bane]

Beim Herausziehen ist dein stärkster Gegener die Haftreibung am Anfang. Die Gleitreibung ist relativ dazu klein. Beim Eindringen existiert nur die Gleitreibung. ok, ich ging von einer Strohscheibe aus.aber du müsstest die Federspannkraft deines Bogens bestimmen, dann die Translationsgeschwindigkeit, dann das Trägheitsmoment des Pfeils und den Rest kann man berechnen. Wofür brauchst du die Geschwindigkeit? Was willst du damit anstellen?

[morganalafay]

moin,

@Lacroix und @all,

ich check das mal mit der Folie wenn ich Zeit und Bauteile finde.

Müßte eigentlich superbillig sein.

Gruß Tom

[LaCroix]

@All, das meine Rechnung eine "Milchmädchenrechnung" war, ist mir klar, aber ich habe sie bewusst gewählt, um das absolute minimum der Belastung zu bekommen. Eure rechnungen würden ja die Beschleunigungen noch erhöhen, wenn ich das richtig sehe.

@Morganlafay

Das ist ein interessanter Ansatz, werde hoffentlich am WE zeit haben, um schnell mal einen Prozessor zu programmieren und das auszuprobieren..

[Michael Knotte]

finde ich diese Suche nach einem Eigenbauchrony.
Die Frage ist doch, wofür brauche ich das Teil? Ich glaube nicht, dass man ein günstiges Gerät bauen kann, wenn es alles Mögliche leisten soll.

Mich interessieren Zielballistik und Freiflugphase des Pfeils nicht so sehr. Ich möchte wissen, wie schnell mein Pfeil nach verlassen des Bogens ist. Übrigens, wenn ich mich richtig entsinne, ist die Geschwindigkeit des Pfeils beim Auftreffen auf das Ziel für die Eindringtiefe eher vernachlässigbar, weil Gewicht und Aufstandsquerschnitt um etliche Dimensionen mehr Einfluss haben; also hohes Gewicht bei geringem Querschnitt.

Für mein Interesse habe ich folgende Idee:

Ich nehme eine Röhre mit etwas gößerem Querschnitt als der Pfeil. Diese Röhre montiere ich an meinen Bogen dorthin, wo normalerweise der Pfeil aufliegt, sodass ich den Pfeil in die Röhre einführen muss, bevor ich ihn dann im Rückwärtsziehen an die Sehne nocke. In der Mitte der Röhre habe ich in gegenüberliegende Löcher zwei Leuchtdioden eingeklebt. Eine emittiert Licht, die andere ist als Fotodiode geschaltet. Wenn ich den Pfeil, der auch bei Vollauszug noch mit der Spitze in der Röhre stecken muss, fliegen lasse, ermittelt eine Schaltung aus Standartbauteilen, wenn die Spitze des Pfeils die leuchtende LED verdeckt. Ein Zähler startet. Gibt der Pfeil beim Abflug dem Licht der permanent leuchtenden LED den Weg wieder frei, wird der Zähler gestoppt. Aus Zählerstand und Pfeillänge kann ich die Geschwindigkeit errechnen.
Einziger Haken, die Röhe muss lang genug sein, sodass die Spitze des Pfeils die Lichtschranke erst dann schaltet, wenn der Pfeil die Sehne verlassen hat.
Finde ich weniger kompliziert, als alles, was ich bisher vernommen habe.

Na, denn schlaft gut.
Choir

[Heidjer]

Hallo Choir

Das wird nicht ganz so einfach gehen :-( .

Die Röhre müßte einen relativ großen Querschnitt wegen des Bogenparadoxon ( Pfeildurchbiegung ) haben und sie müßte sehr lang sein weil Du die Messung erst beginnen kannst wenn der Pfeil die Sehne verlassen hat. Ansonsten wirst Du nur die Beschleunigungsphase messen.

Gute Nacht
Dirk