Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Fragen, Themen die sich mit dem Pfeil und dem Pfeilflug an sich befassen
NichtMehrDa01

Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von NichtMehrDa01 »

Hallo zusammen!

Bin beim rumstöbern auf zwei ganz interessante Videos gestoßen, die ich hier gerne teilen würde:

"arrow drag 2 arrow cfd": https://youtu.be/-ryo1EYIUqA
(10:35 naja..., 13:20 da kann ich keinen Unterschied erkennen)
und

Introduction to System Stability and Control: https://youtu.be/uqjKG32AkC4
(relevant bis ca. 08:00)

Grüße,
Andreas
b_der_k_te
Moderator
Beiträge: 646
Registriert: 28. Mai 2018, 09:38
Wohnort: Wien

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von b_der_k_te »

(10:35 naja..., 13:20 da kann ich keinen Unterschied erkennen)
Ich auch nicht. Muß aber auch zugeben das ich da dann nicht mehr sehr genau hingesehen habe. Mag daran liegen weil ich das Gerede rund um diesen FOC für durchgehend falsch erachte.

Die Daten die da aus der CFD vorgestellt werden waren ja noch soweit interessant. Für mich jetzt nicht unbedingt neu oder überraschend weil ich mich halt auch schon ab und zu in diese Dinge eingelesen habe. Von daher deckt sich das schon mit dem was ich bisher gehört habe. Das Video selbst kannte ich allerdings noch nicht. An dieser Stelle Danke für die Verlinkung.

Wie er von diesen Daten dann aber den Schwenk zu einer Auswirkung des FOC schaft, habe ich nicht durchblickt. Mir scheint das ein klassischer Fall von selektiver Wahrnehmung zu sein. Wenn man möchte (oder glaubt) das der FOC diese oder jene Wirkung hat, dann stelle ich mir aus diversen Daten eine Erklärung zusammen die genau dazu paßt...

Es wird der Schwerpunkt und der sogenannte Luftangriffspunkt ja richtig erklärt. Doch dann meint er offenbar das sich der Pfeil im Flug um den Luftangriffspunkt dreht (nickt). Bei solchen Überlegungen - ob es jetzt Ahornsamen, Flugzeuge oder Bumerangs sind - ist es aber immer der Schwerpunkt um den sich ein Objekt dreht (bzw. um den sich ein Drehmoment bildet).

Ganz schlimm wurde es als die Druckverhältnisse am Pfeil für einen Anstellwinkel von 5° simuliert und interpretiert wurden. Das dabei die zwei Federn als eine nach senkrecht oben und eine nach unten und keine waagerechte Feder dabei simuliert wurden, sei ihm noch verziehen. Aber das die Druckverhältnisse an der Pfeilspitze so überinterpretiert werden und behauptet wird das dieses dünne runde Ding ohne viel Fläche eine stärkere Wirkung auf die Nickbewegung hätte als die Federn (die noch dazu am längeren Hebelarm zum Schwerpunkt sitzen), ist doch kompletter Unsinn.

Im zweiten Video das Du verlinkt hast, wird es da genau richtig am Beispiel eines Dartpfeils erklärt.

Im Übrigen gibt es eine Untersuchung die Pfeilspitzen mit einem leicht größeren Durchmesser als der Schaft (wie dort in dem Video) als eher schlecht ansieht. Denn dadurch kommt es zu einer früheren Ablösung der laminaren Strömung, einer entsprechend längeren turbulenten Strömung entlang des Pfeilschafts und so zu einem höheren Gesamtluftwiderstand. Der kann sich wiederum bei Seitenwind zu einem größeren Versatz auf der Zielscheibe auswirken. Okay, das sind auch schon sehr akademische Überlegungen...
NichtMehrDa01

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von NichtMehrDa01 »

b_der_k_te hat geschrieben: 12. Dez 2020, 12:51 Wie er von diesen Daten dann aber den Schwenk zu einer Auswirkung des FOC schaft, habe ich nicht durchblickt.
Ich auch nicht. :lol: Er tut so, als würde sich die Pfeilspitze nur aufgrund des nach vorne verlagerten Schwerpunktes senken. Tatsächlich aber macht der Pfeil nur das, was er (ungeachtet seines Schwerpunktes) immer macht. Das Heck erhält, aufgrund des Luftwiderstandes, den das Leitwerk in der Vertikalbeschleunigung erfährt, Auftrieb. Also ist "vorne runter" nur ein Resultat von "hinten rauf".
b_der_k_te hat geschrieben: 12. Dez 2020, 12:51 Aber das die Druckverhältnisse an der Pfeilspitze so überinterpretiert werden und behauptet wird das dieses dünne runde Ding ohne viel Fläche eine stärkere Wirkung auf die Nickbewegung hätte als die Federn (die noch dazu am längeren Hebelarm zum Schwerpunkt sitzen), ist doch kompletter Unsinn.
D'accord. Die Frage die ich mir in diesem Zusammenhang aber stelle: Warum senkt sich der Pfeil, trotz der stabilisierenden Wirkung der Befiederung, in einem (wenn auch sehr flachen) Winkel? Die horizontale Geschwindigkeit ist ja um ein Vielfaches größer, als die vertikale. Folglich wirken auf das Leitwerk in der Horizontalen stärkere (stabilisierende) Kräfte, als (störende) in der Vertikalen. Liegt das allein daran, dass die Querschnittsfläche der Befiederung in der Horizontalen größer ist, als in der Vertikalen? Die größere Angriffsfläche setzt sich also gegenüber dem größeren Druck durch? Mit zunehmender Flugdauer sinkt die Horizontalgeschwindigkeit, während die Vertikalgeschwindigkeit ständig zunimmt - und der Winkel somit auch. Stelle ich mir das so in etwa richtig vor? Dann hätten die "Locken" (Spin-Wings) im Vergleich zu regulären Fletches einen Vorteil, weil die ein besseres Verhältnis zwischen horizontaler und vertikaler Angriffsfläche haben - und nicht nur, weil sie leichter sind.


13:20 im Video: Bei der Normalisierung der Mündungsgeschwindigkeit seiner beiden Pfeile muss ihm dann wohl ein Fehler unterlaufen sein. Wenn die beide wirklich die gleiche v0 hätten, würde der schwerere Pfeil von seinem höheren Momentum profitieren. Vertauschte Kurven hätten für mich eher einen Sinn ergeben...

Die ganze FOC Diskussion dieses Videos ist also (charmant ausgedrückt) mit großer Vorsicht zu genießen - oder besser gleich zu ignorieren. :D Davon abgesehen fand ich aber die Visualisierung des Strömungsverhaltens zu interessant, um das nicht doch zu teilen.

Grüße,
Andreas
Benutzeravatar
ullr
Beiträge: 1486
Registriert: 28. Mai 2018, 09:39

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von ullr »

b_der_k_te hat geschrieben: 12. Dez 2020, 12:51
(10:35 naja..., 13:20 da kann ich keinen Unterschied erkennen)
Ich auch nicht. Muß aber auch zugeben das ich da dann nicht mehr sehr genau hingesehen habe. Mag daran liegen weil ich das Gerede rund um diesen FOC für durchgehend falsch erachte.
...
Kompliment für Deine Geduld und die Arbeit, die Du da reingesteckt hast.
Und Tschulligung, dieses Konglomerat aus richtigen und falschen Behauptungen, seltsame Kritzelskizzen war mir einfach zu zeitraubend um mich damit intensiv zu beschäftigen.
Und ja, der FOC ist die unwichtigste Größe, die man bei der Pfeilphysik betrachten kann, bzw berücksichtigen sollte.
Christian
One of the greatest tragedies in life
is the murder of a beautiful theory
by a gang of brutal facts.
- Benjamin Franklin –
Meine Website
NichtMehrDa01

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von NichtMehrDa01 »

ullr hat geschrieben: 12. Dez 2020, 22:01 Kompliment für Deine Geduld und die Arbeit, die Du da reingesteckt hast.
Das sich jemand die Zeit nimmt und die Mühe macht, richtige und falsche Behauptungen voneinander zu trennen, weiß auch ich sehr zu schätzen!
ullr hat geschrieben: 12. Dez 2020, 22:01 Und Tschulligung, dieses Konglomerat aus richtigen und falschen Behauptungen, seltsame Kritzelskizzen war mir einfach zu zeitraubend um mich damit intensiv zu beschäftigen.
Die "Kritzelskizzen", wie du sie etwas despektierlich nennst, fand ich sehr anschaulich. Aber über die Form der Darstellung kann man ja ruhig geteilter Meinung sein.
ullr hat geschrieben: 12. Dez 2020, 22:01 Und ja, der FOC ist die unwichtigste Größe, die man bei der Pfeilphysik betrachten kann, bzw berücksichtigen sollte.
Das ich mir in der Sache noch keine abschließende Meinung gebildet habe, liegt unter anderem an diesem Artikel: http://www.tap46home.plus.com/mechanics/ (Arrow Flight -> FOC). Nicht ganz so anschaulich wie die Kritzeleien, aber fundiert.

Beachtenswert ist übrigens auch die verlinkte Bibliographie. Alles schon etwas älter, aber mit einem ehrbaren Anspruch: "The aim of this site is to build a collection of links to good quality technical articles on the subject of Archery available on the internet. "

Grüße,
Andreas
b_der_k_te
Moderator
Beiträge: 646
Registriert: 28. Mai 2018, 09:38
Wohnort: Wien

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von b_der_k_te »

Fleißige Recherche, muß man auch sagen. :D
Was Joe Tapley da über FOC schreibt ist doch genau das was in dem zweiten von Dir verlinkten Video erklärt wird. Je weiter der Schwerpunkt weiter vorne am Pfeil ist, desto eher richtet sich der Pfeil "in den Flugwind" aus weil die Federn hinten am längeren Hebelarm sitzend den Pfeil wie einen Wetterhahn wirken lassen. Und je schneller (stabiler) der Pfeil "im Wind steht", desto geringer ist sein Gesamt-Luftwiderstand. Genau das wollen wir wenn wir mit Pfeil und Bogen ein Ziel reproduzierbar und exakt treffen wollen.

Nur schreibt Joe etwas hochtrabender. Die ganzen Formeln sind nur so kompliziert weil er FOC schreiben möchte aber COG (Center of Grafity = Schwerpunkt) meint. Weil die (physikalischen) Rechnungen eben von der Lage des Schwerpunktes ausgehen muß er jedesmal umrechnen weil dieser bescheuerte FOC-Wert unsinnigerweise sich auf die Pfeillänge und dem geometischen Mittel der Pfeillänge bezieht.
Er (be)schreibt aber auch das der FOC nichts anderes ist als das Resultat der verschiedenen Massenverteilungen entlang des Pfeils (inklusive Masse des Schaftes).
NichtMehrDa01

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von NichtMehrDa01 »

b_der_k_te hat geschrieben: 13. Dez 2020, 11:58 [...] Je weiter der Schwerpunkt weiter vorne am Pfeil ist, desto eher richtet sich der Pfeil "in den Flugwind" aus weil die Federn hinten am längeren Hebelarm sitzend den Pfeil wie einen Wetterhahn wirken lassen. Und je schneller (stabiler) der Pfeil "im Wind steht", desto geringer ist sein Gesamt-Luftwiderstand. Genau das wollen wir wenn wir mit Pfeil und Bogen ein Ziel reproduzierbar und exakt treffen wollen. [...]
Treffend zusammengefasst! Bedeutet aber, dass der Schwerpunkt bzw. FOC keineswegs bedeutungslos ist (was du ja auch nie behauptet hast).
b_der_k_te hat geschrieben: 13. Dez 2020, 11:58 [...] Er (be)schreibt aber auch das der FOC nichts anderes ist als das Resultat der verschiedenen Massenverteilungen entlang des Pfeils (inklusive Masse des Schaftes). [...]
Das lese ich tatsächlich etwas anders. Er schränkt nur ein, dass ein Wert von über 20% in der Praxis kaum zu realisieren ist, da Schaft und Befiederung nicht beliebig leicht sein können. Eine Verlagerung des COG ist somit nur noch durch Erhöhung des Spitzengewichts zu erreichen, was aber das Gesamtgewicht erhöht.

Wenn man sich (aus welchen Gründen auch immer) auf einen ganz bestimmten Schaft festgelegt hat, dann ist dessen Gewicht keine Variable mehr, sondern nur ein Parameter, den man zur Kenntnis nehmen kann. Das Spitzengewicht dient -den richtigen Spine vorausgesetzt- dann nur noch der Feinabstimmung und der FOC ist so tatsächlich ein Resultat der vorangegangenen Pfeilabstimmung. Aber...

So ein 500er ACC z.B. wiegt stolze 8,1 grain pro Inch. Auf eine Schaftlänge von 30” also satte 243gr. Für den ambitionierten Scheibenschützen mag das vielleicht eine gute Wahl sein. Aber nicht jeder schießt olympisch, nicht jeder ist bereit 20 Euro für einen Schaft auszugeben und für viele würde sich die Investition auch gar nicht lohnen. Mich eingeschlossen. ;)

Da kommen wir dann also in den Bereich der Vollkarbonschäfte und da gibt es eine große Auswahl, bis runter auf 5 GPI. Und wenn mein 30” Schaft dann nur noch 150-165gr wiegt, kann ich fast beliebig mit Gesamtgewicht und Schwerpunkt "spielen". Ich würde also nicht behaupten, dass der FOC generell ein nur Resultat ist, nur weil das für ganz bestimmte Schützen zutreffend sein mag.

Grüße,
Andreas
b_der_k_te
Moderator
Beiträge: 646
Registriert: 28. Mai 2018, 09:38
Wohnort: Wien

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von b_der_k_te »

Wenn man sich (aus welchen Gründen auch immer) auf einen ganz bestimmten Schaft festgelegt hat, dann ist dessen Gewicht keine Variable mehr, sondern nur ein Parameter, den man zur Kenntnis nehmen kann. Das Spitzengewicht dient -den richtigen Spine vorausgesetzt- dann nur noch der Feinabstimmung und der FOC ist so tatsächlich ein Resultat der vorangegangenen Pfeilabstimmung. Aber...
Exakt. Daraus folgt eigentlich schon das der FOC-Wert bedeutungslos ist.
Zum Aber:
Da kommen wir dann also in den Bereich der Vollkarbonschäfte und da gibt es eine große Auswahl, bis runter auf 5 GPI. Und wenn mein 30” Schaft dann nur noch 150-165gr wiegt, kann ich fast beliebig mit Gesamtgewicht und Schwerpunkt "spielen". Ich würde also nicht behaupten, dass der FOC generell ein nur Resultat ist, nur weil das für ganz bestimmte Schützen zutreffend sein mag.
Doch, es ist nur ein Resultat, denn man "spielt" sich eben mit den Komponenten die den Wert dann erst ergeben. Warum spielt man sich damit - damit der Pfeil abgestimmt zu Bogen und Schützen paßt. Man spielt sich nicht - oder sollte das tunlichst nicht tun - um den Schwerpunkt an eine gewünschte Stelle zu schieben.

Vielleicht hilft ein älterer Post um das deutlicher hervor zu heben:
https://www.bogensportwissen.eu/viewtop ... 1974#p1974

Der FOC-Wert beeinflußt per se nicht wie der Pfeil fliegt oder aus dem Bogen kommt. Die Kombination der einzelnen Pfeikomponenten machen das. Diese sind es die die Abstimmung beeinflussen und diese sind es auch die den FOC definieren. Somit kann der FOC keine Ursache für die Abstimmung sein wenn er selbst nur Ergebnis ist. Und daher ist er im Bogensport sinnlos.
b_der_k_te
Moderator
Beiträge: 646
Registriert: 28. Mai 2018, 09:38
Wohnort: Wien

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von b_der_k_te »

Etwas irritiert mich aber noch an einem Deiner Posts:
NichtMehrDa01 hat geschrieben: 12. Dez 2020, 15:38 Tatsächlich aber macht der Pfeil nur das, was er (ungeachtet seines Schwerpunktes) immer macht. Das Heck erhält, aufgrund des Luftwiderstandes, den das Leitwerk in der Vertikalbeschleunigung erfährt, Auftrieb. Also ist "vorne runter" nur ein Resultat von "hinten rauf".
[...]
Die Frage die ich mir in diesem Zusammenhang aber stelle: Warum senkt sich der Pfeil, trotz der stabilisierenden Wirkung der Befiederung, in einem (wenn auch sehr flachen) Winkel? Die horizontale Geschwindigkeit ist ja um ein Vielfaches größer, als die vertikale. Folglich wirken auf das Leitwerk in der Horizontalen stärkere (stabilisierende) Kräfte, als (störende) in der Vertikalen. Liegt das allein daran, dass die Querschnittsfläche der Befiederung in der Horizontalen größer ist, als in der Vertikalen? Die größere Angriffsfläche setzt sich also gegenüber dem größeren Druck durch? Mit zunehmender Flugdauer sinkt die Horizontalgeschwindigkeit, während die Vertikalgeschwindigkeit ständig zunimmt - und der Winkel somit auch. Stelle ich mir das so in etwa richtig vor? Dann hätten die "Locken" (Spin-Wings) im Vergleich zu regulären Fletches einen Vorteil, weil die ein besseres Verhältnis zwischen horizontaler und vertikaler Angriffsfläche haben - und nicht nur, weil sie leichter sind.
Warum der Pfeil sich senkt.. :?:
Wenn etwas auf der Erde nach oben geworfen wird, kommt es im Normalfall auch wieder runter. In die Richtung in die der Pfeil fliegt, richtet sich der Pfeil auch hin (Seitenwind mal ausgenommen). Sowohl wenn es am Anfang hinauf, also auch wenn es später dann wieder hinunter geht.
Das nennt man glaube ich Folgsamkeit; wäre das auch noch ein Diskussionspunkt der nicht klar ist? :geek:

Die Stirnfläche der Federn machen Luftwiderstand. Widerstand hinten am Pfeil drückt zwar den Luftangriffspunkt weiter nach hinten, aber der ist sowieso hinten (weit hinterm Schwerpunkt). Der Widerstand ist da eher störend weil eben abbremsend. Spin-Wings haben kaum Stirnfläche, sind daher "gut".
Die Federnfläche (in der Horizontalen) bekommt erst richtig Arbeit wenn die anströmende Luft nicht exakt von vorne kommt. Also bei Seitenwind oder wenn der Pfeil (noch) schänzelt. Dann richten sie den Pfeil in den anströmenden Flugwind und verleihen dem Begriff Leitwerk seinem wortwörtlichem Sinn.
Das hat jetzt nichts mit diversen Veränderungen von Geschwindigkeiten über die Flugdauer zu tun; ist unabhängig davon.
NichtMehrDa01

Re: Pfeilphysik - YouTube Fundstücke

Beitrag von NichtMehrDa01 »

b_der_k_te hat geschrieben: 13. Dez 2020, 17:27 [...] Man spielt sich nicht - oder sollte das tunlichst nicht tun - um den Schwerpunkt an eine gewünschte Stelle zu schieben. [...]
Sorry, ich wollte es kurz machen und habe mich dann nicht klar genug ausgedrückt. Alles was du da sagst (auch in dem anderen Post) ist für mich verständlich. Gekauft wie gesehen.

Ich gehe aber in meinen Überlegungen grundsätzlich von einem sauber abgestimmten Pfeil-Bogen System aus. Also keine Clearance Probleme und ein perfektes Resultat beim Blankschaft-Test. Diese grundsätzliche Abstimmung zu ignorieren und stattdessen an den Parametern zu “spielen”, um den FOC zu verändern, habe ich nie vorgehabt. Ich probier nochmal:

Wenn ich einen sehr leichten Schaft habe, dann habe ich Spielraum das Spitzegewicht zu erhöhen, ohne einen absurd schweren Pfeil zu bekommen. Ich kann mir also überlegen, von welcher Spinestufe ausgehend ich testen möchte. Einen 600er mit geringem Spitzengewicht und niedrigem FOC, oder lieber einen 500er mit höherem Spitzengewicht und größerem FOC. (Korrekterweise sollte ich besser beide testen.)

Wenn aber mein Schaft vielleicht schon 220 oder 240 Grain wiegt, dann stellt sich diese Frage oft gar nicht. Dann bin ich froh, den mit einer 80 oder 100 Grain Spitze sauber abgestimmt zu bekommen. Die nächst härtere Stufe in Kombination mit einer 150 Grain Spitze wären wohl keine Option, denn dann käme ich schon in die Region von 400 Grain Gesamtgewicht.

Ein leichter Schaft gestattet mir also die Wahl zwischen entweder einem sehr niedrigen Gesamtgewicht und geringem FOC, oder einem höheren Gesamtgewicht und größerem FOC - ohne dass der schwerere der beiden Pfeile “zu schwer” werden würde. In beiden Fällen ist der FOC zwar wieder das Resultat der Pfeil-Bogen Abstimmung, aber ich habe eine Wahl und kann Prioritäten setzen.

So war das gemeint und in dem Kontext liest sich vielleicht auch mein vorheriger Post anders. Tut mir leid, wenn ich dir dadurch unnötig Zeit gestohlen habe.

Grüße,
Andreas
Antworten