Wie misst man die Projektilgeschwindigkeit in Antike und Mittelalter?

Wir kennen derzeit die Formel hinter der Projektilenergie: E = (m * v ^ 2) / 2, wonach Geschwindigkeit wichtiger ist als Gewicht, weshalb die Schießpulverwaffe effektiver war als die Rüstung. Wie konnten Menschen die Projektilgeschwindigkeit in Schritten von bis zu 10 m/s in einem Zeitrahmen vom antiken Rom (Übergangszeit) bis zum späten Mittelalter messen?

Haben Sie eine Reichweite mit markierten Entfernungen und zählen Sie die Zeit, die das Projekt benötigt, um diese Entfernungen zu erreichen.
Mit dem Lob, das die Schriftsteller der Ära Schleuderern gaben, die Steine ​​so groß wie eine Mine (mehr als ein Pfund) warfen, bezweifle ich, dass sie erkannten, dass Geschwindigkeit wichtiger ist.
@AlbertoYagos Das liegt daran, dass eine Schlinge so viel Projektilgeschwindigkeit liefern kann, dass nach einem bestimmten Punkt nur eine Projektilmasse oder ihre Eigenschaften (dh spezialisierte Bleiprojektile anstelle von Steinen) erhöht werden können.
Kannten sie die Gravitationskonstante? Wenn sie die Schwerkraftkonstante wüssten, könnten sie einfach rechnen, indem sie messen, wie weit das Projektil relativ zum Zeitpunkt des Schusses gefallen ist und wo es relativ zu dem Ort gelandet ist, an dem es geschossen wurde. Sie müssen die Zeit nicht im Auge behalten, sie müssten nur parallel zum Boden schießen.
Eigentlich müssten sie nicht einmal den Wert der Schwerkraft kennen, sie müssten nur die Höhe herausfinden, in der das Projektil 1 Sekunde braucht, um auf den Boden zu fallen, wenn es fallen gelassen wird. Schießen Sie dann parallel zum flachen Boden und messen Sie, wie weit es ging.

Antworten (2)

Die bewährte Low-Tech-Methode zur Messung der Anfangsgeschwindigkeit eines Geschosses ist das ballistische Pendel . Grundsätzlich wird das Projektil in ein schweres Pendel geschossen; das Pendel hebt sich auf eine Höhe, die von der Geschwindigkeit des Geschosses abhängt; Einzelheiten finden Sie im Wikipedia-Artikel. Das ballistische Pendel wurde im 18. Jahrhundert von Benjamin Robins erfunden ; vorher konnte man die Durchschnittsgeschwindigkeit nur messen , indem man die vom Projektil zurückgelegte Entfernung und die Zeit maß, die es brauchte, um das Ziel zu erreichen.

Andererseits gab es vor dem späten 16. Jahrhundert (das weit in das Gebiet der Renaissance hineinreicht) keinen besonderen Grund für den Versuch, die Anfangsgeschwindigkeit eines Projektils genau zu messen . Die antike und mittelalterliche Physik hatte rein qualitative Theorien der Dynamik; die einzigen Teile der Mechanik, die wirkliche Zahlenformeln hatten, waren Statik und Kinematik; Ohne quantitative Theorie der Dynamik konnte das Wissen, dass ein bestimmtes Projektil mit 266 oder 276 Metern / Sekunde geschossen wurde, nicht besonders genutzt werden.

Dieser scheint den Trick zu tun. Um die Geschwindigkeit zu messen, müssen Sie jedoch zuerst die Formel berechnen, um dies zu tun, müssen Sie vorher mindestens zwei andere Formeln kennen))) Anscheinend wäre es einfacher, wenn sie nur bei der Projektilenergie bleiben würden, die durch den Schwung dargestellt wird Pendel gibt und misst damit die Gesamteigenschaften anstelle des Zuggewichts und so weiter. Irgendwann werden sie feststellen, dass Projektile mit unterschiedlichem Gewicht unterschiedliche Kräfte erzeugen und dass der Graph nicht vollständig linear ist, was sie wiederum zum Konzept der Geschwindigkeit führt.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass sie das Konzept der Geschwindigkeit bereits hatten. Bearbeiten vielleicht?
@NickDzink: Sie wussten, was Geschwindigkeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung war. Wie gesagt, die Kinematik war seit der Antike quantitativ. Aber was hätte es ihnen geholfen, wenn sie die Anfangsgeschwindigkeit genau gekannt hätten? Bis weit ins 17. Jahrhundert hinein gab es kein quantitatives Konzept der kinetischen Energie. Niemand misst aus Spaß genau.
@AlexP - Bitte lesen Sie den letzten Satz von Nick Dzinks Kommentar. Wenn er genau das gemeint hat, was er geschrieben hat, solltest du stattdessen mit ihm streiten.

+1 zur Idee des ballistischen Pendels. Hier ist eine Methode, die weniger mathematische Einsicht erfordert und eher eine Brute-Force-Methode ist. Wir verwenden heute tatsächlich eine Variante dieser Methode in vielen Geschwindigkeitstests auf Computern.

Die Idee ist, eine große Anzahl von Ereignissen hintereinander zu messen. Angenommen, ich feuere Pfeile ab; Ich kann 20 Bogenschützen aufstellen mit der Anweisung, dass, wenn ich „LOS“ sage, der erste Bogenschütze einen Pfeil abfeuert; der nächste hat seinen Bogen gespannt, schießt aber erst, wenn er den ersten Pfeil trifft, der dritte wartet auf den zweiten Pfeil und so weiter. Die gesamte Operation aller 20 Pfeile, die abgefeuert und gelandet werden, wird zeitlich festgelegt, wie auch immer sie solche Dinge zeitlich festlegen. Ich würde Ticks von etwas wie einem Metronom oder einer gewichtsgesteuerten Uhr vorschlagen oder die Zeit, die ein Ball benötigt, um eine Spiralrutsche hinunterzurollen (bewegen Sie ihn nach oben, sobald er unten in Ihre Hand rollt) oder jeder andere Standard, der eine konsistente Zeitspanne misst; innerhalb von 1% oder so. Angenommen, es wird in „tocks“ gemessen.

Als nächstes: Messen Sie die Entfernung aller abgefeuerten Pfeile; und addiere sie. Das geht mit jedem handelsüblichen Messstab. Teilen Sie diese Entfernung durch die Gesamtzahl der Tocks, und Sie haben die durchschnittliche Entfernung, die pro Tock für den Pfeil zurückgelegt wird.

Der Fehler ist geringfügig; Erfahrene Bogenschützen (oder Schleuderer) werden ihre Raketen innerhalb von etwa 1/10 Sekunde abfeuern, nachdem sie gesehen haben, dass die vorherige den Boden getroffen hat. Das Timing wird ebenfalls sehr konsistent sein; Selbst mit der Spiralrutsche ist die Zeit, die ein geübter Ballfänger benötigt, um den Ball zu bewegen, so konstant, dass er nur Teil des Timings wird und um weniger als 1/20 Sekunde variiert.

Dieser Ansatz funktioniert wahrscheinlich nicht für Schießpulverwaffen; Aber für Dinge in der Römerzeit, Trebuchets, Schleudern, Pfeile, Speere usw., die zu schnell sind, um die Zeit genau zu zählen, aber langsam genug, um sie zu beobachten, wird dieser aggregierte Messansatz funktionieren.

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