Warum müssen Wurfmesser ausgewuchtet werden?

In der Tat werden unausgeglichene Wurfmesser verwendet, aber ich habe gelesen, dass ausbalancierte Wurfmesser einfacher zu handhaben sind, da ihr geometrischer Mittelpunkt derselbe ist wie ihr Schwerpunkt. Warum sollten sie dadurch einfacher zu verwenden sein? Gibt es ein Problem mit ungleichem Windwiderstand?

Zur Verdeutlichung möchte ich den Fall betrachten, in dem das Messer mit der Absicht geworfen wird, sich zu drehen. Ist es nur so, dass die Schwerkraft ein Drehmoment verursacht, das das Flugmuster durcheinander bringt?

Ich vermute, dass ein Messer, das nicht "ausgeglichen" ist, wenn es geworfen wird, eher unregelmäßig taumelt als sich sauber zu drehen. Dies würde eher von der vollständigen Form des Messers als vom Windwiderstand abhängen.
Im Allgemeinen hat jeder starre Körper drei Hauptachsen (ein Koordinatensystem entlang dieser Richtungen ergibt einen diagonalen Trägheitstensor). Die tatsächlichen Trägheitsmomente für den Körper, der sich um jede Achse dreht, werden unterschiedlich sein. Die Drehungen um die Achsen mit dem maximalen und minimalen Trägheitsmoment sind stabil, während die Drehung um die Zwischenachse instabil ist (taumelanfällig). Der Beweis dieser Aussage ist häufig eine Hausaufgabe in Vertiefungskursen der klassischen Mechanik. Die meisten Messerwerfer wählen die Achse der maximalen Trägheit für die Drehachse (kein Taumeln).
Ist das der Grund, oder ist das nicht der Grund? Führt die Verschiebung des Schwerpunkts wirklich dazu, dass die gewünschte Achse zu einer instabilen Achse wird?
Ich denke, der Punkt ist, dass es bei einem wirklich unausgeglichenen Objekt schwierig sein kann, die Hauptachsen (durch Inspektion) zu bestimmen. Wenn eine Drallrichtung gewählt wird, die eine nicht minimale Komponente entlang der instabilen (Zwischen-)Achse enthält, tritt Taumeln auf.
Bei einem ausbalancierten Messer ist die Rotationsachse nicht das Minimum? Ich würde erwarten, dass diese Achse die Längsachse ist.
@Bob Ich bin mir nicht sicher, was du mit Längsschnitt meinst, also gebe ich ein weiteres Beispiel. Überlegen Sie, wie ein Pfeil geworfen wird. Die Spitze zeigt immer auf das Ziel. Die Drehung erfolgt um die Achse, die auf das Ziel zeigt. Dies ist die Achse mit dem kleinsten Trägheitsmoment. Ein Messer wird normalerweise mit der Rotationsachse senkrecht zur Richtung des Ziels geworfen. Dies bedeutet, dass die Klinge das Ziel nur etwa die Hälfte der Zeit trifft (die andere Hälfte der Zeit trifft der Griff das Ziel). Diese Drehung erfolgt um die Achse mit maximalem Trägheitsmoment. Beide Modi sind stabil.
Aber der Punkt, an dem die Klinge nur die Hälfte der Zeit auf das Ziel gerichtet ist, ist nicht das Problem, das Wikipedia erwähnt - es sagt nur, dass der Flug unvorhersehbar sein wird.

Antworten (1)

Betrachten Sie das folgende Diagramm:

Unausgeglichenes Messer im Flug.

Der Schwerpunkt des Messers (CoG, angezeigt als + ) liegt in Richtung des Griffs, daher ist es schlecht ausbalanciert.

Nun übt der Werfer eine Kraft aus F in Richtung des Ziels und dies bewirkt eine Beschleunigung gem. Newton:

F = M A

Nach dem Loslassen hat das Messer einen Geschwindigkeitsvektor v → in Richtung des Ziels und abgesehen von der Schwerkraft (und einem geringen Luftwiderstand) wirken keine Kräfte auf das Messer.

gem. Newton's Law Das Messer wird nun seine Flugbahn fortsetzen, abgesehen davon, dass es aufgrund des Gewichts zu Boden fällt ( M G ).

Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass das Messer zu taumeln beginnt, sich dreht, nach oben bewegt oder ein anderes unerwartetes Verhalten zeigt, unabhängig davon, ob es gut ausbalanciert ist oder nicht. Das sagt uns das Newtonsche Bewegungsgesetz .

Ich glaube (subjektiv und aufgrund meiner eigenen Erfahrung), dass ausbalancierte Messer als Küchengeräte einfacher zu handhaben sind, aber das hat nichts mit den Flugeigenschaften zu tun.

Bearbeiten:

Tut mir leid, ich wollte den Fall in Betracht ziehen, in dem das Messer geworfen wird, um sich zu drehen. Ich werde meine Frage korrigieren.

Wir können zwei verschiedene Arten von Spin betrachten:

a) Das Messer rotiert (spins) um seine Flugachse:

Diese Art von Drall ähnelt dem Drall, der Kugeln durch Laufzüge verliehen wird. Dies verleiht dem Projektil zusätzliche kinetische Energie (in diesem Fall Rotationsenergie) und erhöht seinen Widerstand gegenüber Seitenwind. Aber wenn keine signifikante Kraft oder Drehmoment auf das Projektil einwirkt, sagt uns Newton, dass sich sein Bewegungszustand (Flugbahn, Geschwindigkeit und Spin) nicht ändert, ob ausbalanciert oder nicht (Geschosse sind z. B. nicht ausbalanciert).

b) Das Messer taumelt um eine Achse senkrecht zur Flugbahn:

Stellen Sie sich einen Bumerang vor , aber ohne die spezifische Form und die daraus resultierenden Auswirkungen des Luftwiderstands. Auch dieser Rotationszustand könnte nur durch erhebliche externe Kräfte oder Drehmomente gestört werden, wie jeder, der jemals einen Stock für einen Hund geworfen hat, erlebt haben wird. Balance ändert daran nichts.

Tut mir leid, ich wollte den Fall in Betracht ziehen, in dem das Messer geworfen wird, um sich zu drehen. Ich werde meine Frage korrigieren.
@Bob: Hallo Bob, ich habe meine Antwort bearbeitet.
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