Máy tính tốc độ mũi tên

Máy tính tốc độ mũi tên ước tính mũi tên rời khỏi cung nhanh đến mức nào, tính bằng feet trên giây (fps), dựa trên chỉ số tốc độ IBO của cung và độ dài kéo, lực kéo, cùng thiết lập mũi tên thực tế của người bắn. Nó cũng cho biết động năng và động lượng của mũi tên ở tốc độ đó.

Tốc độ IBO là gì?

Tốc độ IBO là một chỉ số tiêu chuẩn do các nhà sản xuất cung công bố, được quy định bởi Tổ chức Săn bắn bằng Cung Quốc tế (International Bowhunting Organization). Chỉ số này đo tốc độ bắn của một cây cung trong điều kiện thử nghiệm cố định: lực kéo 70 pound, độ dài kéo 30 inch, và mũi tên nặng 350 grain (5 grain cho mỗi pound lực kéo).

Hầu như không người bắn cung nào bắn đúng với các thông số đó. Độ dài kéo ngắn hơn, lực kéo nhẹ hơn, hoặc mũi tên nặng hơn đều làm thay đổi tốc độ thực tế. Máy tính bắt đầu từ chỉ số IBO rồi điều chỉnh theo thiết lập riêng của người bắn.

Cách tính tốc độ mũi tên từ chỉ số IBO

Ước tính này sử dụng các điều chỉnh mà các kỹ thuật viên bắn cung đã áp dụng trong nhiều thập kỷ để chuyển chỉ số IBO của cung thành tốc độ thực tế. Mỗi yếu tố khác với điều kiện thử nghiệm IBO sẽ cộng hoặc trừ một số fps nhất định.

• Độ dài kéo: cộng 10 fps cho mỗi inch trên 30 inch, hoặc trừ 10 fps cho mỗi inch dưới mức đó.
• Lực kéo: cộng 2 fps cho mỗi pound trên 70 pound, hoặc trừ 2 fps cho mỗi pound dưới mức đó.
• Trọng lượng mũi tên: mũi tên tham chiếu nặng 5 grain cho mỗi pound lực kéo. Cứ mỗi 3 grain mà mũi tên thực tế nặng hơn mức tham chiếu đó, trừ 1 fps. Cứ mỗi 3 grain nhẹ hơn, cộng 1 fps.
• Trọng lượng phụ kiện trên dây: các phụ kiện gắn thêm vào dây cung, như peep sight, D-loop, hoặc bộ giảm rung dây, trừ 1 fps cho mỗi 3 grain trọng lượng của chúng.

Công thức tốc độ mũi tên

1speed (fps) = IBO speed
2  + (draw length − 30) × 10
3  + (draw weight − 70) × 2
4  − (arrow weight − 5 × draw weight) / 3
5  − extra string weight / 3
6

Tốc độ không thể xuống dưới không; một mũi tên cực kỳ nặng chỉ đơn giản làm ước tính dừng ở mức 0 fps.

Động năng và động lượng

Khi biết tốc độ, động năng và động lượng được tính từ tổng trọng lượng mũi tên theo grain (gr) và tốc độ của nó theo feet trên giây (fps):

1kinetic energy (ft-lb) = arrow weight (gr) × speed (fps)² / 450,240
2momentum (slug·ft/s)   = arrow weight (gr) × speed (fps) / 225,218
3

Động năng cho biết mũi tên truyền bao nhiêu năng lượng khi va chạm. Động lượng cho biết mũi tên duy trì đà tiến về phía trước qua lực cản, chẳng hạn da và xương của con vật, tốt đến mức nào. Thợ săn thường so sánh cả hai chỉ số này với mức năng lượng hoặc động lượng tối thiểu được khuyến nghị cho con mồi trước khi chọn đầu mũi tên và tổ hợp mũi tên.

Ví dụ

Một người bắn cung sử dụng cây cung có chỉ số tốc độ IBO 320 fps, thiết lập ở lực kéo 60 pound và độ dài kéo 29 inch. Mũi tên nặng tổng cộng 400 grain, và dây cung mang 15 grain phụ kiện.

1. Điều chỉnh theo độ dài kéo: (29 − 30) × 10 = −10 fps
2. Điều chỉnh theo lực kéo: (60 − 70) × 2 = −20 fps
3. Trọng lượng mũi tên tham chiếu: 5 × 60 = 300 grain
4. Điều chỉnh theo trọng lượng mũi tên: −(400 − 300) / 3 = −33,3 fps
5. Điều chỉnh theo trọng lượng trên dây: −15 / 3 = −5 fps
6. Tốc độ ước tính: 320 − 10 − 20 − 33,3 − 5 = 251,7 fps (76,7 m/s)

Ở tốc độ 251,7 fps, mũi tên nặng 400 grain mang khoảng 56,3 ft-lb động năng và khoảng 0,447 slug·ft/s động lượng.

Để so sánh, một cây cung được bắn đúng điều kiện tham chiếu IBO — 70 pound, kéo 30 inch, và mũi tên 350 grain — trả về chính chỉ số IBO: 320 fps, 79,6 ft-lb động năng, và 0,497 slug·ft/s động lượng.

Ước tính này chính xác đến mức nào?

Công thức này đưa ra một ước tính hữu ích, không phải tốc độ đo được. Nó bỏ qua các yếu tố cũng ảnh hưởng đến tốc độ mũi tên thực tế, như hiệu suất của cung, thời điểm hoạt động của cam, nhiệt độ, chất liệu dây, và ma sát của gối tỳ mũi tên. Máy đo tốc độ (chronograph), một thiết bị đo tốc độ thực tế của mũi tên khi nó đi qua hai cảm biến, cho ra con số chính xác cho một cây cung và mũi tên cụ thể. Người bắn cung thường dùng ước tính IBO để so sánh các thiết lập hoặc chọn trọng lượng mũi tên, trước khi xác nhận con số cuối cùng bằng máy đo tốc độ.

Câu hỏi thường gặp

Tốc độ IBO có nghĩa là gì? Tốc độ IBO là tốc độ được xếp hạng của một cây cung theo bài thử nghiệm tiêu chuẩn của Tổ chức Săn bắn bằng Cung Quốc tế: lực kéo 70 pound, độ dài kéo 30 inch, và mũi tên 350 grain. Các nhà sản xuất liệt kê con số này để so sánh các cây cung.

Tại sao tốc độ mũi tên thực tế của tôi thấp hơn chỉ số IBO? Hầu hết người bắn cung kéo dây với lực dưới 70 pound hoặc bắn mũi tên nặng hơn 5 grain trên mỗi pound, cả hai đều làm mũi tên chậm hơn chỉ số IBO. Độ dài kéo ngắn hơn cũng làm giảm tốc độ.

Mũi tên nặng hơn có luôn nghĩa là động năng thấp hơn không? Không. Mũi tên nặng hơn bay chậm hơn, nhưng động năng phụ thuộc vào cả trọng lượng lẫn tốc độ. Trong nhiều trường hợp, việc tăng trọng lượng mũi tên ở mức vừa phải làm tăng động năng dù tốc độ giảm, vì động lượng và khả năng xuyên thấu cũng tăng theo.

Sự khác biệt giữa động năng và động lượng là gì? Động năng đo lượng năng lượng giải phóng khi va chạm. Động lượng đo khả năng mũi tên tiếp tục di chuyển về phía trước qua lực cản. Thợ săn dùng cung dựa vào động năng để đánh giá sức mạnh tổng thể và dựa vào động lượng để đánh giá khả năng xuyên thấu.

Máy tính này có thể thay thế máy đo tốc độ không? Không. Nó chỉ đưa ra ước tính dựa trên các điều chỉnh tiêu chuẩn. Máy đo tốc độ đo tốc độ thực tế của mũi tên cho một cây cung, mũi tên, và cú bắn cụ thể, đồng thời tính đến các yếu tố mà công thức không xét đến, như hiệu suất của cung và kỹ thuật buông dây.

Điều gì xảy ra nếu tôi nhập một mũi tên rất nặng? Tốc độ ước tính không thể xuống dưới không. Nếu điều chỉnh theo trọng lượng mũi tên đẩy kết quả xuống dưới 0 fps, máy tính sẽ báo 0 fps thay vì một số âm.