Wozu Pfeile eine Befiederung haben

Pfeile haben Federn hinten dran. Ist halt so.

Doch hast du dich schon mal gefragt, warum das so ist?

Denn aus den Antworten lässt sich auch ableiten, welche Form und Größe die Federn deiner Pfeile idealerweise haben sollten.

Daher habe ich jetzt eine Serie von Bogenblog Basics Videos genau zu diesem Thema gemacht.

In der ersten Folge geht es um die Theorie, genau gesagt um die Gesetze der Ballistik. Diese zu verstehen, ist die Grundlage für alles weitere.

Wozu hat ein Pfeil eigentlich Federn?

 

Ballistik

Ein Pfeil ist ein Geschoss, genau so wie z.B. eine Gewehrkugel. Pfeile unterliegen damit den selben Gesetzmäßigkeiten, allen voran der Ballistik.

Die Ballistik ist die

„Lehre von den geworfenen Körpern“ und ist ein Teilbereich der Physik

(Wikipedia)

Auf ein Geschoss wirken im wesentlichen zwei Kräfte, die verhindern, dass es unendlich lange in Abschussrichtung fliegen würde.

  1. Die Gravitation oder Erdanziehung
  2. Der Luftwiderstand

Daraus ergibt sich auch die ballistische Flugkurve:

ballistische Flugkurve vereinfacht

Ein Pfeil der gerade abgeschossen wird, fliegt so lange geradeaus, bis der Luftwiderstand und die Gravitation ihn so weit gebremst haben, dass ihn die Gravitation in Richtung Boden beschleunigt. Daher fällt die Kurve zum Ende hin auch so stark ab.

Gravitation

Die Gravitation, mit der Masseinheit g wirkt auf alle Körper auf der Erde. Diese Erdanziehungskraft wirkt vom Schwerpunkt des Körpers in Richtung Erdmittelpunkt. Jeder Körper fällt, sofern er nicht durch andere Kräfte daran gehindert wird, in Richtung Erde.

Luftwiderstand

Das Geschoss teilt auf seiner Flugbahn Luftschichten. Durch die Reibung der Luftschichten aneinander, entsteht Wärme. Diese Energie wird aus der Beschleunigung des Geschoss gewonnen und bremst es da durch ab.

Am Ende des Geschoss kommen die Luftschichten wieder zusammen. Es können dabei Verwirbelungen entstehen, die den so genannten „Bodensog“ erzeugen, einer Kraft die entgegen der Flugrichtigung wirkt und das Geschoss ebenso abbremst.

Die Luftschichten die der Pfeil bei seinem Flug durchtrennt, können unterschiedlich dicht sein. Dadurch entsteht ein Drehmoment um den Schwerpunkt des Geschoss, der im extremsten Fall zu einem Überschlag des Pfeils oder einer seitlichen Abweichung führen kann. Je weiter der Schwerpunkt in Richtung Pfeilspitze verschoben ist, desto geringer kann der Luftwiderstand, genauer genommen, der Magnus-Effekt wirken. Eine Jagdspitze bietet der Luft dagegen sehr viel Angriffsfläche. Sie bremst den Pfeil nicht nur stärker sondern muss eben aufgrund des beschriebenen Effekts stärker stabilisiert werden. Gleiches gilt für Ablassfehler, die den Pfeil schon mit einer seitlichen Abweichung beschleunigen.

Aerodynamik eines Pfeils

 

 

Arten der Stabilisierung

Nach dem wir jetzt wissen, warum wir den Pfeil als Geschoss stabilisieren müssen, damit er möglichst lange geradeaus fliegt, können wir uns anschauen, welche Arten der Stabilisierung da in Frage kommen.

Schulterstabilisierung

Diese kommt nur bei Geschossen zu tragen die eine große gerade Fläche in Flugrichtung haben, wie zum Beispiel bei Blunt-Spitzen. Hier bricht sich der Luftstrom an den Rändern und erzeugt keine Luftverwirbelungen mehr dahinter, die zu einem unerwünschten Drehmoment führen würden.

Flügelstabilisierung

Viele Compound und Recurve-Schützen nutzen inzwischen Plastik-Federn, so genannte Vanes. Diese sind meist ganz gerade und stabilisieren den Pfeil allein dadurch, dass sie den Luftwiderstand in Richtung des Heck verlagern. Das nennt man Flügelstabilisierung.

Drall

Sind die Federn oder Vanes gebogen, versetzen sie den Pfeil in Drall, also in Rotation im die Längsachse. Dadurch wird er stabilisiert, da dieser Drehmoment, einem seitlichen Drehmoment entgegenwirkt und zum Teil aufhebt. Das ist der so genannte Trägheitsmoment, den wir auch vom Brummkreisel kennen: stellt man den Kreisel einfach so auf den Tisch, fällt er einfach um. Lassen wir ihn möglichst schnell um seine Längsachse rotieren, bleibt er stehen, bis er zu langsam wird.

 

Fazit

Wir kennen nun die wesentlichen Kräfte, die beim Flug auf den Pfeil einwirken. Noch dazu haben wir uns schon angeschaut, wie diese Kräfte aufgehoben werden können, damit unsere Pfeile möglichst weit und möglichst gerade fliegen. Denn das erhöht die Präzision.

In der nächsten Folge schauen wir uns die Auswirkung unterschiedlich großer Federn und der verschiedenen Federformen an. Dazu habe ich ein interessantes Experiment für euch gemacht…

13 Gedanken zu „Wozu Pfeile eine Befiederung haben

  • 23.08.2016 um 11:36
    Permalink

    Hallo!
    Dein Bogenblog ist sehr interessant,danke
    Da kann man noch viel dazu lernen
    Gruß Christian

    Antwort
    • 23.08.2016 um 20:21
      Permalink

      Danke, Christian. Das freut mich sehr.

      Antwort
  • 23.08.2016 um 14:39
    Permalink

    Hervorragend erklärt und insgesamt gut gemacht. Trägt sehr zum grundlegenden Verständnis bei. Bin gespannt auf die nächsten Folgen. Bis dahin Vielen Dank.

    Antwort
    • 23.08.2016 um 20:20
      Permalink

      Danke, Wilfried. Das war genau mein Ziel.

      Antwort
  • Pingback: Was du über die Federformen für Pfeile wissen musst - bogenblog

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  • 7.09.2016 um 07:00
    Permalink

    Sehr gut wieder geschrieben.
    Eine Anmerkung/Erfahrung von mir.
    Naturfedern versetzen den Pfeil auch schon in Rotation, wenn Sie gerade auf dem Pfeil geklebt sind, weil die 2 Seiten der Federn unterschiedliche Oberflächen besitzen, die einen unterschiedlichen Luftwiderstand bewirken und somit eine Rotation für den Pfeil erzeugen. Somit kann die Stelle in Deinem text präziser formuliert werden.
    Vielleicht bin ich ja auch nur zu genau an der Stelle.
    Danke – Frank

    Antwort
    • 7.09.2016 um 07:32
      Permalink

      Danke Frank. Im dritten Teil führe ich das im Vergleich zwischen Naturfedern und Kunststoff-Vanes auch auf. Allerdings ist es nicht nur die unterschiedliche Oberflächen-Struktur, die für den Drall bei Naturfedern sorgt, sondern auch die von Natur aus gebogene Form. Die Oberflächenstruktur führt durch die zusätzlichen Luftwirbel sogar noch zu einer höheren Flügelstabilisierung. Federn sind ein Meisterwerk der Natur.

      Antwort
  • 25.07.2017 um 13:29
    Permalink

    Deine Erklärung über das Thema Befiederung finde ich persöhnlich klasse.
    Sehr ausführlich und verständlich dargestellt.

    Grüße Manfred

    Antwort
    • 25.07.2017 um 15:37
      Permalink

      Danke, Manfred. Es freut mich, wenn du da was für dich mitnehmen konntest.

      Antwort
  • 29.07.2017 um 16:55
    Permalink

    Hallo! Mir hat das Video sehr gut gefallen. Insbesondere der Aspekt des Schwerpunktes des Pfeils, der mir so vorher noch nicht durch meinen Kopf gegangen ist, fand ich für mich hilfreich. Abgesehen davon finde ich die Erklärungen sehr gut verständlich.
    Beste Grüße, Andreas

    Antwort

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