Lo stesso motivo per cui gli oggetti più pesanti da un lato tendono a cadere con il lato pesante rivolto verso il basso: la punta della freccia è più densa del resto della freccia.Il centro di gravità è spostato dal suo centro geometrico, quindi la resistenza dell'aria, che si basa sulla geometria dell'oggetto, provoca una coppia insieme alla gravità come si vede in questa immagine molto professionale di un corpo che cade verso il basso.

Aria.

La conservazione del momento angolare impone infatti che qualunque rotazione con cui inizia deve terminare, a condizione che nient'altro agisca su di esso. L'aria consente al suo slancio in avanti di agire su di essa.

Considera una banderuola, una manica a vento o una bandiera. Ruotano quando non sono rivolti contro il vento perché un lato presenta una resistenza al vento maggiore dell'altro. Una volta che la resistenza al vento è ridotta al minimo rivolgendosi al vento, si stabilizzano.

Considera una palla di cannone in una giornata senza vento. Come ogni oggetto balistico viaggia in una parabola (o quasi, considerando la resistenza dell'aria). Durante la sua traiettoria, la direzione del flusso d'aria che sperimenta non cambia in linea con la sua traiettoria?

Questo grafico può essere visto sia come il percorso di un proiettile sia come un campo vettoriale per la forza del flusso d'aria (o del vento relativo) subita da quel proiettile in diversi punti lungo il suo viaggio.

Considera TPing la casa di qualcuno (ma non la mia per favore). Se srotoli un po 'di carta igienica dal rotolo prima di lanciarlo, la carta non mostra la direzione in cui il vento sta passando (rispetto a) il rotolo?

Considera una freccia. Perché dovrebbe essere diverso?

Ah, ma considera un bastone. Lancia un bastone e non ruota nel vento. Perchè no? Perché la resistenza al vento è la stessa su entrambi i lati. Quindi nessuno dei due vince.

Si tratta di dove si trova il centro di massa (quindi dove ruota) e quale lato di quel centro offre maggiore resistenza al vento.

Per quanto riguarda le frecce, la massa della testa mette il centro vicino alla parte anteriore, lontano dalle impennate (piume). La testa offre poca resistenza al vento.

L'impennaggio offre molto quando non è in linea. Poiché l'impennaggio è lontano dal centro di massa, ha anche una buona leva vecchio stile.

Anche senza l'impennaggio, l'asta offre resistenza al vento.Più albero su un lato del centro di massa significa maggiore resistenza al vento su quel lato.L'estremità con maggiore resistenza al vento sul lato del centro diventa la coda della freccia.

Se non mi credi, bilancia una freccia sul dito e soffia su di essa.Hai appena creato una banderuola.

Un giorno potresti lanciare frecce sulla luna senz'aria.Non credo che li troverai che atterrano in modo affidabile a capofitto.

Nei film, le frecce lanciate in aria ruotano in modo che durante la discesa la punta della freccia colpisca per prima il suolo. Qual è la fonte di questo momento angolare?

Una freccia scagliata sulla Luna non lo farebbe. L'aria e la geometria della freccia sono fondamentali. Una freccia che vola nell'aria è soggetta a due forze, gravità e resistenza aerodinamica. La gravità non farà girare una freccia durante il suo volo. La gravità risulta in una traiettoria curva dal centro di massa, ma non fa girare una freccia. La resistenza aerodinamica fa sì che una freccia o un razzo correttamente progettati seguano una traiettoria con angolo di attacco pari a zero (o quasi zero). L'angolo di attacco di un oggetto volante è l'angolo tra il vettore velocità dell'oggetto rispetto all'aria e una linea di riferimento sull'oggetto. Nel caso di una freccia, la linea di riferimento si trova lungo l'asta della freccia.

La caratteristica fondamentale che rende stabile una freccia o un razzo rispetto alle deviazioni dall'angolo di volo desiderato è di avere il centro di pressione, il punto in cui agiscono effettivamente le forze di trascinamento, dietro il centro di massa. Supponiamo che una freccia stia volando con un angolo di attacco piccolo ma diverso da zero. In questo modo la forza di trascinamento avrà una componente normale all'albero della freccia, determinando una coppia sulla freccia. Se il centro di pressione è davanti al centro di massa, questa coppia farà girare la freccia ancora più lontano da un angolo di attacco zero. Questo è instabile; una tale freccia (o razzo) proverebbe a girarsi. Con il centro di pressione dietro il centro di massa, questa coppia farà girare la freccia verso un angolo di attacco zero. Avere il centro di pressione dietro il centro di massa si traduce in una coppia di ripristino che fa volare la freccia vera.

Una freccia ha una punta di freccia piuttosto pesante sulla punta che in genere posiziona il centro di gravità davanti al centro geometrico della freccia.Gli arcieri a volte aggiungono pesi all'interno dell'asta della freccia per spostare il centro di massa.La testa stessa offre un po 'di resistenza, ma la maggior parte proviene dall'asta della freccia stessa.Questo pone naturalmente il centro di pressione dietro il centro di massa, anche per le frecce non tirate.

Fletching fa sì che una freccia si comporti meglio, ma non è essenziale.L'aggiunta di impennaggio sposta il centro di pressione notevolmente più indietro rispetto al centro di massa.Questo è uno dei motivi per cui le frecce impennate sono più stabili delle frecce non lanciate (chiamate anche aste nude).Un'altra cosa che fa il fletching è far ruotare la freccia attorno all'asse dell'albero, aggiungendo stabilità giroscopica.

Come sottolineato da dmckee nel suo commento, chiunque (incluso me stesso) abbia praticato arco e frecce conosce la freccia in base al peso e all'ispezione con le piume. Come fa notare il mio correttore inglese, fletch non sembra essere una parola molto comune: significa quella piuma alla fine del dardo / freccia. Tutto riprende a quanto è buono l'impennaggio.

Quando viene lanciata, la freccia vuole, come qualsiasi altro oggetto, ruotare attorno al suo centro di massa. Non importa se il centro di massa è più vicino alla punta o all'estremità della freccia, il fletch aumenterà la resistenza dell'aria in direzioni perpendicolari alla velocità istantanea della freccia, rendendo più difficile ruotare attorno al centro di massa. Se la punta è più pesante dell'estremità, la freccia inizia a scendere dalla punta, ma è la freccia che sostiene quella direzione di volo; se la punta non è più pesante e il peso è bilanciato, la freccia vola comunque abbastanza bene; se il peso è alla fine della freccia, semplicemente impazzisce. Ora, un'altra funzione della freccia è quella di far ruotare la freccia lungo il suo asse (questo aumenta ancora di più la stabilità, poiché la freccia acquisisce momento angolare assiale), e per fare ciò la freccia è leggermente spiralata verso l'estremità della spina.

Bisogna anche sottolineare che la distribuzione del peso, la resistenza del materiale e il flething sono calcolati anche per prevedere l'effetto causato dal paradosso di Archer. L'equilibrio tra il peso della punta e l'impennata è fondamentale, ma gli archi moderni hanno un design che praticamente uccide la flessione della freccia (archi a tiro centrale).

La freccia idealmente volerà fuori come un'auto da corsa di resistenza con il paracadute schierato!
Una freccia ben progettata dovrebbe avere queste proprietà.
1- Punta affilata e proporzionalmente pesante per accettare una grande quantità di moto e fornirla come energia cinetica E = mv ^ 2/2
2- gambo lungo ed equilibrato per accogliere un grande arco e mantenere la separazione tra la punta e l'impennata.
3- un impennaggio aerodinamicamente ben progettato per mantenere la freccia diritta e fornire anche la piccola quantità di resistenza necessaria per mantenere l'estremità della freccia sempre ferma dietro la punta ed evitare che lo stelo venga disorientato.
Il motivo per cui la freccia vola allineata nel suo arco è la piccola resistenza creata dall'impennaggio la posiziona sempre allineata con la sua traccia, come la palla da badminton. Nella progettazione aerodinamica questo schema di installazione del timone e degli elevatori all'estremità della fusoliera per la stabilità è pratica comune!Tutti gli aeroplani lo hanno come empennage o tail end!