Копья кроманьонцев

Этот вид вооружения появился в комплекте древних воинов примерно с появлением топорами и использовался как колющее, так и метательное оружие, причём в последнем варианте его эффективность была особенно высока. Копьё было оружием универсальным, оно использовалось как в межплеменных разборках, таки и при охоте на крупную дичь. Недостатком копья была его потеря после броска, но этот недостаток восполнялся вооружением несколькими метательными копьями. Археологические находки указывают, что копё получило широкое распространение в самые ранние периоды каменного века. По началу копья представляли собой обычную палку, заострённую с одного конца, позже боевой конец копья стали заострять, обжигая его в костре. Это оружие, в отличие от топора со сверлением отверстия, изготавливалось достаточно быстро, буквально из подручных материалов

Следующим этапом эволюции этого вида оружия стали использование в качестве наконечников заострённых камней специальной формы, которые крепились к древку всё теми же сухожилиями, лианами и ремешками. Камни с острыми сколами могли наносить открытые рваные раны, потому что развиваемое на острие давление на много превосходило прочностные параметры кожи человека и животных. Так же как и боевые топоры, копья имеют достаточно продолжительную историю. Достаточно вспомнить, что уже в Первой мировой войне конники многих армий мира, в частности русские казаки, имели на вооружении пики, являющиеся разновидностями копий.

Теория метания предметов, копий в частности, появилась стараниями учёных Эпохи Возрождения, прежде всего Галилео Галилея. Чтобы корректно записать уравнение движения тела брошенного под углом к горизонту, Галилею потребовалось разработать, всего на всего, основы земной динамики. Необходимо напомнить, что Галилей всю свою сознательную жизнь тайно боролся с учением о движении Аристотеля, который стараниями христианской церкви полагался, под страхом страшных кар небесных, непоколебимым авторитетом. Карали за инакомыслие по взрослому, как это, например, случилось с Джордано Бруно, которого спалили на костре святой инквизиции в Риме, на площади цветов при большом стечении ликующего народа. Просвещенная Европа 17 февраля 1600 г. н.э. продолжила успешно развивающуюся охоту на ведьм. А обвинили Джордано Бруно в том, что он, отступив от идеи Аристотеля о неподвижности Земли, стал в университетах пропагандировать учение Николаса Коперника.

Главное расхождение Галилея с Аристотелем заключалось во взглядах на движение. Бросая скреплённые цепью чугунные ядра и равновеликие деревянные шары, Галилей опроверг идею Аристотеля о зависимости ускорения от массы падающих тел. Затем он измерил величину ускорения свободного падения придав ей свойства константы. На основании развиваемых идей земной динамики Галилей открыл закон инерции. Дело в том, что Аристотель полагал, что движение вблизи поверхности земли продолжается до тех пор пока на тело действует движущая сила, посте же прекращения действия силы, тело падает вертикально вниз, причём, чем большей массой обладает тело, тем ускорение больше по величине. Хотя появление в каменном веке метательного оружия демонстрировало совсем иные закономерности. Галилей установил, что если геометрическая сумма сил, действующих на тело, становится равной нулю, то это тело может, либо находиться в покое, либо в состоянии равномерного прямолинейного движения. В современной символике закон инерции Галилея записывается следующим образом

Дальность полёта копья, в воздушной среде будет примерно в 1,25 раза меньше, т.е. кинетическая энергия тоже уменьшится, но останется достаточной для нанесения живым существам серьёзных травм.

«Баллистика» в переводе на русский язык означает науку о бросании тел. Поскольку основная задача бросания с военных позиций заключается в доставке некоторого количества кинетической энергии на расстояние, рассмотрим эти процессы более подробно. Человечество с древнейших времён и до настоящего времени широко использует закономерности баллистического движения для реализации своих милитаристических устремлений. Вначале это были камни, копья и стрелы, затем, в эпоху огнестрельного оружия энергию на расстояние стали доставлять пулями, ядрами, а в финале и ракетами. Баллистика разделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя баллистика изучает особенности приобретения скорости пулями и снарядами внутри стволов. Внешняя баллистика исследует движение при выходе в атмосферу тел с некоторой начальной скоростью. Исходя из рассматриваемой выше задачи, рассмотрим некоторые закономерности внешней баллистики.

Основные изменения полученных выше уравнений следует ожидать от влияния на полёт тел, которые для простоты далее будут представляться материальными точками, сил сопротивления со стороны воздушной среды, проявляющихся как следствие внутреннего трения (вязкости). Внутренне трение обусловлено спецификой обтекания движущихся точек. Наиболее простые математические модели можно получить при, так называемом, ламинарном режиме обтекания, когда перемешивания возмущённых движущимся телом слоёв не происходит, но такой режим наблюдается только при малых скоростях обтекания. Реальные движущиеся тела, копья, в частности, возбуждают в воздушной среде турбулентные режимы движения окружающего воздуха. Математическое описание таких процессов существенно усложняется, поэтому прибегают к экспериментальному определении величин сил сопротивления.

Для опытного нахождения сил сопротивления, возникающих при движении того или иного тела измеряют скорость его горизонтального инерциального движения в двух фиксированных точках отстоящих на расстоянии x друг от друга .

Копьеметалки. С метанием копья связана ещё одна интересная и загадочная особенность. Спустя некоторое время после вхождения копья в обиход, появилось копьеметалка, устройство, позволяющее, в конечном счёте, сообщить копью большую начальную скорость. Теоретически такая возможность следует из законов Эйлера и Ньютона, которые были установлены в те времена, когда копья, как средства обороны и нападения уже давно перестали быть актуальным оружием.
Рассмотрим кинематические особенности вращательного движения, потому что движение руки человека в момент броска копья представляет собой симбиоз поступательного и вращательного движений, причём, в первом приближении можно считать, что вращение происходит вокруг мгновенной оси, проходящей через плечевой сустав.

Твёрдые тела это физические объекты, размеры и форма которых в процессе движения не изменяются. В отличие от материальной точки твёрдые тела имеют геометрические размеры, т.е. их масса занимает некоторый объём в пространстве.

Если при движении твёрдого тела две его точки остаются неподвижными, то такое движение называется вращением вокруг неподвижной оси. Прямая, проходящая через эти точки, считается осью вращения. Все прочие частицы тела, не лежащие на оси вращения будут описывать плоские траектории в виде концентрических окружностей, центры которых лежат на оси вращения.

Рассмотрим произвольное сечение твёрдого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси z, пусть выбранное сечение будет перпендикулярно оси вращения. Движения рассматриваемого тела, за счёт наложенных внешними причинами ограничений сводятся только к возможности поворота вокруг оси z.

Вращение считается положительным в случае, когда оно наблюдается со стороны положительного направления оси z происходящим против движения часовой стрелки и отрицательным − по направлению движения часовой стрелки. Естественно, что это условность. Выбор направления движения никак не влияет на его объективные кинематические характеристики.

Пусть некоторая точка М, лежащая на периферии выбранного сечения твёрдого тела в начальный момент времени находится в положении 1, через промежуток времени Δt точка, повернувшись на угол Δϕ, займёт положение 2, при этом одновременно с углом поворота перемещение точки будет характеризоваться линейной величиной Δr. За время Δt точка пройдёт криволинейный путь Δs. При движении по круговой траектории модуль радиус-вектора точки rr не будет изменять своего значения, переменной во времени величиной будет только направление радиус-вектора. Другими словами, радиус вектор будет являться функцией времени. Движение точки в плоскости должно характеризоваться двумя скалярными уравнениями, связывающими координаты и время.