Arc et flèche

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En termes simples, un arc est un bâton long et flexible; une ficelle plus courte est attachée aux deux extrémités de la portée, provoquant la flexion de la portée. Une flèche est un arbre avec des aubes de type plume près d'une extrémité, qui est crantée, et une tête pointue à l'autre extrémité. L'extrémité crantée de la flèche est montée contre la corde de l'arc, la tête pointue s'étendant juste au-delà de l'arc. Avec une main appuyée contre l'arc et l'autre agrippant la corde, un archer tire sur la corde, emmagasinant de l'énergie potentielle dans l'arc. Lorsque l'archer relâche la corde, cette énergie potentielle est convertie en énergie cinétique, qui est transmise à la flèche, la propulsant vers l'avant soudainement et rapidement. Les arcs sont principalement utilisés pour la chasse et le tir à la cible.

Contexte

Les archéologues pensent que les chasseurs utilisaient des arcs et des flèches il y a 50 000 ans. Les peuples autochtones ont utilisé de telles armes dans toutes les régions du monde, à l'exception de l'Australie. En plus de la chasse et de la guerre, les arcs et les flèches étaient utilisés pour le sport dans les cultures anciennes de l'Égypte, de la Chine et de l'Inde.

À l'origine, les arcs étaient faits de n'importe quel matériau élastique, y compris le bambou ainsi que divers types de bois, et les cordes étaient en boyau animal. Les fabricants d'arcs amérindiens et asiatiques ont indépendamment apporté une innovation importante lorsqu'ils ont renforcé l'arme en collant des tendons d'animaux (tendon) à l'arrière de l'arc (le côté faisant face à la cible). L'arc composite (fait de trois couches ou plus de substances différentes) a été inventé par plusieurs cultures en Asie centrale, du Nord et du Sud-Ouest il y a 4 500 ans. La technique consistait à renforcer le dos de l'arc avec jusqu'à trois couches de tendon déchiqueté mélangé à de la colle et à renforcer la face de l'arc (le côté faisant face à l'archer) avec une couche collée de corne d'animal. Les Européens du Nord utilisaient une méthode différente pour renforcer les arcs; au début du IVe siècle après J.-C. , ils collaient un dos d'aubier à une face de bois de cœur (bois dense provenant du noyau non vivant d'un arbre).

Les flèches, qui étaient normalement faites de tiges de bois, étaient dotées de pointes de flèches en bois dur, en os, en corne, en silex, en bronze ou (éventuellement) en acier. En Inde, les fabricants d'armes ont largement expérimenté le fer et l'acier, et ils ont produit une flèche tout en métal au cours du troisième siècle avant JC. Bien qu'il soit probable qu'ils fabriquaient également des arcs en métal à cette époque, ce n'est qu'au XVIIe siècle que les arcs en acier sont devenus vraiment populaires en Inde.

Le tir à l'arc (utiliser un arc pour tirer des flèches) était un moyen de guerre dominant (les arcs standard s'avérant généralement supérieurs aux arbalètes à assistance mécanique) jusqu'à la fin du XVIe siècle, lorsque les armes à feu sont devenues pratiques. Depuis, la chasse et le tir à la cible se sont développés comme les principales activités du tir à l'arc.

De 1929 à 1946, sept archers qui étaient également des scientifiques ou des ingénieurs ont étudié les performances des conceptions d'équipement et des matériaux en utilisant des techniques telles que la photographie à grande vitesse. Ils ont publié leurs découvertes dans diverses revues, et en 1947, trois d'entre eux ont édité une collection de ces articles, intitulé le livre Archery:The Technical Side. Ces analyses expérimentales et mathématiques de la dynamique de l'arc ont jeté les bases des premières améliorations significatives de la conception des équipements de tir à l'arc depuis le Moyen Âge. Parmi les innovations apparues après la Seconde Guerre mondiale figuraient l'utilisation de nouveaux matériaux comme le plastique et la fibre de verre, et la modification de la section de préhension de l'arc pour ressembler à une poignée de pistolet.

Conception

Le type d'arc le plus basique, appelé arc long, est formé d'un manche essentiellement droit. Une puissance et une stabilité supplémentaires sont obtenues grâce aux arcs recourbés, qui ont des courbes permanentes qui rendent le dos de l'arc concave à chaque extrémité. Encore plus de puissance peut être obtenue avec un arc à poulies, un dispositif à assistance mécanique qui attache la corde de l'arc à un système de poulies plutôt qu'aux extrémités de l'arc.

Un arc recourbé se compose de trois parties - deux branches flexibles s'étendant des extrémités opposées d'une colonne montante rigide. La longueur totale de l'arc peut être de 50 à 70 pouces (125-175 cm). L'élévateur, qui mesure environ 20 pouces (50 cm) de long, offre une prise en main confortable et un rebord sur lequel la flèche repose avant de la relâcher. Les membres peuvent être attachés de façon permanente à l'élévateur, ou ils peuvent être amovibles, permettant à l'archer de démonter l'arc pour faciliter le transport et le stockage ou d'échanger des membres avec des caractéristiques de fonctionnement différentes.

Matières premières

Lorsqu'il est fait d'une seule pièce de bois, un arc peut se déformer à cause de l'humidité ou devenir cassant par temps froid. Il peut également se déformer de façon permanente pour prendre la forme incurvée obtenue lorsque l'arc est enfilé (la corde de l'arc est attachée aux deux extrémités, pliant l'arc). Lorsque cela se produit, l'élasticité de l'arc est diminuée et il perd de la puissance. La fabrication d'arcs en fibre de verre résout certains de ces problèmes, mais avec des caractéristiques de performance réduites. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des matériaux composites formés en collant ensemble des couches de divers bois, fibre de verre ou fibre de carbone. Parmi les bois couramment utilisés pour les arcs figurent l'orme rouge, l'érable, le cèdre, le bambou et les bois exotiques tels que le bubinga.

Historiquement, les cordes d'arc étaient faites de tendon, de cuir brut torsadé, de boyau, de chanvre, de lin ou de soie. Aujourd'hui, les cordes des arcs longs en bois sont souvent en fil de lin. Les arcs à poulies peuvent être enfilés avec du fil d'acier. Les cordes pour les arcs recourbés populaires sont généralement en Dacron, qui s'étire très peu et se porte bien. Du fil de nylon est enroulé autour de la corde pour la renforcer aux extrémités et au milieu où la flèche et les doigts de l'archer entrent en contact avec la corde pendant le tir.

Les flèches ont traditionnellement été faites de tiges solides en bois comme le frêne, l'orme, le saule, le chêne, le cèdre ou l'épicéa de Sitka. Les flèches creuses peuvent être constituées de matériaux modernes comme l'aluminium, la fibre de verre, le graphite ou la fibre de carbone. Les plumes (généralement des ailes de dinde) montées sur l'arbre près d'une extrémité font tourner la flèche pendant le vol, stabilisant sa trajectoire. En raison d'une meilleure durabilité et résistance à l'humidité, les palettes en plastique ou en caoutchouc moulé sont devenues plus populaires que les plumes naturelles à cette fin. Une encoche (une pièce en plastique qui est rainurée pour s'adapter autour de la corde de l'arc) est attachée à l'extrémité arrière de la flèche. Les pointes de flèches, qui étaient historiquement faites de silex, d'os, de corne, de bronze ou de bois dur, sont maintenant généralement faites d'acier. Ils peuvent avoir deux à six lames saillantes, ou ils peuvent simplement amener l'arbre à une extrémité arrondie ou pointue.

Le processus de fabrication

L'arc

Les paragraphes suivants décrivent la construction d'un arc recourbé avec des membres attachés en permanence.

• 1 Divers matériaux sont découpés en rectangles pour les couches des membres. Les couches de bois sont teintes de la couleur désirée. La colle est appliquée et les couches sont empilées dans le bon ordre.
• 2 La section de membre multicouche est montée sur une forme qui déterminera sa courbure finale. Lorsqu'il est attaché à la forme, le membre est guéri dans un four à 180 ° F (80 ° C) pendant six heures.
• 3 La contremarche est constituée d'un bloc solide d'aluminium ou d'un bloc formé par laminage de différentes couches de bois. Après avoir coupé le bloc jusqu'à un contour de base de sa forme finale, des broches sont insérées près des extrémités de la colonne montante pour permettre la fixation des membres.

  Un arc typique. Afin de former une boucle de corde d'arc, la corde peut être épissée ou tissée.

• 4 trous sont percés dans les membres pour correspondre à la position des broches dans la contremarche, et les membres sont temporairement attachés à la contremarche. Une fois les joints poncés, les membres sont retirés de la colonne montante.
• 5 À l'aide d'un gabarit, l'archetier (fabricant d'arcs) marque les membres à couper. À l'aide d'une scie électrique et d'une ponceuse, l'artisan effile et façonne les extrémités des membres à partir de leur forme rectangulaire d'origine. Les extrémités des membres sont limées pour faire des rainures où la corde de l'arc peut être montée.
• 6 L'archer commence à façonner la contremarche en découpant des sections pour former une étagère sur laquelle la flèche peut reposer et pour fournir une fenêtre de visée. À l'aide d'une scie électrique, d'une ponceuse et d'une râpe à main (lime à bois), le bowyer contourne la contremarche dans une forme qui sera confortable à saisir.
• 7 Les membres sont attachés à la contremarche finie et collés en place. La mise en forme finale se fait sur les extrémités des membres. L'ensemble de l'arc est poncé à la main puis fini avec un revêtement protecteur d'époxy transparent.

  Lors de la fabrication de l'arc, la branche est montée sur une forme qui déterminera sa courbure finale. Lorsqu'il est attaché à la forme, le membre est durci à haute température et la colonne montante est ensuite attachée à l'arc avec des épingles.

La corde de l'arc

Bien que des cordes d'arc manufacturées soient disponibles, certains passionnés de tir à l'arc préfèrent fabriquer les leurs.

• 8 Le nombre de brins de fil nécessaires est déterminé. Cela dépend de la résistance du fil utilisé et du poids de traction (résistance) de l'arc. Le faisceau de brins est divisé en trois ensembles égaux, et chaque ensemble est recouvert de cire d'abeille (peut-être avec de la résine ajoutée). Les ensembles de brins sont ensuite formés en un cordon en les tordant et en les tissant ensemble.
• 9 Lorsque suffisamment de cordon a été formé, une boucle est formée en ramenant l'extrémité du cordon et en l'épissant ou en le tissant dans la nouvelle section qui est en train d'être câblée. Lorsque la longueur souhaitée de la corde est presque atteinte, la corde est pré-étirée en la suspendant à la boucle initiale tout en attachant un poids à l'extrémité libre. La longueur est ensuite réévaluée et le cordage se poursuit jusqu'à ce que la longueur souhaitée soit atteinte. La formation d'une autre boucle termine la chaîne.
•  10 « Serving » est appliqué en enroulant du fil de nylon autour d'une section de 25 cm (10 po) au centre de la corde et d'une section de 13 cm (5 po) près de chaque boucle d'extrémité. Un renfort appelé point d'encoche, qui est en caoutchouc ou en plastique, est fixé à l'endroit où les flèches seront montées contre la corde.

La flèche

Les étapes suivantes décrivent la fabrication des flèches en bois.

• 11 Un "deux par quatre" (2 pouces [5 cm] d'épaisseur et 4 pouces [10 cm] de large) de bois approprié est sélectionné, en veillant à ce que le grain du bois se rapproche le plus possible de la longueur de la Conseil. Une section est coupée qui est d'environ 3 pouces (7,5 cm) plus longue que la longueur de flèche prévue. À l'aide d'un couteau lourd ou d'une hache, la planche est fendue d'un côté pour former un bord qui suit vraiment le grain du bois.
• 12 Après le bord fendu, des ébauches carrées sont sciées qui sont légèrement plus grandes que le diamètre d'arbre souhaité. Si nécessaire, les flans peuvent être redressés en les chauffant et en les pliant.

  La flèche est généralement faite de bois et recouverte de polyuréthane et de peinture. Des plumes taillées ou des palettes en plastique sont collées à la tige entre la crête et l'encoche selon un motif parallèle à la tige, en spirale (en ligne droite en diagonale par rapport à la tige) ou hélicoïdale (en une courbe qui commence et se termine parallèlement à l'arbre). Une pointe de flèche est montée sur l'arbre. La forme de la tête est déterminée par le but pour lequel la flèche sera utilisée :tir à la cible ou chasse à des types d'animaux spécifiques.

• 13 Chaque côté du flan est raboté pour assurer sa régularité et sa rectitude. Ensuite, les quatre coins sont rabotés pour former une tige octogonale. Encore une fois, les coins sont rabotés. Enfin, l'arbre est poncé pour former un goujon rond.
• 14 Une encoche, ou fente, est découpée dans une extrémité de la tige de la flèche. Alternativement, l'extrémité de la tige peut être insérée dans une encoche en plastique.
• 15 La tige est revêtue de polyuréthane ou de vernis. Une crête (bandes de couleur qui identifient le propriétaire ou le fabricant de la flèche) est appliquée autour de la tige.
• 16 La flèche est empennée en collant des plumes taillées ou des aubes en plastique sur le manche entre la crête et l'encoche. Ces plumes réelles ou artificielles peuvent être appliquées parallèlement à la tige, en spirale (en ligne droite diagonale à la tige) ou en hélice (dans une courbe qui commence et se termine parallèlement à la tige). Habituellement, trois plumes sont appliquées, dont l'une sera tournée directement à l'opposé de l'arc lorsque la flèche est montée pour le tir. C'est ce qu'on appelle la plume de coq, et les deux autres sont appelées plumes d'arbre.
• 17 Une pointe de flèche est montée sur l'arbre. La forme de la tête est déterminée par le but pour lequel la flèche sera utilisée :tir à la cible ou chasse à des types d'animaux spécifiques.

Le futur

S'appuyant sur l'approche analytique commencée dans les années 1930, les chercheurs modernes affinent les modèles mathématiques qui décrivent les performances des arcs, afin d'évaluer les changements de conception possibles. En plus de varier la taille et la forme des composants de l'arc, les archers expérimentent également de nouveaux matériaux. Par exemple, au moins un fabricant propose désormais des membres fabriqués avec une couche centrale de mousse syntaxique (un matériau à haute résistance et à faible densité, composé de résine époxy et de billes de verre microscopiques pouvant être coulées et usinées).

Certains archers utilisent des attaches sur leurs arcs pour améliorer leurs performances, et les fabricants développent des modèles de plus en plus sophistiqués de ces accessoires. Par exemple, un dispositif de visée électronique est maintenant disponible qui aide non seulement les archers à viser une cible, mais agit également comme un télémètre à affichage numérique. De nouvelles conceptions sont également en cours de développement pour les stabilisateurs montés sur des tiges s'étendant vers l'extérieur depuis l'arrière de l'arc. Ces stabilisateurs sont constitués de poids ou de dispositifs d'amortissement hydrauliques (poids mobiles enfermés dans un cylindre rempli de liquide) qui aident à empêcher la torsion de l'arc pendant le tir en absorbant une partie du choc lorsque la corde est relâchée.