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Qu'est ce que la puissance d'une arbalète.

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Comment apprécier la puissance d'une arbalète ?

C'est a dire, quelle est la capacité d'une arbalète à transmettre son énergie à la flèche.

Notion de puissance, poids, énergie

Le monde de la balistique en général est dominé par les mesures anglo-saxonnes. Si, dans celui des armes à feu, l’Europe fait mieux que tirer son épingle du jeu grâce une tradition ininterrompue jusqu’à nos jours, dans l’archerie il faut reconnaître que nous avons laissé la langue de Shakespeare maîtresse des lieux avec des termes que seule la traversée d’une Manche très agitée peut justifier.
Comme de plus, l’emploi coutumier de l’arbalète et de l‘arc se sont transportés outre-Atlantique, certains termes de nos amis canadiens viennent y apporter leur parfum.

Ainsi, pour les poids et donc forces, on parlera de livres (prononcer « pounds ») que l’on écrira « lb » - seuls les Anglais comprendront. En archerie cette notion est la plus part du temps appelée « puissance ». Exemple, une arbalète d’une puissance de 150 lb
S’y ajoute un sous-multiple, le grain, « gr ». C’est tout petit : il en faut environ 15 pour faire 1 gramme. Cette unité est principalement utilisée pour le poids des flèches ou des pointes. Exemple une pointe de 125 gr, une flèche de 400 gr.

Pour les longueurs, ce seront des « pieds » (dire « feet », c’est un pluriel) que l’on écrira « ft ». Nous savons qu’il en faut trois pour faire un « yard » que nos amis canadiens appellent « verge », mais aussi qu’un « pied » fait douze pouces (« inchs »).

Le temps reste heureusement universel et la seconde est « s » pour tous et dure 1/1 166 400 d’une journée normale, quelle que soit la longitude.

Quelques correspondances.

Entre le parfum du passé et la froide modernité métrique à laquelle la Grande Bretagne se rattache peu à peu :

Canada

Grande Bretagne / USA

international

 

 

1 verge

1 yard (yd)

0,9144 m

 

soit 3 pieds

1 pied

1 pied (ft)

30,3 cm

 

soit 12 pouces

1 pouce

1 pouce ('')

2,54 cm

 

divisé en ½, ¼, 1/8, 1/16…

1 livre

1 livre (#) (lb)

453,6 g

 

soit 7 000 grains

 

1 grain (gr)

0,065 g

 

 

 

1 ft / s

0,3 m/s

 

 

 

3,3 ft / s

1m / s

 

 

 

0,225  lb f

1 newton (1 N) 

0,102 kg

 

1 livre (1 pdl)

1 lb (ft / s) 2

0,042 joules

 

 

 

23,7 lb (ft / s) 2

1 joule (1 J)

 

 

 


Enfin quelques notions qu’il est bon de comprendre pour en parler savamment… mais dont on peut se passer pour tirer à l’arbalète.

La puissance de l'arbalète

 Les fabricants nous parlent de « puissance » d’arc et la mesurent en « livres ». Il s’agit de sa « force », tension nécessaire pour le bander « au maximum», que nous traduisons en kilogramme-force dans nos muscles français. On pourrait penser, légalement et commercialement parlant, qu’il serait judicieux de compter en « newton », ce qui multiplierait les chiffres par 4,44, les rendant ainsi plus flatteurs.
La fameuse puissance qu’on nous vante, n’a que peu de chose à voir avec l’efficacité de la flèche ou du carreau, puisque celle-ci dépend de l’énergie (en joule) qui lui a été communiquée au moment de la détente. Or la flèche en vol a dû en céder une partie pour vaincre les frottements lors de sa course sur son support et l’arc lui-même en a réabsorbé une portion en revenant à sa position de repos. Et que dire de la résistance de l’air, plus ou moins bien vaincue par la masse, la vitesse et la forme de la flèche (longueur, empennage, pointe…) ?

La vitesse de la flèche.

 Ah, la vitesse : combinée à la masse et au coefficient de forme du projectile, elle fait tout dans le résultat demandé, allonge de tir et/ou puissance de pénétration !
Elle participe de cette fameuse énergie. Energie potentielle d’abord, que les muscles de l’archer ont emmagasinée dans la courbure de l’arc et que seule la meurtrissure de ses doigts empêche de se transformer en énergie cinétique (la noix de l’arbalète est vraiment un « plus » de ce point de vue).

La détente de l’arc assure le passage de l’une en l’autre et sa corde imprime à la flèche une vitesse dépendant de sa nervosité qui se combine avec la masse de celle-ci pour lui octroyer la fameuse énergie cinétique conforme à la relation :
Ec = ½.m.v2

et pour vous éviter la tentation de vouloir lancer un manche à balais avec l’arc de votre fils, vous penserez à l’égalité des quantités de mouvement que l’on écrira dans notre monde :
masse arc × vitesse corde = masse flèche × vitesse flèche
Pour simplifier, on pensera que la masse en mouvement de l’arc comprend les branches et la corde.
Ces deux égalités nous font percevoir la subtile relation entre masse et vitesse au départ : plus de masse = moins de vitesse et réciproquement.
Mais l’énergie croit plus avec la vitesse qu’avec la masse (pensons aux armes à feu où la vitesse n’a plus de commune mesure avec nos quelques pieds par seconde, le paquet de joules, non plus !). Malheureusement la résistance de l’air qui absorbe cette belle énergie au fil du parcours, croit, elle, avec cette vitesse et une masse plus grande à profil égal, permettra d’en conserver davantage plus longtemps…

Conclusion temporaire :

c’est la vitesse initiale de la flèche qui caractérise le mieux les performances de l’arc ou de l’arbalète, plus que la tension ou la puissance.


Oui, mais la masse de la flèche joue sur la vitesse de départ, direz-vous. Certes, mais le poids, pardon, la masse des flèches varie de ±5 grammes pour une trentaine en moyenne. Alors ?

Transmission de l’énergie.

Au cours d’essais variés, on arrive aux conclusions suivantes :
 lorsque la masse de la flèche passe de 400gr  à 600gr par incrément de 25gr, sa vitesse, à engin identique, décroit de ~2,5% par incrément. On constate alors que la masse ayant augmenté de 50%, la vitesse a diminué de 17,5% et l’énergie, augmenté de 2,1%, passant de 109 J à 111 J. Donc une énergie presque inchangée au prix d’une diminution notable de la vitesse. Nous verrons ce que cela entraîne lors de l’utilisation en chasse ou sur cible.

 

flèche (gr) 

% de vitesse 

vitesse (m/s) 

E (J) 

gain énergie 

400

100%

91,6

109

 

450

95,0%

87,02

110

1,5%

500

90,0%

82,44

110

1,3%

550

85,5%

78,318

109

0,5%

600

82,5%

75,57

111

2,1%


Pour alléger le tableau, un incrément sur deux n’a pas été présenté.

par contre, en utilisant ces mêmes flèches de 400gr sur des arbalètes de conceptions différentes, de même « puissance » ou tension mais de vitesses de sortie s’étageant entre 205ft/s et 302ft/s (soit ~50% d’augmentation), l’énergie passe de 50 J à 109 J, soit 117% de plus !

Arbalète

flèche (gr) 

Décoche en " 

vitesse (ft/s) 

E (J)

gain vitesse 

gain énergie 

 150 Recurve

400

11

205

50,1

 

 

 150 Recurve

400

12

235

65,9

15%

31%

 150 Composé

400

9.5

252

75,7

23%

51%

 150 Composé

400

13

302

108,8   

47%

117%

Mais comment des arbalètes de même tension peuvent-elles délivrer des vitesses si différentes ?
Ici interviennent deux facteurs liés à la construction de l’arme : ce que l’on pourrait appeler sa « nervosité », inversement proportionnelle au temps qu’elle met pour passer de sa position bandée à celle de repos, et la longueur de « décoche », distance entre le point d’armé de la corde et ce même point au repos.


Une nervosité plus grande imprimera à la corde une vitesse de déplacement plus grande et une décoche plus longue propulsera la flèche plus longtemps donc plus efficacement. À titre d’exemple, les deux premières arbalètes du tableau présentent des décoches respectives de 11 et 12 pouces, les suivantes, de 9,5 et 13 pouces et sont compound.

En résumé,

pour une arbalète donnée, dans des limites raisonnables, le poids de la flèche influe peu quant à la quantité d’énergie emmagasinée au départ. Par contre il joue sur sa vitesse et on préfèrera donc des flèches légères sur des gibiers petits et rapides et des flèches plus lourdes sur des gibiers plus importants mais lents, car les flèches auront conservé une quantité de mouvement plus grande à l’impact. De plus l’augmentation de masse du projectile lui permet de conserver une trajectoire plus stable où la résistance de l’air et du vent auront moins d’influence. Mais c’est là un autre domaine où il faudra peut-être entrer un jour.

Dans le choix de votre arbalète, avec un peu d’habitude, la vibration de la corde au repos sous un doigt un peu énergique devrait vous renseigner sur sa nervosité et avec la longueur de décoche vous pourrez avoir une évaluation de la vitesse de départ de la flèche.
Ajoutez à la fameuse puissance usuelle mesurée en lb par le fabricant, le poids de la flèche que vous tenez dans la main et c’est bien le diable si vous n’obtenez pas une estimation assez juste des possibilités de l’ensemble !


Mais rien ne vaut l’expérience de terrain et partez tirer. Vous verrez bien.

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