Forme d'arc

En tir à l'arc , la forme de l' arc est généralement considérée comme la vue de côté. C'est le produit de la relation complexe des contraintes matérielles , conçue par un archer. Cette forme, vue des branches, est conçue pour tenir compte des matériaux de construction, des performances requises et de l'utilisation prévue de l'arc.

Il existe de nombreux types d'arcs différents. Cependant, la plupart se répartissent en trois catégories principales : les arcs droits, les arcs recourbés et les arcs à poulies . Les arcs droits et les arcs recourbés sont considérés comme des arcs traditionnels. Si une branche est « droite », sa longueur effective reste la même lorsque l'arc est tendu. C'est-à-dire que la corde va directement à l'encoche en position tendue (brassée). Les matériaux doivent résister à ces contraintes, stocker l'énergie et restituer rapidement cette énergie de manière efficace. De nombreux arcs, en particulier les arcs traditionnels autoporteurs , sont fabriqués approximativement droits en vue de profil. Les arcs longs utilisés par les archers anglais au Moyen Âge lors de batailles telles que celles de Crécy et d'Azincourt étaient des arcs à branches droites. Un arc recourbé a des pointes qui se courbent en s'éloignant de l'archer lorsque l'arc est tendu. Selon une définition, la différence entre les arcs recourbés et les autres arcs est que la corde touche une section de la branche lorsque l'arc est tendu. Les arcs recourbés fabriqués à partir de matériaux composites étaient utilisés, entre autres, par les Perses , les Parthes , les Scythes , les Hyksos , les Hongrois , les Bulgares , les Huns , les Turcs , les Mongols et les Chinois .

Si une branche est « droite », sa longueur effective reste la même lorsque l'arc est tendu. C'est-à-dire que la corde va directement à l'encoche en position tendue (brassée). Lorsque la branche est recourbée (extrémité de la branche éloignée de l'archer), la corde touche la branche avant d'atteindre l'encoche. La longueur effective de la branche, lorsque l'arc commence à tirer, est donc plus courte. Cependant, lorsque l'arc est tendu, la recourbe se « déroule », la branche devient effectivement plus longue et l'avantage mécanique de l'archer augmente. En revanche, des contraintes s'accumulent dans les matériaux des branches. Le ventre de l'arc (le plus proche de l'archer) est en compression, le dos (le plus éloigné de l'archer) est en tension et la ligne entre les deux est en cisaillement.

Les matériaux doivent résister à ces contraintes, stocker l'énergie et restituer rapidement cette énergie de manière efficace. La quantité d'énergie stockée est déterminée par les contraintes subies et la forme de la branche, de la position non tendue à la position tendue (considérée comme précontrainte), puis déformée davantage jusqu'à la pleine tension lorsque la flèche se déroule. Ces principes de base de changement d'avantage mécanique, pour stocker efficacement plus d'énergie et la restituer pour accélérer la flèche, étaient clairement compris dans l'Antiquité, comme le montrent les exemples qui suivent.

De nombreux arcs, en particulier les arcs traditionnels , sont fabriqués à peu près droits en vue de profil. On les appelle généralement droits, malgré les courbes mineures du bois naturel et la « courbure » ou la courbure qu'un arc en bois prend après utilisation. Lorsque l'archer commence à tendre, l'avantage mécanique est à son maximum et les branches de l'arc ne sont précontraintes qu'en position tendue ; par conséquent, le poids de traction est au minimum. Cependant, le poids de traction augmente rapidement car l'avantage mécanique diminue (considérez que la corde tire de plus en plus directement sur les branches) et les contraintes s'accumulent dans les branches. Par conséquent, le poids de traction « s'accumule » (augmente très rapidement). Au moment de la libération, l'inverse se produit, la flèche est accélérée par une force maximale, et cette force diminue rapidement. Par conséquent, la flèche doit être suffisamment robuste pour résister à une telle accélération et, comme la corde peut décélérer, il est possible que la flèche quitte la corde prématurément, ce qui est inefficace.

Les arcs longs utilisés par les archers anglais au Moyen Âge lors des batailles de Crécy et d'Azincourt étaient des arcs à branches droites, généralement en if et dotés d'une forte puissance de traction, utilisés en masse. Les flèches étaient également longues et lourdes.

Un arc recourbé a des pointes qui s'inclinent vers l'avant lorsque l'arc n'est pas tendu. Par définition, la différence entre un arc recourbé et les autres arcs est que la corde touche une section de la branche lorsque l'arc est tendu. Un arc recourbé stocke plus d'énergie et délivre de l'énergie plus efficacement qu'un arc à branches droites équivalent, ce qui donne une plus grande quantité d'énergie et de vitesse à la flèche. Un arc recourbé permettra un arc plus court que l'arc à branches droites simple pour une énergie de flèche donnée et cette forme était souvent préférée par les archers dans des environnements où les armes longues pouvaient être encombrantes, comme dans les broussailles et les terrains forestiers, ou à cheval .

Les branches recourbées exercent également une plus grande pression sur les matériaux utilisés pour fabriquer l'arc, et elles peuvent faire plus de bruit lors du tir. Les branches recourbées extrêmes rendent l'arc instable lorsqu'il est enfilé. Un arc recourbé non enfilé peut avoir une forme déroutante et de nombreuses armes amérindiennes , lorsqu'elles ont été séparées de leurs propriétaires et cultures d'origine, ont été enfilées à l'envers et détruites lors des tentatives de tir.

L'expression non qualifiée « arc classique » ou simplement « un arc classique » dans les cercles de tir à l'arc moderne fait généralement référence à un arc classique moderne typique, tel qu'utilisé par les archers aux Jeux olympiques et dans de nombreux autres événements compétitifs.

Un arc reflex est un arc dont les branches sont courbées ou recourbées et qui se détournent de l'archer sur toute leur longueur. Lorsqu'il n'est pas tendu, toute la longueur de l'arc se courbe vers l'avant à partir du ventre (loin de l'archer), ressemblant à un « C » ; cela différencie un arc reflex d'un arc recourbé dans lequel seules les parties extérieures des branches se détournent de l'archer. Les courbes soumettent les matériaux de l'arc à une plus grande contrainte, ce qui permet à un arc plutôt court d'avoir une puissance de traction élevée et une grande longueur de traction. Cela permet à un arc nettement plus court qu'un arc recourbé ou un arc long de tirer avec la même vitesse et la même puissance, voire plus. Ils sont devenus l'arme classique des archers à cheval qui ont conquis à plusieurs reprises une grande partie de l'Asie et de l'Europe ; leur profil court par rapport aux arcs plus longs les rendait idéaux pour une utilisation à cheval. Cependant, les matériaux et la fabrication doivent être de haute qualité.

Les arcs en matériaux traditionnels avec une réflexivité importante sont presque tous des arcs composites , constitués des trois couches classiques de corne, de bois et de tendon ; ils sont généralement fabriqués en forme recourbée. Les arcs composites à réflexivité élevée sont encore utilisés en Corée et étaient courants dans le tir à l'arc traditionnel turc et indien . Les arcs à réflexivité élevée peuvent dans certains cas nécessiter des méthodes de haubanage et de cordage spéciales ou des outils tels qu'une planche de haubanage.

Un arc courbé est un arc dont les bras sont courbés ou recourbés aux extrémités pour se tourner vers l'archer. Cette forme d'arc réduit la tension sur l'arc lorsqu'il est utilisé, et l'arc peut être sous aucune tension du tout lorsqu'il est tendu, de sorte qu'il peut être maintenu prêt à être utilisé immédiatement à tout moment. Cela réduit également l'énergie stockée dans l'arc et la vitesse de la flèche . Cette forme est rarement utilisée dans les arcs modernes ou historiques, mais était occasionnellement utilisée par des groupes tels que les Mohaves qui n'avaient pas facilement accès à du bois d'arc de bonne qualité. Cela leur permettait de fabriquer des armes de chasse efficaces à partir du matériau de mauvaise qualité disponible. Un arc courbé est visible dans une peinture rupestre du plateau du Tassili au Sahara.

Un arc à déflexion est un arc dont les branches sont courbées ou recourbées à la base, pour se tourner vers l'archer lorsqu'il n'est pas tendu. Cette forme d'arc réduit la tension sur les membres et également l'énergie stockée par l'arme. La plupart des arcs recourbés modernes sont construits avec un certain degré de déflexion. Il a été utilisé occasionnellement dans les arcs traditionnels, par exemple pour fabriquer un arc qui ressemble à un arc à corne traditionnel sans utiliser de corne réelle.

L' arc à poulies , à ne pas confondre avec un arc composite, est un arc moderne qui utilise un système de levier, généralement composé de câbles et de poulies, pour plier les branches. Les branches d'un arc à poulies sont beaucoup plus rigides que celles d'un arc classique ou d'un arc long. Cette rigidité des branches rend l'arc à poulies plus économe en énergie que les autres arcs, en conjonction avec les poulies/cames. L'arc à poulies typique a sa corde appliquée à des poulies (cames), et l'une ou les deux poulies ont un ou plusieurs câbles attachés à la branche opposée. Lorsque la corde est tirée vers l'arrière, la corde fait tourner les poulies. Lorsque l'étirement commence, l'archer a un avantage mécanique réduit, mais pendant l'étirement, lorsque les cames de poulie tournent et que l'archer obtient un avantage mécanique sur les branches qui se plient, plus d'énergie est stockée, par rapport aux autres arcs.

Les arcs se rétrécissent généralement de la poignée à la pointe. La forme conique réduit la masse de la branche externe et dissipe les contraintes sur la branche ; cela augmente la vitesse à laquelle les pointes se déplacent, ce qui propulse les flèches plus rapidement. Les formes peuvent être optimisées pour divers objectifs, notamment la vitesse maximale de la flèche ; les détails font l'objet de recherches actives.

Les arcs étroits se rétrécissent normalement de manière uniforme. Cependant, la conicité des arcs plats varie. Les branches de travail des arcs « à palette » conservent une largeur sur presque toute la longueur de la branche, les arcs « pyramidaux » se rétrécissent uniformément de la poignée à une pointe étroite, et les arcs « de style Holmegaard » restent sur toute leur largeur jusqu'aux deux tiers environ de la longueur de la branche, puis se rétrécissent brusquement. Les arcs « Tour Eiffel » se rétrécissent brusquement, mais en douceur, jusqu'à une pointe extérieure très étroite.

La section transversale optimale de la section de courbure d'une branche d'arc est rectangulaire , et presque tous les arcs modernes ont de telles branches. Cependant, de nombreux arcs traditionnels, peut-être la plupart, ont eu une section transversale plus proche du cercle, toutes les variantes possibles étant utilisées à un moment donné. Les définitions actuelles de l' arc long traditionnel nécessitent des approximations d'une section transversale en forme de D.