古代武器中的物理学(12)

方向沿着所转圆圈的切线方向，其中为离转轴(人体的中轴线)的距离，而为转动的角速度。由于离转轴的距离可以超越人的臂长，因此在角速度足够大时将抛射物释放，可以获得人类直接抛掷所达不到的线速度。图6中是一种简易的抛石器，绳子中间有个皮窝，用来兜住石子。握住绳子一端，用食指扣住另一端的环，转动；在合适的时机，放平食指松开绳子一端，石子依惯性飞出。

图6 一种简易的用绳子制作的抛石器
4 弹射武器
人类还生活在树上的时候就认识到弹性的威力了，被自身压弯的树枝反弹回来抽在身上是很疼的。实际上，猿猴都知道利用树枝的弹性登高跃远。将一截柔软的树枝弯曲后用绳子绷紧，就做成了一件最原始的冷兵器——弓，可以把一根细杆儿——箭，发射出去。箭字，从竹，箭从前是用竹子、树枝做的(笔者小时候玩的弓，射出去的箭是高粱秆的梢。箭要直)，后来前端有了金属制的箭镞。相比于人直接投出去的投枪或者石块，弓箭首要追求的是增加射程。此外，弓携带、使用方便，一只弓可以配备多只箭，必要时箭还可以放弃不理。
弓是抛射兵器中最古老的一种弹射武器。弓由富有弹性的弓臂和柔韧的弓弦构成，拉弦张弓过程中积聚的力量可在瞬间释放。实际上，在古代的弓结构中，因为缺乏高弹性的材料做弓弦，弹力主要由弓臂(弓把和弓片)提供。最原始的制弓材料是木材，紫杉木、白蜡木、榆木、山榆、桑木、红槭等都是较好的选择，万不得已也有用竹子的。后来，为了提高弓臂的弹力，又出现了复合弓，以混合的木材或骨头构成的细长片制造。这种层压物可以制造出极具威力的弓。现代的弓多是用轻质金属合金、炭纤维混合制造的，也是复合弓。
最简单的弓用手直接拉开，因此考验的是射箭者的力气，强健者能开七十多公斤的强弓。为了克服手的力量不足的问题，有人将弓改为平射，用腰部开弓(belly-bow)。人类在使用弓的过程中不断对其改进，因此出现了很多弓的变种，比如弩。弩有很多优点，加了扳机的弩其待发射状态可以长时间保持，可以用双手开弓。弩身是横置的，可以将箭矢装于“臂”上的箭槽内，因此弩的射程远，更有准头。弩可以连发。1986年出土于湖北荆州的战国连发弩，矢匣中装有二十根左右短箭，每次发射两根。弩如今还是反恐斗争中的利器。