Les différents types d’arc

L'arc droit, ou Longbow

Appelé aussi grand arc, ou longbow, il découle directement de l’arc occidental médiéval. C’était l’arme des archers des Flandres ou du Pays de Galles. C’est le plus primitif et le moins performant.

Il est caractérisé par le fait que, à la différence des arcs récurves, la corde ne touche les branches qu’aux  points de son accroche, les poupées.

Il peut comporter une fenêtre d’arc, qui va supporter la flèche,  ou non. Dans ce dernier cas, qui correspond aux modèles les plus traditionnels, la flèche repose sur la main d’arc du tireur.

Sur ce type d’arc, la force exercée par le tireur est (quasi) proportionnelle à la traction (figure 1). Le tireur, en armant son arc, accumule de l’énergie, l’énergie potentielle, qui, du point de vue de la physique, correspond à la surface colorée en rouge entre la courbe et l’axe de la longueur (étirement). Au moment de la décoche, cette énergie est transmise à la flèche sous forme de vitesse.

Le projectile acquiert alors son énergie cinétique, égale à la moitié du produit de sa masse par le carré de sa vitesse. Les vitesses initiales sont de l’ordre de 50 à 60 mètres par seconde.

Figure 1

L'arc de cavalerie (horsebow)

L’arc de cavalerie (horsebow) est celui qui a permis aux peuples de cavaliers (huns, mongols, tartares,…) de conquérir des empires entre la fin de l’empire romain d’occident et la banalisation des armes à feu.

Il ne comporte pas de fenêtre d’arc, la flèche repose donc sur la main d’arc du tireur.

Il était fabriqué par collage de matériaux différents, ce qui est la caractéristique d’un arc composite. Aux matériaux traditionnels (bois, corne, tendons) s’ajoutent aujourd’hui des matériaux et des colles modernes.

Il fait partie des arcs récurves, caractérisés par le fait que la corde s’enroule partiellement aux extrémités de l’arc lorsque l’arc est bandé.

Dans ce type d’arc, la tension n’est pas linéaire. En effet, au début de l’armement, l’arc se comporte comme s’il était plus court, les points de contact entre la corde et les branches étant rapprochés l’un de l’autre. Au fur et à mesure que la traction est exercée sur la corde, la contre-courbure se « déroule », ce qui fait que l’arc se comporte comme s’il s’allongeait. Il devient donc de moins en moins raide (figure 2).

De ce fait la courbe de tension n’est plus linéaire (figure 3). L’énergie potentielle qui correspond à la surface colorée en rouge est supérieure pour la même force à la même allonge par rapport à un arc droit. D’où pour un poids de flèche égal une vitesse supérieure, de l’ordre de 60 à 70 mètres par seconde.

Figure 2
Figure 3

L'arc de chasse

L’arc de chasse est celui qui est pour partie à l’origine du renouveau de la chasse à l’arc aux Etats-Unis, notamment avec Fred Bear, en parallèle avec le flatbow (ou longbow) américain, utilisé par Howard Hill.

Il comporte une fenêtre d’arc sur laquelle la flèche repose. Il peut être démontable ou monobloc.

Il est fabriqué par collage de matériaux différents, ce qui est la caractéristique d’un arc composite. Aux matériaux traditionnels (bois) s’ajoutent aujourd’hui des matériaux modernes, comme la fibre de verre, les matériaux composites et le carbone.

Il fait partie des arcs récurves, caractérisés par le fait que la corde s’enroule partiellement aux extrémités de l’arc lorsque l’arc est bandé.

Dans ce type d’arc, la tension n’est pas linéaire. En effet, au début de l’armement, l’arc se comporte comme s’il était plus court, les points de contact entre la corde et les branches étant rapprochés l’un de l’autre. Au fur et à mesure que la traction est exercée sur la corde, la contre-courbure se « déroule », ce qui fait que l’arc se comporte comme s’il s’allongeait. Il devient donc de moins en moins raide (figure 2).

De ce fait la courbe de tension n’est plus linéaire (figure 3). L’énergie potentielle qui correspond à la surface colorée en rouge est supérieure pour la même force à la même allonge par rapport à un arc droit. D’où pour un poids de flèche égal une vitesse supérieure, de l’ordre de 60 à 70 mètres par seconde.

L'arc classique, avec ou sans viseur

L’arc classique est l’arc utilisé pour le Tir à l’Arc Extérieur, il est connu du grand public comme étant l’arme des tireurs des Jeux Olympiques.

Il est composé d’une poignée sur laquelle sont montées des branches amovibles. Il comporte une fenêtre d’arc dans laquelle est adapté un repose-flèche. Selon les disciplines, on peut lui adjoindre un certain nombre d’accessoires (stabilisateurs, clicker, viseur,…).

Il fait partie des arcs récurves, caractérisés par le fait que la corde s’enroule partiellement aux extrémités de l’arc lorsque l’arc est bandé.

Dans ce type d’arc, la tension n’est pas linéaire. En effet, au début de l’armement, l’arc se comporte comme s’il était plus court, les points de contact entre la corde et les branches étant rapprochés l’un de l’autre. Au fur et à mesure que la traction est exercée sur la corde, la contre-courbure se « déroule », ce qui fait que l’arc se comporte comme s’il s’allongeait. Il devient donc de moins en moins raide (figure 2).

De ce fait la courbe de tension n’est plus linéaire (figure 3). L’énergie potentielle qui correspond à la surface colorée en rouge est supérieure pour la même force à la même allonge par rapport à un arc droit. D’où pour un poids de flèche égal une vitesse supérieure, de l’ordre de 60 à 70 mètres par seconde

L'arc à poulies (compound)

L’arc à poulies (compound) est le dernier né de la technologie de l’archerie. Inventé dans les années 1970 aux Etats-Unis, il a depuis conquis le monde entier, jusqu’au pays où le tir à l’arc est une tradition millénaire et toujours moderne, le Bhoutan: on a en effet vu le roi du Bhoutan utiliser un arc à poulies lors des tirs cérémoniels nationaux. Il est utilisé dans toutes les disciplines et pour la chasse à l’arc, dans laquelle sa vitesse de flèche très élevée constitue un avantage important. Il comporte une fenêtre d’arc sur laquelle est monté un repose-flèche. Il supporte selon les disciplines un nombre limité ou plus important d’accessoires (stabilisateurs, viseur, décocheur,…). C’est le seul arc qu’on ne démonte pas ou dont on n’enlève pas la corde pour le stocker. En effet, les tensions très importantes appliquées aux câbles et à la corde nécessitent pour son démontage l’utilisation d’un outil spécifique (presse à arc).

1) L’effet « poulie »
Il est basé sur le principe du palan (figure 4) :
Si on tire sur la corde d’une certaine longueur, le poids monte de la moitié de cette longueur. Si maintenant on prend un arc trop puissant pour être armé directement et qu’on lui place des poulies centrée (figure 5), on aura dans ce cas un effet de palan qui permettra de l’armer, mais la courbe sera linéaire comme pour l’arc droit, à ceci près que pour une allonge donnée, l’arc aura moins ployé lors de l’armement, ce qui implique qu’il reviendra plus vite à sa position de départ.

La corde, elle, faisant le même chemin, la vitesse obtenue sera plus grande. En d’autres termes la démultiplication utilisée à l’armement se traduira à la décoche par une multiplication du mouvement.

2) L’effet de came
Abordons maintenant le second effet : les poulies sont décentrées, ce sont des cames. Elles vont donc faire varier la distance entre la corde et l’extrémité des branches de l’arc (figure 6).

Au départ, l’arc est presque à sa vraie longueur, il est donc très raide. Au fur et à mesure de l’armement, les poulies en tournant éloignent la corde des extrémités de l’arc. Tout se passe comme si l’arc s’allongeait, mais à la fin de la rotation des poulies, il est de nouveau très « court » et de ce fait très raide; la corde est de nouveau très dure à tirer: c’est le « mur ».

La courbe d’armement sera celle de la figure 7: le point où la force de traction est maximum n’est plus situé à l’étirement maximum comme sur les deux précédents types d’arcs et le tireur à son allonge ne retient qu’une partie de cette force. Mais l’énergie potentielle accumulée à l’armement (la surface colorée en rouge) est nettement supérieure. Ces arcs permettent d’atteindre des vitesses de flèche de plus de 100 mètres par seconde.

Figure 4
Figure 5
Figure 6
Figure 7