“小柚子！到妈妈这里来！”赵静召唤自己闺女。　　 丁小柚：“哎！”　　 赵静：“今天妈妈要给你传授一个绝技——化妆术！”　　 丁小柚：“好呀好呀，不过这化妆术是干什么的呀？”　　 赵静：“这个呀，可以改变自己的面容，简而言之，给你换一张脸。”　　 丁小柚：“换脸？这么吓人的吗？！”　　 赵静：“就是让你看起来丑一些，避免太引人注意。”　　 丁小柚：“那我可以不要吗？”　　 赵静：“笨蛋，你这样跑出去是要被人抢了的。这大宋的治安虽说还不错，但它有个前提，我们这些没权没势力的人手上不能有特别好的东西，否则就容易被人抢了。”　　 丁小柚：“我也没什么特别好的东西呀？”　　 赵静：“你自己就是啊，如果碰上寻常的流氓恶霸，我们家的人足以保护你，但是万一碰上个无法无天的豪门子弟，非要把你抢回家去，那可就麻烦了。”　　 丁小柚：“他们这么大胆的吗？”　　 赵静：“到了唐宋时代，那些掌控了权力财富这些公器的权贵，已经忘了对天律的敬畏，有些人心中早就没有天律的痕迹了，为所欲为，毫无忌惮，像我闺女这样好看的女孩儿，被他们看到了说不定就会被抢了。”　　 丁小柚：“那我爸爸揍不死他！”　　 赵静：“真的碰到了我们只好揍他，但是揍了他恐怕我们就要造反了，不过时机还不成熟，现在造反太容易被剿灭了。”　　 丁小柚：“哦。”　　 赵静：“所以妈妈要把你画的丑一些，然后再给你换一身男孩子的衣服，变成个丑小子，就基本上不用担心了，可以跟你爸爸一起出去浪了。”　　 丁小柚：“好吧，变丑就变丑吧。”　　 赵静：“其实没多复杂，就是用颜料把你的肤色弄深一点，再画一个伪装的脸部轮廓——如果仔细看还是能看出原来的轮廓，但是你现在扮成一个丑小子，应该不会有人仔细看你的脸。”　　 丁小柚：“那洗脸它会掉色吗？”　　 赵静：“不会，这颜料是油性的，不怕水，可以用油或者酒把它洗掉。你脸上产生的皮脂也会让它缓慢溶化导致褪色，所以它需要适时补妆，避免被人看出问题。”　　 丁小柚：“可是我不会啊！”　　 赵静：“让你爸爸帮你，他知道怎么弄。”　　 一切准备工作完毕，那么出发。　　 ……　　 丁九：“柚宝！”　　 丁小柚：“哎！”　　 丁九：“别忘了你的任务啊。”　　 丁小柚：“爸爸，你上小学的时候应该也做过这样的任务吧？把你的设计拿来给我抄抄不行吗？”　　 丁九：“我们女娲村的传统，打打杀杀的战斗任务和勾心斗角的外交任务由家长们来做，而生产创造类的工作由小学生自己完成，主要是让你们有学习相关知识的热情，顺带着培养一下创造力。所以，如果是跟宋军相同的装备，我们可以直接拿现成的技术来用，但是我计划发展一种能够压制重骑兵的弩，这就需要你来完成设计。”　　 丁小柚：“这样啊，那好吧。”　　 丁九：“没问题。这几天爸爸在这边没什么事情，马上要下线忙其他的了，你自己玩吧。”　　 丁小柚：“好的。”　　 ……　　 丁小柚：“女娲老师，我们继续上次没有完成的弩箭设计。”　　 女娲老师：“好。今天我们从一个基本规律开始，固体受到力的作用，就会变形，当力消失了，固体的变形也完全消失，恢复最初的形状，这种变形叫弹性变形。”　　 女娲老师给出了一个圆柱体受到轴向拉力的作用伸长而径向缩小的动态过程展示。　　 丁小柚：“可是我好像并没有见过有什么东西会有这么明显的变形。”　　 女娲老师：“因为这个变形其实是被夸大了很多倍的，如果不进行夸大，很多固体的变形根本看不出来。”　　 丁小柚：“哦。”　　 女娲老师：“当拉力增加到某个值，某些材料会屈服于外力，顺从外力发生永久变形，外力消失后，它不再恢复到原来的形状。这种变形叫塑性变形。”　　 女娲老师给出了相应的画面：两个相同的圆柱，上面一个在拉力作用下被拉长，但拉力消失后它没有恢复到最初的长度，它比下面那个长一点。　　 丁小柚：“哦。”　　 女娲老师：“但是另外一些材料它并不会屈服，当拉力超过了它的承受极限，它会断开，这个特性叫脆性。”　　 丁小柚：“哦。”　　 女娲老师：“现在我们回到弩箭的设计。我们的弩用木材制作弓身，用蚕丝或麻绳制作弦。”　　 丁小柚：“那这些材料是塑性的还是脆性的呢？”　　 女娲老师：“这些材料它在受到外力作用的时候并不会发生塑性变形，但是它们也不是脆性的。”　　 丁小柚：“啊？”　　 女娲老师：“这些材料都来自生物体，它们的成分和构造很复杂，受力超过极限时产生的行为也比较复杂。不过这些不重要，因为我们使用它的时候，总是要避免它们受力超过承受极限，所以它是塑性还是脆性都没问题。我们把问题简化，弓身我们认为它是弹性的；弦也进行理想化处理：弦在轴向是刚性的——拉力不会使它伸长；弦在径向是柔软的——它的弯曲不消耗能量。”　　 丁小柚：“如果不简化呢？”　　 女娲老师：“不简化的话，一些不重要的内容会对我们的分析形成障碍，比如发射的时候弓身并没有释放出全部弹性能量都用来推动箭的前进，而是有一部分能量变成了热；又比如弦和空气作用也损失掉了一些能量。”　　 丁小柚：“好像是挺复杂的。”　　 女娲老师：“但是这些因素其实并不会产生太大的影响，我们进行简化并不会严重偏离正确结果；还有一个因是你现在还小，对这类问题接触的比较少，还不适合处理复杂的问题。”　　 丁小柚：“哦。”　　 女娲老师：“用弩箭的战斗动作，可以分解成以下几个阶段：上弦、发射后箭飞行一段距离、击中目标破坏护甲造成伤害。　　 “如果按照成年男性平均数据——双手的力量大约等于体重为80公斤，他用脚踩住脚踏用双手上弦，大约可以提供200j的能量。”　　 丁小柚：“这200j是如何算的呢？”　　 女娲老师：“我们假定上弦需要把弦拉动50厘米，并且开始的力为0，而最后的力为80公斤。”　　 丁小柚：“如果不去挑选力气更大的人，有没有办法更高呢？”　　 女娲老师：“有的，利用腿的力量。腿的力量大约可以支撑二倍的体重，也就是说，成年男子的腿大约可以提供160公斤的力量。他躺在地上，用绕过腰部或肩部的绳索系住的钩子钩住弦，屈膝后用双脚踏住弩担，然后两腿用力蹬直给弩上弦可以提供400j的能量。”　　 丁小柚：“这400j的能量足够了吗？”　　 女娲老师：“别着急。当机括松开，弓拉动弦，带动箭向前。于是当箭飞出时，弓的末端和弦都在动，它们也获得了动能，所以箭也无法获得弓的全部储能。”　　 丁小柚：“那么降低弓和弦的质量，可以增加箭的动能对吧？”　　 女娲老师：“这里面有矛盾的地方：首先它们有强度需求，必须有足够尺寸来确保强度；其次，弓身作为弹性体，它的储能极限是和质量成正比的。我们只能把弓身做成中间粗两端细的形状，尽量让整个弓身同时到达储能极限，再考虑强度和结构方面的需求——弓身末端还需要提供弦的固定和调整构造。”　　 丁小柚：“哦。”　　 女娲老师：“根据你的任务，箭需要飞100米然后射中目标，它的飞行过程会和空气作用损失掉一部分动能。”　　 丁小柚：“那它会损失多少动能呢？”　　 女娲老师：“这和它的速度、形状、表面特性有关。速度越快，空气阻力越大，动能损失越快；形状细长圆滑空气阻力小；表面光滑空气阻力小。”　　 丁小柚：“这个动能损失能计算出来吗？”　　 女娲老师：“女娲老师可以计算箭飞行中每个位置的状态，但是这个计算只适合于计算机，不适合于人类。”　　 丁小柚：“啊？”　　 女娲老师：“别急。我们也可以不去计算它损失了多少动能，但是我们可以测量它飞了100米还剩下多少动能。”　　 丁小柚：“怎么测？在大宋有能够测量这个速度的仪器吗？”　　 女娲老师：“我们让箭射中一个沙袋。这个沙袋用柔软的绳索悬挂着，箭射中沙袋，则推动一个指针，根据指针转过的角度，我们得到了沙袋摆动的高度，根据这个高度和已知的沙袋和箭质量，我们可以计算出沙袋被射中后沙袋和箭的动能。”　　 丁小柚：“这就是箭剩下的动能吗？我觉得不太对。”　　 女娲老师：“这并不是箭的动能。我们根据沙袋和箭的动能计算出它们的动量，再根据动量守恒，我们称量出箭的质量，就可以计算出箭射中沙袋前的速度，再用这个速度和箭的质量计算箭的动能。”　　 丁小柚：“对哟，好像还挺简单。”　　 女娲老师：“我们今天就学这么多，明天我们研究不同形状构造的箭的行为。”