筒の全長をL,息の矢を押し出す力をF,矢の質量をm,矢の初速をvとします。
矢と筒の摩擦,空気抵抗は無視できると仮定します。
筒の中の矢は飛び出すまで一定の力Fで押されているので,ほぼ等加速度運動となります。
息の矢を押し出す力Fがする仕事と矢の運動エネルギーは等しくなるので,FL=1/2×mv^2となります。
だから,矢の運動エネルギーは筒の全長Lに比例します。
つまり,Lが2倍になれば矢の運動エネルギーも2倍になります。
FL=1/2×mv^2から,v^2=2FL/m
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これから,v=√2FL/m
2F/mは定数なので,矢の初速vは筒の全長Lの二乗根に比例します。
つまり,Lが2倍になれば矢の初速vは約1.41倍になります。
要約すると,筒の全長が長い方が威力があります。