IL PARADOSSO DEL DOPPIO ELASTICO
Filippo Anglani, 14.11.2007
E’ da quando abbiamo condotto le prove in piscina a Silvi (Ottobre 2006) che ci ripenso.
Le domande sono:
- Possibile che i fucili in legno doppio elastico abbiano praticamente tutti ottenuto prestazioni paragonabili se non in alcuni casi inferiori al monoelastico per eccellenza e cioè il Mr. Carbon?
- Come mai il raddoppio della potenza installata non ha sortito un proporzionale aumento delle prestazioni?
- Davvero il guida asta integrale è responsabile della dissipazione di una così grossa percentuale dell’energia disponibile?
- Come mai il Proto-Roller di Pakkio invece ha avuto un risultato eccezionale, se paragonato agli altri?
Come al solito, per risolvere un problema preferisco usare un approccio deterministico e la teoria alla base della trattazione deve essere sempre supportata dalla sperimentazione.
Ho pertanto condotto una serie di prove in vasca, filmando tutti i risultati con la videocamera ed analizzando i vari fotogrammi (1/25 di sec) su una scala metrica posta sulla parete posteriore della vasca. Così facendo su un certo numero di prove (almeno 3 per ogni tipo di configurazione di fucile) si possono ottenere le velocità istantanee delle aste alle varie distanze (es. a 2, 3, 4, 5 metri dalla punta del fucile) e quindi le energie cinetiche (conoscendo il peso dell’asta).
Si procede così: il primo fotogramma si scarta (poiché è molto difficile che coincida con l’istante in cui si preme il grilletto) dal secondo in poi si conta la distanza che ha percorso l’asta e si divide per il tempo (quindi 1/25 sec): si ottiene così la velocità dell’asta a quella distanza. Si ripete per “n” prove e si ottiene un diagramma delle velocità.
Una delle cose più interessanti che è emersa è la seguente e la scrivo in maiuscolo:
CON GLI ARBALETE ESISTONO DELLE VELOCITÀ LIMITE CHE NON SI POSSONO SUPERARE, CHE DIPENDONO IN ORDINE DI PRIORITA’:
- DAL PESO DELL'ASTA;
- DALLA LUNGHEZZA DELL’ATTREZZO;
- DAL TIPO DI PROPULSIONE (ELASTICO)
MA NON DIPENDONO DAL CARICO APPLICATO.
A SECONDA DELL’ASTA QUINDI SI RAGGIUNGE UNA VELOCITÀ (E QUINDI ANCHE UNA ENERGIA CINETICA) CHE NON VARIA….. ANCHE SE SI RADDOPPIA O TRIPLICA LA POTENZA INSTALLATA.
Ecco perché i fucili in legno con asta da 6,5 mm ma con doppio elastico hanno le stesse prestazioni del Mr. Carbon. Con asta da 6,5 mm è inutile caricare ulteriormente di potenza l’attrezzo perché la stessa non verrà restituita all’asta, si raggiunge un valore limite dopodiché l’eccesso sarà dissipato in perdite idrodinamiche (a questo punto IL CONTRIBUTO DEL GUIDA ASTA PUO’ CONSIDERARSI TRASCURABILE).
Ho fatto delle prove, cominciando con un fucile in legno da 75 cm, doppio elastico ed asta da 6 mm. Se si toglie un elastico il diagramma delle velocità è praticamente lo stesso.
E’ il paradosso dello stuzzicadenti lanciato da una fionda molto potente: non raggiungerà mai l’energia cinetica di un chiodo in metallo e tutto l’eccesso di potenza verrà dissipato. Non c’è il guida asta nella fionda.
Questo, nel fucile, è responsabile di una perdita del 5% che è data dalla posizione delle gomme qualora queste dovessero essere inclinate rispetto all’asse del fusto. Con gomme parallele all’asta questa percentuale si riduce ulteriormente sino ad un valore trascurabile.
Sono passato quindi ad un’asta da 6,5 mm con singolo e doppio elastico: anche qui le differenze delle velocità sono minime e tali da non giustificare il raddoppio del carico applicato.
Ho applicato adesso un terzo elastico al 75 (NB occorre avere un’asta con le tacche): stessi valori IDENTICI del doppio; l’asta ha raggiunto la sua velocità limite e ci posso mettere anche 4 elastici la situazione non cambierà…..
Per far cambiare qualcosa devo….. AUMENTARE LA MASSA DELL’ASTA (O CAMBIARE LA LUNGHEZZA DELL’ATTREZZO QUINDI PASSARE AD UN FUCILE PIU’ LUNGO).
Ecco la soluzione: il doppio elastico ha senso se l’asta è più pesante: infatti posso arrivare alla sua velocità limite (che comunque non supererò e che è più o meno uguale al quella del caso precedente, cioè per il 75 circa 25 m/sec a 2 metri di distanza) ma essendo la stessa più pesante avrò maggiore energia cinetica e quindi maggiore… GITTATA e PENETRAZIONE.
Doppio elastico sì quindi ma con ASTA da 7 mm. Sono partito dal fucile 60 sino al 106 e tutte le prove condotte portano allo stesso risultato.
Per il MiniminiFilo (60 doppio elastico) è bastato aumentare la massa dell’asta (passando da 90 a 96 cm di lunghezza) per vedere modificare drammaticamente (in meglio) le prestazioni. A questo punto so già cosa otterrei utilizzando su questo fucile un’asta da 7 mm (ma non ne ho trovate).
Potete fare anche voi una prova: mettete 1, 2, 3 o 4 elastici al vostro fucile in legno e sparate sulla tanica di sabbia con l'asta da 6,5 mm..... avrete in TUTTI i casi la stessa penetrazione del tiro fatto con un solo elastico (o al limite appena un po’ maggiore ma davvero appena, tale da non giustificare l’aumento anzi il raddoppio o il triplicare del carico).
Cioè l’ASTA, responsabile dell’80% della balistica del tiro con l’arbalete, raggiunge la sua velocità limite e poi non va oltre.
In altre parole se si vuole davvero vedere la differenza con il doppio elastico, occorre mettere l'asta da 7 mm che sarà ugualmente veloce (soprattutto nella parte finale del tiro) ma molto più penetrante.
A questo punto il paragone con il fucile monoelastico non ha più senso.
Tutti i fucili in legno doppio elastico del Raduno di Bluworld dell’Ottobre 2006 avevano le aste da 6,5 mm.
Quindi l’unica comparazione che si può fare è prendere un ottimo fucile di legno con mono elastico circolare e asta da 6,5 mm e compararlo con il Mr. Carbon (stessa lunghezza stesso monoelastico stessa asta). Vedremo che quest'ultimo ha prestazioni migliori perchè il progetto ha ottimizzato e minimizzato tutte le perdite. Altre comparazioni non si possono fare; se mettiamo il doppio elastico e asta da 7 mm sull’arbalete di legno stiamo parlando di un altro fucile, magari più potente ma anche più pesante e meno brandeggiabile.
C’è però una cosa che cambia usando il doppio elastico, ed è l’accelerazione dell’asta.
Mi spiego, con la formula di Newton F = m x a
Se raddoppio la forza F (doppio elastico) a parità di massa dell’asta m raddoppia l’accelerazione a (non la velocità).
Cioè per arrivare da 0 alla velocità max, supponiamo 27 m/sec, in un caso ci metto, ad esempio 1/10 di secondo e nell’altro caso ci metto la metà del tempo cioè 5 centesimi di secondo, però alla fine arrivo sempre a 27 m/sec.
Con il doppio elastico l’asta arriva PIU’ RAPIDAMENTE alla velocità limite ma non la supera.
Procedendo per logica, ci spieghiamo come mai i fucili oceanici abbiano un'asta da 8-9 mm e 4 o più elastici: devono far viaggiare l’asta sempre ad una velocità accettabile (se il valore è inferiore a 20 m/sec può essere schivata facilmente da pesci molto rapidi). Però con quella massa avrà una gittata ed una penetrazione tremenda.
Attenzione: non basta mettere un altro elastico su un qualunque fucile, lo stesso deve NASCERE con la MASSA adeguata a reggere il carico altrimenti avremo un’altra, ulteriore delusione….e buona parte dell’energia utile sarà dissipata perché assorbita dal rinculo.
Il caso del Proto-Roller
Non ho fatto prove e quindi non ho l’evidenza sperimentale (e non ho seguito il roller in piscina a Silvi); mi aiuterò con la teoria: Le velocità degli arbalete come ho già detto sono date (oltre che dalla massa dell’asta) dalla forma dell’attrezzo e dal tipo di propulsione, quindi dalla lunghezza del tratto utile di estensione dell’elastico; quindi a parità di carico F fucili più lunghi consentiranno velocità maggiori perché maggiore è il tratto di allungamento dell’elastico. Come faccio a far aumentare la velocità oltre il limite dato dalla costruzione dell’attrezzo? Devo AUMENTARE il tratto utile di estensione… cioè dovrei mettere IN SERIE gli elastici…(non in PARALLELO come nel doppio) cioè dovrei fare un ROLLER… dove gli elastici sono “uno dopo l’altro” (cioè uno solo ma molto più lungo). In tal modo posso superare la velocità limite data dalla lunghezza del fucile ed andare oltre. Ma quanto oltre?
Questo non lo so e non credo che il roller possa superare le velocità dei pneumatici (ma non ho, ripeto, evidenza). Supera però la velocità della costruzione “tradizionale”.
Il caso del Pneumatico
Ma perché, allora, la velocità limite dell’arbalete è, diciamo, 27 m/sec mentre quella del MAMBA è di circa 37 m/sec? Inoltre le aste dei pneumatici sono più leggere! (quella lunga 125 cm diametro 7 mm pesa 380 grammi, quella dell’arbalete 106 lunga 140 cm diametro 7 mm pesa 450 grammi).
Il fucile ad aria (bontà sua) ha una modalità di rilascio dell’energia che è diversa; l’espansione improvvisa dell’aria è più simile ad un’esplosione controllata e sopratutto la quantità di energia rilasciata è maggiore (circa 230 [Joule] per un 110 ad aria, contro i circa 170 [Joule] del 106 doppio elastico); quindi pur se le aste hanno massa minore, la velocità è maggiore se paragonata a quella dell’arbalete [cvd].
Se volete una analogìa, dovete pensare al paragone fra una bella balestra ed un cannoncino che spara un arpione per la pesca del pesce spada….. a parità di massa del dardo, credo sia chiaro.
Chissà se si potesse utilizzare una bombola ad alta pressione (che so, 200 atm)….. magari vedremmo che la velocità dell’asta da 7 mm supera i 40 m/sec…. O forse no….
Ma io credo che il limite fisico sia quello…..!
