Fin dove spingono gli elastici ?

[Stefano Soriano]

Per i "soliti" curiosi che si arrovellano in mille strane domande sulla balistica, propongo una letturina che poterbbe tornare utile in altre discussioni

 

http://ulisse.sissa..../Ucau110109d001

 

Chissà chi sono questi curiosi :ajo:

[MarioB]

Purtroppo ho partorito la mia precedente risposta nell'arco di tempo che ha visto il solerte Mario aggiungere ben tre risposte ... ma scrivere e riscrivere 'sto popò di roba tra un'occhiata e l'altra ai compiti della bimba non mi è stato facile

 

Come ti capisco!!!

[Skillo]

La conicizzazione è diretta conseguenza dell'onda di pressione perché l'onda di pressione rappresenta proprio il ritorno elastico di forma. Inoltre non è in relazione con l'accelerazione ma la sua velocità di propagazione è, invece, in relazione con il fattore di allungamento e con la velocità di propagazione del suono nell'elastomero.

Ma la conicizzazione non si manifesta solo al di sopra di certe accelerazioni?

Dici che se ho un elastico sufficientemente lungo posso veder manifestare la conicità semplicemente aspettando che la velocità dell'estremo libero raggiunga un certo valore? E' questo che intendi? Mi lascia perplesso ...

Mi sembrerebbe (....erebbe) più logico immaginare che sia proprio l'accelerazione la discriminante principale perché col solito elastico chilometrico potrei non vederla manifestarsi nemmeno a velocità elevatissime perché raggiunte ad accelerazioni che non danno modo alla gomma di contrarsi in modo abbastanza difforme da essere individuabile.

[MarioB]

.......

 

Questa situazione è interessante anche perché, mentre in gomme naturali il fenomeno della dispersione è modesto in quanto gli effetti della viscosità interna sono moderati, in gomme sintetiche, in cui l’isteresi è più marcata, la dispersione è così accentuata che si osservano differenti porzioni di elastico viaggiare a velocità apprezzabilmente differenti da altre. Anche questo fenomeno è stato saltuariamente riportato da alcuni pescatori in apnea particolarmente attenti come una “contrazione pulsata”.

 

Anche qui, penso, tu ti riferisca a quei grafici sulla contrazione libera che avevo fatto sui megatex.

Personalmente immagino che questi "rimbalzi pulsati" possono rendersi responsabili, non solo di dispersioni abbastanza consistenti ( ciò che ho definito nelle pagine prcedenti, sicuramente in modo inappropriato da un punto di vista fisico, "riarrangiamento/decadimento energetico" ) ma anche di quel fenomeno che ormai abbiamo definito "distacco accidentale dell'ogiva". Tale distacco potrebbe, in altri termini, essere non del tutto accidentale, ma direi "casuale" nel senso che un'onda di rimbalzo potrebbe rallentare di quel tanto ( proprio negli ultimi cm di corsa elastici) la porzione terminale dell'elastico in modo tale da far staccare l'ogiva dal suo punto di vincolo. La mia è comunque una pura ipotesi suffragata semplicemente dal "nulla" !!!

 

 

Personalmente non l'ho potuto verificare sperimentalmente."

 

Su questo punto mi ero soffermato più volte a pensare al perchè i miei grafici mettevano in evidenza un fenomeno che i tuoi non mettevano. Ho sempre considerato la cosa come un mio possibile errore. Ma alla luce di quello che stiamo dicendo il tutto invece potrebbe avere un senso ed un perchè. Una mia "mezza spiegazione" ... me la sono data, attribuendo il fatto ai diversi metodi di misura usati. Nel mio caso ho usato un sistema, diciamo così, diretto: ho misurato, cioè, la velocità del capo libero terminale dell'elastico con un "sensore" posto direttamente su di esso. Nel tuo sistema la misurazione passa, invece, attraverso l'intermediazione di una sagola/sensore che permette di generare il segnale da leggere.

Ecco, la spiegazione potrebbe stare proprio nella sagola, ossia nel fatto che l'interposizione della sagola marcata non permette di osservare il fenomeno perchè "assorbito" in qualche modo da essa. E' l'unica spiegazione logica che mi è venuta in mente. Altrimenti rimane l'ipotesi che i miei grafici siano viziati da qualche errore.

 

 

 

 

Una domanda secca sul punto 3:

E' possibile che la Vmax sia raggiunta prima di fine contrazione indipendentemente dal distacco (accidentale o meno ) dell'ogiva e dell'allungamento residuo a fine contrazione ?

 

Partiamo dalla fine. Una risposta secca alla domanda secca: of course! Ma ciò non toglie che ti sbagli (a metà) sul fatto arba vs roller. Perdonami, non ti voglio dare troppi indizi.

 

Passiamo alla contrazione pulsata.

Quando ho scritto quelle righe avevo solo ricevuto da te una mail riguardante il fatto che tu avevi riscontrato questo problema e mi ero fatto immediatamente l'idea che tu avessi rilevato quel fenomeno che mi era noto ma che non avevo mai potuto rilevare.

Oggi so, in realtà, di aver scritto una bella sciocchezza!

Infatti ora conosco sia il tuo grafico sia le immagini del tuo apparato sperimentale. Premetto che la spiegazione che dai dello smorzamento della contrazione pulsata nel mio sistema è assolutamente plausibile. La realtà delle cose è che né il mio sistema, né il tuo possono rilevare la contrazione pulsata perché entrambe misurano la velocità del terminale dell'elastico.

Quello che vedi nei tuoi grafici, con una certa probabilità è un altro fenomeno dovuto... all'apparecchiatura.

 

Tornando ai vari pacchetti di onde: l'elastico, specie se molto stirato e in particolar modo se "addizionato" con fillers e carbon black, tende a generare "cristallizazioni" locali la cui fusione (durante la contrazione) è responsabile della isteresi, ma anche del fatto che la velocità del suono, in quei punti è differente dal resto del mezzo perché localmente è differente il modulo di Young.

 

Ripeto: questa discussione è diventata troppo tecnica e la sensazione di friggere aria mi pare davvero alta...

[MarioB]

La conicizzazione è diretta conseguenza dell'onda di pressione perché l'onda di pressione rappresenta proprio il ritorno elastico di forma. Inoltre non è in relazione con l'accelerazione ma la sua velocità di propagazione è, invece, in relazione con il fattore di allungamento e con la velocità di propagazione del suono nell'elastomero.

Ma la conicizzazione non si manifesta solo al di sopra di certe accelerazioni?

Dici che se ho un elastico sufficientemente lungo posso veder manifestare la conicità semplicemente aspettando che la velocità dell'estremo libero raggiunga un certo valore? E' questo che intendi? Mi lascia perplesso ...

Mi sembrerebbe (....erebbe) più logico immaginare che sia proprio l'accelerazione la discriminante principale perché col solito elastico chilometrico potrei non vederla manifestarsi nemmeno a velocità elevatissime perché raggiunte ad accelerazioni che non danno modo alla gomma di contrarsi in modo abbastanza difforme da essere individuabile.

 

Il problema credo stia nel fatto che non (ti?) sia abbastanza chiaro cosa sono queste onde... e sinceramente non è banale spiegarlo.

L'elastico potrebbe essere lungo quanto vuoi. per farla facile ipotizziamo sempre un allungamento non eccessivo e quindi che non si formino fenomeni di dispersione etc...

L'estremo libero raggiunge immediatamente la sua velocità limite appena lo rilasci (a meno di un breve transitorio dovuto essenzialmente alla sua inerzia) e si divide in una porzione rilassata e una no... da subito! Non confondere la "individuabilità" della conicizzazione in relazione alla lunghezza dell'elastico con il fenomeno corretto di conicizzazione localizzata che rappresenta lo spostamento del fronte d'onda di deformazione.

[Stefano Soriano]

...

 

Partiamo dalla fine. Una risposta secca alla domanda secca: of course! Ma ciò non toglie che ti sbagli (a metà) sul fatto arba vs roller. Perdonami, non ti voglio dare troppi indizi.

 

Passiamo alla contrazione pulsata.

Quando ho scritto quelle righe avevo solo ricevuto da te una mail riguardante il fatto che tu avevi riscontrato questo problema e mi ero fatto immediatamente l'idea che tu avessi rilevato quel fenomeno che mi era noto ma che non avevo mai potuto rilevare.

Oggi so, in realtà, di aver scritto una bella sciocchezza!

Infatti ora conosco sia il tuo grafico sia le immagini del tuo apparato sperimentale. Premetto che la spiegazione che dai dello smorzamento della contrazione pulsata nel mio sistema è assolutamente plausibile. La realtà delle cose è che né il mio sistema, né il tuo possono rilevare la contrazione pulsata perché entrambe misurano la velocità del terminale dell'elastico.

Quello che vedi nei tuoi grafici, con una certa probabilità è un altro fenomeno dovuto... all'apparecchiatura.

 

 

La questione "roller vs arba" secondo me ormai ha poco senso. Nè i roller, nè gli arba classici devono più dimostrare niente uno nei confronti dell'altro.

Ognuno, diciamo, gioca il suo ruolo con le sue caratteristiche.

Più che altro rimane da capire come ognuno di loro riesce a sfruttare al meglio delle propie possibilità i limiti intrinseci agli elastici ( che appaiono essere il vero limite).

penso però di intuire a cosa ti riferisci quando parli di errore a "metà" ... ed è proprio per questo che sono nati i "roller derivati". :whistling:

 

 

 

Più che altro mi incuriosisce a questo punto sapere a cosa attribuisci quei grafici "pulsati" alla luce del fatto che escludi, come mi sembra di capire, il mero errore di misurazione e la contrazione pulsata. Evidentemente, conoscendo adesso sia i grafici che il sistema di misurazione, hai capito a cosa il fenomeno è riferibile !

Sarebbe interessante saperlo anche alla luce del fatto che il fenomeno si è realizzato ( o almeno è particolarmente evidente) solo con gli elastici privi di carico ed in acqua.

 

Hai però introdotto un altro "enigma" : perchè la contrazione pulsata non potrebbe essere visibile ( misurabile ) all'estremo libero dell'elastico?

Se la contrazione pulsata determina dei repentini cambiamenti di velocità ( accelerazioni/decelerazioni) perchè l'estremità libera dell'elastico non dovrebbe risentirne specie in ambiente acquoso ? Posso capire in aria, dove per inerzia, il capo libero proseguirebbe più o meno alla stessa velocità fino alla successiva pulsazione, ma in acqua ?

[MarioB]

penso però di intuire a cosa ti riferisci quando parli di errore a "metà" ... ed è proprio per questo che sono nati i "roller derivati". :whistling:

 

YES

 

Più che altro mi incuriosisce a questo punto sapere a cosa attribuisci quei grafici "pulsati" alla luce del fatto che escludi, come mi sembra di capire, il mero errore di misurazione e la contrazione pulsata. Evidentemente, conoscendo adesso sia i grafici che il sistema di misurazione, hai capito a cosa il fenomeno è riferibile !

Sarebbe interessante saperlo anche alla luce del fatto che il fenomeno si è realizzato ( o almeno è particolarmente evidente) solo con gli elastici privi di carico ed in acqua.

 

Non ho detto che conosco l'origine delle oscillazioni che sono presenti su quei tracciati, ma che c'è una certa probabilità che siano legati alla strumentazione. Un esempio - e solo a titolo di esempio - può essere quello dell'oscillazione del capo libero. Se un sistema di analisi rileva la posizione del capo libero come se questa fosse l'ombra dell'elastico proiettata su un foglio di carta e se il capo libero oscilla, l'elastico risulterebbe ora più corto ora più lungo a seconda della oscillazione. Questo in 2D lo farebbe apparire ora più veloce ora più lento. Questo perchè la sonda rileva la posizione direttamente del capo libero, ma in 2D. In un sistema in cui la velocità è misurata indirettamente, come quello che uso io, una oscillazione di questo tipo potrebbe non essere neppure rilevata, ma inglobata come una velocità addizionale a seconda della frequenza della oscillazione.

 

So, invece, quasi per certo che i nostri sistemi non possono rilevare il fenomeno dei pacchetti a velocità differenti.

 

Hai però introdotto un altro "enigma" : perchè la contrazione pulsata non potrebbe essere visibile ( misurabile ) all'estremo libero dell'elastico?

Se la contrazione pulsata determina dei repentini cambiamenti di velocità ( accelerazioni/decelerazioni) perchè l'estremità libera dell'elastico non dovrebbe risentirne specie in ambiente acquoso ? Posso capire in aria, dove per inerzia, il capo libero proseguirebbe più o meno alla stessa velocità fino alla successiva pulsazione, ma in acqua ?

 

Perché la contrazione pulsata non esiste. Semplicemente io ho creduto che tu descrivessi con il termine contrazione pulsata un fenomeno differente che, però, non puoi rilevare. Un po' come la "tua" combustione controllata che è il tuo personalissimo (ed efficace) modo di descrivere qualcosa che nella sua origine fisica ha ben poco a che fare con la combustione controllata. Il fatto è che nelle varie porzioni dell'elastico la deformazione può viaggiare a velocità differenti. La velocità dell'estremo libero non è modulata da questi pacchetti.

[Skillo]

..........................................................

L'elastico potrebbe essere lungo quanto vuoi. per farla facile ipotizziamo sempre un allungamento non eccessivo e quindi che non si formino fenomeni di dispersione etc...

L'estremo libero raggiunge immediatamente la sua velocità limite appena lo rilasci (a meno di un breve transitorio dovuto essenzialmente alla sua inerzia) e si divide in una porzione rilassata e una no... da subito! Non confondere la "individuabilità" della conicizzazione in relazione alla lunghezza dell'elastico con il fenomeno corretto di conicizzazione localizzata che rappresenta lo spostamento del fronte d'onda di deformazione.

 

Scusa Mario, ma credo che facendo riferimento all'elastico che accelera piano noi si pensi a due casi differenti: tu ad un elastico poco allungato e io (e forse anche Fabry) ad un elastico allungato convenientemente ma con un carico che gli impedisca di accelerare a sufficienza e che lo faccia ricadere nel caso delle gomme da palestra. Magari questo caso non è fisicamente possibile ma a me riesce di immaginarmelo, quindi "vedo" la gomma arrivare a velocità altissime, perché figlie di bastante allungamento e abbondante corsa, ma con un accorciamento così uniforme da escludere deformazioni non uniformi. Una specie di "combustione controllata", tanto per continuare ad usare terminologia poco consona

E' sempre il mio solito ragionamento: se ad un estremo puoi ottenere accorciamento "da palestra", quindi senza conicizzazione, e all'altro estremo puoi "liberare" un capo ottenendo il massimo della conicizzazione, viene logico pensare che ci siano tutti i casi intermedi e quindi che la conicizzazione possa manifestarsi solo da una certa accelerazione in poi.

[Stefano Soriano]

penso però di intuire a cosa ti riferisci quando parli di errore a "metà" ... ed è proprio per questo che sono nati i "roller derivati". :whistling:

 

YES

 

Più che altro mi incuriosisce a questo punto sapere a cosa attribuisci quei grafici "pulsati" alla luce del fatto che escludi, come mi sembra di capire, il mero errore di misurazione e la contrazione pulsata. Evidentemente, conoscendo adesso sia i grafici che il sistema di misurazione, hai capito a cosa il fenomeno è riferibile !

Sarebbe interessante saperlo anche alla luce del fatto che il fenomeno si è realizzato ( o almeno è particolarmente evidente) solo con gli elastici privi di carico ed in acqua.

 

Non ho detto che conosco l'origine delle oscillazioni che sono presenti su quei tracciati, ma che c'è una certa probabilità che siano legati alla strumentazione. Un esempio - e solo a titolo di esempio - può essere quello dell'oscillazione del capo libero. Se un sistema di analisi rileva la posizione del capo libero come se questa fosse l'ombra dell'elastico proiettata su un foglio di carta e se il capo libero oscilla, l'elastico risulterebbe ora più corto ora più lungo a seconda della oscillazione. Questo in 2D lo farebbe apparire ora più veloce ora più lento. Questo perchè la sonda rileva la posizione direttamente del capo libero, ma in 2D. In un sistema in cui la velocità è misurata indirettamente, come quello che uso io, una oscillazione di questo tipo potrebbe non essere neppure rilevata, ma inglobata come una velocità addizionale a seconda della frequenza della oscillazione.

 

So, invece, quasi per certo che i nostri sistemi non possono rilevare il fenomeno dei pacchetti a velocità differenti.

 

Hai però introdotto un altro "enigma" : perchè la contrazione pulsata non potrebbe essere visibile ( misurabile ) all'estremo libero dell'elastico?

Se la contrazione pulsata determina dei repentini cambiamenti di velocità ( accelerazioni/decelerazioni) perchè l'estremità libera dell'elastico non dovrebbe risentirne specie in ambiente acquoso ? Posso capire in aria, dove per inerzia, il capo libero proseguirebbe più o meno alla stessa velocità fino alla successiva pulsazione, ma in acqua ?

 

Perché la contrazione pulsata non esiste. Semplicemente io ho creduto che tu descrivessi con il termine contrazione pulsata un fenomeno differente che, però, non puoi rilevare. Un po' come la "tua" combustione controllata che è il tuo personalissimo (ed efficace) modo di descrivere qualcosa che nella sua origine fisica ha ben poco a che fare con la combustione controllata. Il fatto è che nelle varie porzioni dell'elastico la deformazione può viaggiare a velocità differenti. La velocità dell'estremo libero non è modulata da questi pacchetti.

 

Grazie delle risposte, Mario. Sempre precise e puntuali.

Anch'io avevo pensato alla tua stessa ipotesi sull'origine dei miei grafici.

 

Cito dal mio sito ( http://www.stefano-soriano.it/arbaffertus/balistica_subacquea/contrazione_acqua.htm ):

 

Personalmente non saprei con certezza, ma mi sento di avanzare due ipotesi:

1. L'elastico più spesso tende a muoversi in acqua in modo sinuoso (serpenteggia) per cui, essendo il sensore di velocità posizionato dentro la boccola dell'elastico, potrebbe esserci una misurazione "distorta" della velocità. Ritengo tale ipotesi la meno probabile, anche perchè, a rigore di logica, l'elastico più sottile dovrebbe soffrire in modo maggiore di tale fenomeno. Ma la logica in acqua non sempre è valida !

 

Quando pubblicai quei grafici, mi sembra che non conoscevo nemmeno il fenomeno della propagazione dell'onda di pressione e dell'instabilità dinamica dell'elastomero dovuta all'impatto delle stessa onda sul capo vincolato. Infatti avevo attribuito le cause di quel grafico ad altro.

Però devo dire che la "contrazione pulsata" era la spiegazione che mi convinceva di più sia per logica che per spiegazione fisica !!!

 

Ora tu escludi che ciò sia possibile. La cosa, a dire il vero, mi incuriosisce ulteriormente. Quasi ... quasi rimetto su l'attrezzatura per qualche test di verifica ( tempo permettendo ) !!!

 

Così al limite se ti serve qualche numero " al volo " per il tuo nuovo lavoro, vedo se ti posso essere utile in qualche maniera !!

Ciao

[MarioB]

@Skillo. Siccome avevi scritto capo libero avevo interpretato che ti riferissi ad una contrazione libera. Per il resto faccio fatica a capire il concetto che vuoi estrimere. Se ci manteniamo prossimi a quello che avviene in un fucile, forse ci intendiamo meglio.

 

@Stefano. Se hai la possibilità, prova a fare le misure con due tubi uno a sezione più generosa e uno meno. Vedi se questo amplifica o meno le oscillazioni del tracciato di velocità. Potresti tentare una ripresa ad alta velocità, ma per certi fenomeni ci vorrebbero almeno 2000fps. Nuovi test sono sempre ben acceti da tutti.

 

Adesso scappo per la gara di tiro di Brescia. Ciao

[Stefano Soriano]

@Stefano. Se hai la possibilità, prova a fare le misure con due tubi uno a sezione più generosa e uno meno. Vedi se questo amplifica o meno le oscillazioni del tracciato di velocità. Potresti tentare una ripresa ad alta velocità, ma per certi fenomeni ci vorrebbero almeno 2000fps. Nuovi test sono sempre ben acceti da tutti.

 

Adesso scappo per la gara di tiro di Brescia. Ciao

 

Farò di più !!! :whistling:

Poi ti (vi) faccio sapere. In bocca al lupo per la gara !

[Skillo]

@Skillo. Siccome avevi scritto capo libero avevo interpretato che ti riferissi ad una contrazione libera. Per il resto faccio fatica a capire il concetto che vuoi estrimere. Se ci manteniamo prossimi a quello che avviene in un fucile, forse ci intendiamo meglio.

 

...................................................................................

 

Hai ragione ma se mi limito a quello ho bell'e chiuso la questione perché continua a parermi aria fritta. Ma in fondo ... perché no?

[Stefano Soriano]

Ho avuto un pò di tempo per fare due misurazioni.

 

Innanzitutto il discorso della sospetta contrazione "pulsata", misurata con la mia strumentazione, non ha ricevuto nè una conferma nè una smentita.

Mi spiego.

Anche oggi ho ri-osservato il fenomeno anche usando una nuova strumentazione rispetto a quella di quasi 2 anni fa ( mizzica come passa il tempo ...).

Il tubo ( notizia utile per Mario) era di 28 mm di diametro contro i 40 di quello precedente. L'elastico usato era un 16 mm , 26 cm legatura legatura al 300%. Come quello di 2 anni fa.

Ho effettuato 2 test in aria ( per la verità 3, uno non è andato a buon fine ) e 4 in acqua.

Stavolta il fenomeno mi è parso meno accentuato in acqua, ma altrettanto evidente in aria.

 

A questo punto penso che l'origine delle strane "pulsazioni" osservate siano la rappresentazione grafica del limite di misura della mia strumentazione: 5 cm di campione sono, cioè, il limite a cui posso arrivare con una buona approssimazione. Oltre questo valore intervengono dei fenomeni che non riesco a chiarire e che probabilmente sono dovuti, in gran parte, all'utilizzo di strumentazione per nulla professionale.

 

Ma come si dice dalle mie parti : " Kista è a zita ! " ( Questa è la fidanzata )

 

Le conferme riguardano, invece, l'andamento della velocità di contrazione del capo libero di un elastico non sottoposto a carico.

In aria succede quello che sapevamo: Vmax subito e poi velocità costante fino a fine corsa.

 

In acqua si osserva, invece, la Vmax prima di fine corsa e quindi un tratto discendente fino alla posizione di riposo.

 

Ora mi chiedo: se tale comportamento, in acqua, si realizza per un elastico senza carico perchè non dobbiamo ritenere che si possa realizzare altrettanto facilmente anche con un carico applicato ?

 

In fondo la tendenza naturale dell'elastico in acqua sarebbe proprio quella: raggiungere la Vma x prima di fine corsa !!

 

I test di oggi:

 

http://www.stefano-soriano.it/arbaffertus/varie/nuovi_test.jpg

Modificato Novembre 20, 2011 da Stefano Soriano

[Charlie]

non so se vado OT ma segnalo questo video in cui viene sviscerato lo stesso argomento -più o meno- per quanto riguarda le fionde, mettendo a paragone elastici a spessore costante ed elastici rastremati.

che ne pensate?

[zavorra]

...

 

Ora mi chiedo: se tale comportamento, in acqua, si realizza per un elastico senza carico perchè non dobbiamo ritenere che si possa realizzare altrettanto facilmente anche con un carico applicato ?

...

 

Stefano,

 

come mai non hai ancora fatto una prova con un carico applicato all'elastico?

 

Z