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arbalete classico vs pneumatico e roller e devivati


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L’urto è anelastico e il fusto trascina la mano nel suo moto proseguendo nel suo rinculo… fino a che non compare tutto il braccio, la spalla, il tiratore che si sveglia e decide di reagire al rinculo fermando il fucile.

La forza che il tiratore oppone alla massa rinculante “integrata” nel tempo della durata di questo “contatto” è eguale e opposta alla quantità di moto ceduta dal fusto al tiratore. E’ questa parte del fenomeno che è responsabile del rinculo “percepito” dal tiratore.

Non a caso parlo di forza, ovvero di accelerazione. Noi distinguiamo proprio questa differenza dovuta solo ad una porzione del rinculo: quella conseguente all’impatto e alla nostra reazione. Non è una parte trascurabile!

 

L'idea che mi sono fatto è che le differenze di ordine fisico del roller ( tempo di balistica interna più lungo, elastici che in parte avanzano verso il tiratore, stop degli elastici in testata etc ) si traducano in reazioni biomeccaniche molto diverse nel caso del roller rispetto al doppio, anche a parità di quantità di moto della stessa asta.

 

Quindi guardare il rinculo solo dal punto di vista fisico, anche se di notevole importanza, significa guardare solo una faccia della medaglia.

 

[…]

 

La tabella 1 riassume i tempi di latenza dei riflessi di vari gruppi muscolari dell'arto superiore ( quello che ci interessano ) : sono tutti tra i 29 ed i 37 msec.

 

In altre parole : prima dei 30 msec il nostro braccio non ha la possibilità di contrastare attivamente il rinculo.

L'unico contrasto che può opporre ( che comunque non è poco ) è la propria massa vincolata al resto del corpo.

 

A conferma di quanto proponevo qualche pagina indietro...

 

Da Wikipedia:

This perception of recoil is related to the acceleration associated with a particular gun. The actual recoil is associated with the momentum of a gun, the momentum being the product of the mass of the gun times the reverse velocity of the gun. A heavier gun, that is a gun with more mass, will manifest the momentum by exhibiting a lessened acceleration, and, generally, result in a lessened perception of recoil.

 

Sono assolutamente d'accordo con la tua affermazione che ho evidenziato in blu.

 

A te altre considerazioni, se vuoi.

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Beh Mario, direi che siamo arrivati ad un punto fermo con delle basi sia fisiche che biomeccaniche.

 

Tiriamo dunque delle conclusioni.

 

Siamo partiti dal modello “doppio 70” vs “roller 100”: uguale massa, stessa asta, stessa velocità di eiezione dell’asta.

In queste condizioni la quantità di moto (e quindi l’impulso) dei due fucili abbiamo visto essere la stessa (abbiamo trascurato per semplificazione il contributo, pur essenziale, degli elastici).

 

Se dovessimo far coincidere il rinculo con la sola quantità di moto (o con l’impulso) si potrebbe dire che il roller ed il doppio rinculano uguali.

 

L’esperienza comune ci dice però che il roller rincula meno.

E’ solo un’allucinazione di gruppo :D o vi è altro?

 

Dal modello del roller e del doppio che abbiamo proposto è emersa, però, un’importante verità: pur avendo la stessa quantità di moto, il roller tende ad avere tempi di balistica interna più lunghi, rispetto al doppio. Ciò determina (nel primissimo tratto di balistica esterna del nostro modello) un piccolo vantaggio del doppio; dopo di che tale vantaggio si esaurisce ed il roller sopravanza l’equivalente doppio grazie alla sua corsa più lunga.

 

Dal modello è emerso, pertanto, che il roller raggiunge la velocità terminale (supposta uguale al doppio) in un tempo lievemente più lungo: in altre parole accelera in modo più progressivo ( la cosìddetta “combustione controllata”).

 

Da un punto di vista fisico (correggimi se sbaglio) l’impulso è uguale, ma deriva da forze diverse applicate in tempi diversi .

 

Qui dobbiamo traslare il discorso alla biomeccanica.

 

Mario da Wikipedia ci ha ricordato che : “This perception of recoil is related to the acceleration associated with a particular gun” (La percezione del rinculo è correlata all’accelerazione di un determinato fucile).

 

Qui entra pertanto in gioco un altro parametro fisico con importantissimi ripercussione biomeccaniche: l’accelerazione che subisce il fucile rinculando. Ossia la variazione di velocità nell’unità di tempo.

 

Pensiamo sempre al nostro modello: all’inizio dello sparo roller e doppio hanno velocità zero.

A fine sparo abbiamo ipotizzato che la velocità raggiunta è la stessa. La variazione di velocità è la stessa ( e poichè le masse sono state ipotizzate uguali) la quantità di moto è la stessa.

Ma il roller ha una balistica interna che dura di più.

Pertanto la variazione di velocità, avviene in un tempo maggiore: l’accelerazione durante la balistica interna del roller è MINORE, ma la velocità finale raggiunta è la stessa.

 

Tale diversa accelerazione è correlabile ad una diversa risposta biomeccanica : la stimolazione di particolari recettori distribuiti nei muscoli e nei tendini (ma anche in altri distretti) è differente nei due casi. Abbiamo visto, ad esempio, che i fusi neuromuscolari sono recettori dipendenti dalla velocità e dall’intensità di applicazione dello stimolo. In altre parole una brusca variazione di velocità, innesca un certo tipo di reazione biomeccanica mentre una variazione di velocità più graduale ( anche se la velocità finale è la stessa) innesca una reazione biomeccanica diversa.

 

Ciò costituisce le basi biomeccaniche non solo della diversa percezione del rinculo, ma (di conseguenza) di una diversa interazione tiratore/fucile.

 

La catena degli eventi diventa la seguente:

Diversa accelerazione del fucile anche a parità di quantità di moto ---> diversa stimolazione recettoriale ---> diversa risposta biomeccanica ---> diversa percezione del rinculo ---> diversi effetti sulla balistica interna (almeno da un certo tempo in poi : orientativamente direi circa 30 msec ).

 

A parità di masse e di velocità finale dell’asta, il roller genererà sempre una minore sensazione di rinculo perchè ha una minore accelerazione nell’unità di tempo.

 

Per diminuire la sensazione di rinculo esistono quindi solo due vie:

 

1 ) aumentare la massa del fucile in proporzione a quella dell’asta. In tal modo, la conservaione della quantità di moto, si ha con una parallela diminuzione della velocità finale di rinculo del fucile.

L’accelerazione del fucile diminuisce perchè si riduce la velocità finale di rinculo del fucile.

 

2) aumentare i tempi di balistica interna del fucile con una “combustione controllata”. In tal modo l’accelerazione del fucile diminuisce perchè aumenta il tempo in cui varia la velocità (Accelerazione = Velocità / Tempo )

 

In altre parole per comprendere bene come percepiamo la sensazione di rinculo dobbiamo valutare non solo l’energia cinetica trasmessa al fucile e la velocità finale impressa al fucile durante il rinculo, ma anche l’accelerazione con cui questo fenomeno avviene.

 

Pagine addietro avevo fatto l’esempio del giocatore di bocce che lancia una palla dolcemente con la mano o con un calcio a piedi nudi: magari può far raggiungere alla palla la stessa velocità con i due lanci, ma visto che l’accelerazione nei due casi è diversa, gli effetti biomeccanici saranno completamente diversi arrivando nel caso del calcio a possibili fratture del piede a causa della diversa interazione palla/piede.

 

Nel fucile succede la stessa cosa: la percezione del diverso rinculo non è solo una questione di pura “sensazione”, ma ha un preciso significato biologico di preservazione dell'integrità fisica: un rinculo che da fastidio è un rinculo che fa “male” a qualche struttura biologica ( sia essa un tendine, un muscolo o un’articolazione).

 

Concludendo: gli arba tradizionali sono obbligati a seguire la prima via per ridurre il rinculo (aumentare la massa, poichè non possono modulare la balistica interna), il roller le può usare entrambe, cercando i giusti compromessi .

 

Ma .... ma in tutto questo discorso ci siamo dimenticati ( volontariamente ) di un altro personaggio: gli elastici e la loro massa.

Sono loro che introducono un ulteriore elemento di controllo del rinculo cui il roller e i roller derivati possono accedere a differenza degli arba tradizionali : la contrazione degli elastici in senso inverso al moto dell’asta.

 

Tale elemento non è affatto secondatio e specialmente sui roller-derivati svolge un ruolo di primo piano.

 

Ma qui entriamo in un capitolo ancora più complesso.

Modificato da Stefano Soriano
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bene,.... da questo arriviamo anche alla deduzione di come e quando le pulegge girano. E' pur vero che la loro rotazione dipende dal tipo, e per tipo intendo, il loro diametro esterno, il diametro del foro, se dotate di cuscinetto o no, dalla loro idrodinamicità, dalla loro idoneità a carichi statici iniziali, etc,.....Ma comunque in via generale si può considerare che le pulegge per iniziare a ruotare non aspettano l'arrivo del fronte di contrazione e che esse ruotino in maniera disomogenea a tratti ( e probabilmente in maniera disomogenea anche fra destra e sinistra, a meno che non siano solidali con l'alberino e questo sia montato su cuscinetti). Quindi la puleggia si comporta con l'estatico così come si comporterebbe con una corda qualsiasi; le cause di disturbo rotazionale sono quelle sopra descritte e non l'elastico; il fronte di contrazione non gira attorno alla puleggia, e se ne crea un secondo sotto il fusto. D'altronde affermare che la puleggia ruota con eccessivo ritardo, significa dire che il roller per metà della sua balistica interna ha la stessa accelerazione e stesso rinculo percepito di un arba normal,...... e non mi pare che sia così !!!

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La velocità del suono nella gomma si puó assumere tra 150 m/s e 300 m/s.

Quindi il ritardo della rotazione in un roller 90 sarà di 3-6 ms.

Con 500 N sul grilletto un'asta di 400g (1300x7mm) parte von un'accelerazione pari a circa 1250 m/s2 (non considerando la massa della gomma e dell'ogiva, attrito...).

Quindi l'ogiva ha fatto tra 5 e 20 mm quando la puleggia inizia a girare.

Modificato da raimund
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Come si contrae la gomma non contrasta con il fatto che la puleggia inizi a girare.

La porzione di gomma sopra e la porzione di gomma sotto sono un sistema in equilibrio.

Per quanto la contrazione sopra avvenga nella parte di gomma vicino alla tacca il sistema non

è più in equilibrio e ovviamente inizia a ricercare un nuovo punto di equilibrio delle forze.

Equilibrio che non troverà più ed in base agli attriti avremo la parte inferiore avrà sempre più forza di quella

superiore che trascina l'asta.

Se cosi non fosse perchè mettere i cuscinetti?

I miei primi roller avevano pulegge ad attrito radente molto rudimantali...lo stesso fucile ( in tutto) con una puleggia

a rulli era decisamente più performante, significava che la porzione inferiore della gomma partecipava e quindi la pula ruotava

fin da subito!

 

Onestamente che la porzione inferiore diminuisca il rinculo lo si evince anche dai grafici di Mario.

Va bene che si facciano ipotesi a parametri bloccati ma considerare il rinculo di un roller senza considerare

l'azione delle gomme inferiori mi sembra decisamente sbagliato.

 

Oreste

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La velocità del suono nella gomma si puó assumere tra 150 m/s e 300 m/s.

Quindi il ritardo della rotazione in un roller 90 sarà di 3-6 ms.

Con 500 N sul grilletto un'asta di 400g (1300x7mm) parte von un'accelerazione pari a circa 1250 m/s2 (non considerando la massa della gomma e dell'ogiva, attrito...).

Quindi l'ogiva ha fatto tra 5 e 20 mm quando la puleggia inizia a girare.

 

Ciao Raimund. Grazie per aver fatto il calcolo che mi ero annoiato a fare (forse perché... per esperienza... credevo non fosse necessario...).

 

Vi chiedo scusa, ma non avrò tempo né stasera né domani. Conto di rispondervi o domani sera o sabato.

 

Fondamentalmente ritengo che il tuo calcolo sia errato... sin dai presupposti. Sperimentalmente nel settore pesca sub, abbiamo alcuni indizi che non può essere così. Nel rallenty del potenziatore di Dapiran o Y-system si vede che la perturbazione compie 50 cm in circa 10ms (ovvero viaggia a 50 m/s).

 

Inoltre le misure di densità svolte da me sui megatex di Itio davano circa una densità di circa 930Kg/m3 e un modulo di elasticità di circa 1.57 MPa che, svolti i calcoletti, farebbe propendere per una velocità di 41 m/s

 

Dal lato "scienza ufficiale":

- Vermorel (2007) misura una densità di 990 kg/m3 e un modulo di 1.50 Mpa e una velocità di 39 m/s affermando "Indeed the rubber band is an interesting system for the study of dynamic buckling because the characteristic speedof sound in rubber is moderate (about 40 m/s)... ma poi sperimentalemente (se non ricordo male) misura circa 50 m/s per il fronte dell'impulso.

 

- Altro sudio (da leggere: lo troverai bellissimo! Un must!) Mason (1963) Misurano la velocità di avanzamento dell'impulso a varie fattori di allungamento tra 50 m/s e 90 m/s.

 

- Ancora Bogoslovov e Roland (2007) misurano, se non ricordo male, velocità di propagazione dell'ordine dei 60 m/s.

 

Non sono precisissimo nelle citazioni perché non ho sottomano gli articoli ma solo delle brevi note che avevo preso io. Ma se vuoi ti darò i riferimenti precisi. Anzi se lavori in un centro universitario, ti chiederei "notizie" di un articolo in merito a questo argomento che io non sono riuscito a reperire...

 

Tutti questi dati e quello che io ho desunto dal video ad alta velocità di Dapiran (ti darò tutti i riferimenti in seguito) concordano e concordano con i dati sperimentali che con Stefano avevamo ricavato qualche anno fa.

 

Stando a questi indizi sperimentali, per un 105 (arrotondiamo a 100) abbiamo un tempo pari a 1/40 = 25 ms che è compatibile con il drop della accelerazione registata da me nel rinculo del roller.

 

Buona serata e a risentirci nei prossimi giorni.

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Onestamente che la porzione inferiore diminuisca il rinculo lo si evince anche dai grafici di Mario.

Va bene che si facciano ipotesi a parametri bloccati ma considerare il rinculo di un roller senza considerare

l'azione delle gomme inferiori mi sembra decisamente sbagliato.

Oreste

 

E infatti...

Nella fase terminale, roller e arbalete si differenziano nettamente:

  • Nell’arbalete gli elastici continuano a viaggiare assieme all’asta verso la testata;
  • Nel roller la porzione di massa di elastici contratta ha raggiunto le rotelle e la massa ancora in tensione si trova solo sotto il fusto; in questo istante la quantità di elastico che viaggia nello stesso verso dell’asta diminuisce progressivamente a spese della massa di elastico che viaggia in direzione dell’impugnatura. Questo spostamento “frena”, senza invertirla, la velocità di rinculo del roller e modifica la tendenza del fusto a ruotare.

Il rinculo non è ancora finito: dopo l’eiezione dell’asta, nell’arbalete, gli elastici continuano a viaggiare in acqua in direzione dell’asta causando ulteriore spostamento; nel roller (pretensionato) gli elastici scaricano sulla testata l’energia residua e l’eventuale trasferimento di massa avviene solo in direzione tale da contrastare il rinculo.

 

 

Ciao a tutti. Ora però scappo!

Modificato da MarioB
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...

Nel rallenty del potenziatore di Dapiran o Y-system si vede che la perturbazione compie 50 cm in circa 10ms (ovvero viaggia a 50 m/s).

 

Inoltre le misure di densità svolte da me sui megatex di Itio davano circa una densità di circa 930Kg/m3 e un modulo di elasticità di circa 1.57 MPa che, svolti i calcoletti, farebbe propendere per una velocità di 41 m/s

 

 

In aria la velocità di contrazione che ho misurato per il 14 al 400% è superiore a 60 m/sec.

L'onda deve pertanto viaggiare ad una velocità superiore.

http://www.stefano-soriano.it/arbaffertus/images/Arbaffertus/arbalistica/contrazione_aria/vel_14.jpg

Modificato da Stefano Soriano
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Facciamo un gioco: se leggi bene quello che hai scritto puoi risponderti da solo...

 

N.B. Io ho ripetuto il calcoletto approssimato di Raimund, che non è quello più appropriato perché non è quello che descrive il fenomeno, giusto per dare una stima approssimata.

 

Mason riporta per un allungamento del 400% una velocità di 97 m/s. Vedi se fitta con i dati qui sotto provenienti dai megatex su cui abbiamo lavorato in passato?

 

http://www.arbalogica.net/ita/Ordine/Pulse_speed.jpg

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Bravi, Mario e Stefano,

ho fatto un calcoletto a mano libera con i valori che avevo in testa per gomma usata per earthquake damper che ovviamente è una gomma molto diversa. E l'ho fatto perchè c'é ancora troppa gente che confonde l'equilibro statico con il dominio dinamico che entra in azione appena si preme il grilletto.

Grazie per i paper che leggerò appena trovo un pò di tempo.

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Non ho capito il gioco (non che lo debba capire :D ).

 

E poi non riesco ad interpretare il grafico che hai postato in relazione ai dati che ho postato io.

Il 400 % di Mason è il mio stesso 400% ? O il suo 400% corrisponde al mio 500%, perchè se è così i miei dati e quello di Meson ...... fittano, fittano :D)

 

Almeno se ho interpretato il tutto bene.

 

Però stavolta mi sfugge cosa vuoi dire, anche perchè il discorso si sta facendo sempre più tecnico.

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