La velocità di contrazione degli elastici in acqua

Nell'articolo dedicato alla velocità di contrazione degli elastici giallo/ambra in aria ero giunto alla conclusione che la Velocità massima di contrazione degli stessi ( Vmax ) è sostanzialmente funzione del solo fattore di elongazione ed indipendente dal diametro degli stessi.

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Queste considerazioni valgono logicamente solo per i diametri ed il tipo di mescola testati e non sono estendibili in modo certo ad altre tipologie di elastici o a diametri estremamente differenti da quelli provati.

In termini finalistici alla pescasub c'e' comunque da considerare che i diametri di elastici testati sono quelli routinariamente utilizzati, per cui il test ( mescola a parte) potrebbe avere già una suà validità abbastanza generale.

In ogni caso bisognerebbe ripetere le prove anche con altri tipi di mescola per verificare l'esistenza di eventuali differenze.

In questa fase mi occuperò però di confrontare la contrazione degli elastici in aria con la contrazione degli stessi elastici in acqua.

Ho infatti parzialmente ripetuto i test effettuati in aria, anche in acqua, misurando la velocità di contrazione del solo elastico.

Dico parzialmente perchè il fattore di elongazione testato è stato quello del 300% e, solo per il 14 mm, anche del 400%.

I campioni di elastomero usati sono stati gli stessi del test in aria: in tal modo ho praticamente escluso qualsiasi variabilità legata alla possibile differenza di elastico e contemporanemanente ho ottenuto dei risultati direttamente confrontabili tra aria ed acqua poichè ottenuti sullo stesso elastico e misurati con la stessa metodica, nelle medesime condizioni sperimentali.

L'unico fattore che è variato tra le due serie di test è stata la presenza o meno dell'acqua.

Presento i risultati relativi alla campionatura ogni 5 cm e ogni 10 cm.

I dati sono, a mio avviso, estremamente interessanti per tutta una serie di motivi ed anche perchè fanno luce sui valori stessi della Vmax assoluta raggiungibile in acqua dagli elastici.

Il test è stato condotto con spezzoni di elastici di 26 cm (legatura-legatura) di tre differenti diametri.

Le modalità di esecuzione sono state le stesse di quelle del test in aria: ho semplicemente immerso in una vasca l'elastico e l'apparecchio di misurazione collegato tramite un cavo impermiabilizzato ad un computer esterno.

Ecco i risultati, prima con campionatura ogni 5 cm e poi ogni 10 cm.

Questa volta presento in modo dettagliato la campionatura per mettere in risalto un comportamento inaspettato degli elastici in acqua e che discuterò subito dopo i grafici.

 

CAMPIONATURA 5 CM

vel 14_5cm

vel 16_5cm

vel 18_5cm

 

CAMPIONATURA 10 CM ( Stessi dati )

vel 14_10cm

vel 16_10cm

vel 18_10cm

 

I grafici a seguire sono invece ottenuti analizzando le medie dei tiri precedenti e confrontandole tra di esse nello stesso grafico (campioni ogni 5 e 10 cm) .

confronti 5_cm

confronti 10_cm

 

ANALISI

Il primo aspetto che vorrei far notare è logicamente l'impatto dell'attrito dovuto all'acqua nel far dimnuire la Vmax degli elastici e nel modificarne la curva.

Tale aspetto è meglio evidenziabile nei seguenti grafici che confrontano direttamente le medie delle curve di velocità di contrazione, in aria ed in acqua, degli elastici ( 14mm -16mm - 18mm) elongati al 300%:

 

14 acqua_vs_aria_300

16 acqua_vs_aria_300

18 acqua_vs_aria_300

L'andamento della curva in acqua è lievemente diverso rispetto a quello ottenuto in aria: infatti si può apprezzare una decelerazione del tratto terminale della curva ( più evidente negli elastici da 14mm - 16 mm).

Tale tratto di decelerazione è praticamente assente nella contrazione in aria.

L'acqua determina una riduzione della velocità di contrazione rispetto all'aria a parità di fattore di elongazione.

Tale decremento è logicamente attribuibile al maggiore attrito, ma nel caso della contrazione degli elastici in acqua ( a differenza di quanto avevamo visto in l'aria ) vi è una differenza di velocità di contrazione dipendente anche dal diametro degli elastici, nonchè dal fattore di elongazione: l'elastico più spesso, a parità di fattore di elongazione, si contrae sostanzialmente più veloce rispetto all'elastico più sottile .

Tale differenza è osservabile nel grafico relativo alle medie dei tiri, specie nella fase iniziale e finale con differenze di circa 3-4 m/sec ( ossia 6-8 volte superiori rispetto a quanto osservato in aria):

 

confronti 5_cm

Un aspetto su cui mi vorrei, però, particolarmente soffermare è l'andamento dei grafici ( specie per campionature ogni 5 cm).

Ciò che vorrei far notare è l'incremento del "disordine" delle curve con l'aumentare della velocità e del diametro dell'elastico.

Mi spiego. Mentre per la contrazione in aria le curve ottenute ogni 5 cm erano particolarmente "fluide" e sostanzialmente "coerenti", indipendenetemente dal diametro degli elastici e dalla velocità raggiunta, ciò non succede in acqua.

A titolo di esempio riporto la curva dell'elastico da 18 mm fatto contrarre in aria a fattori 250% - 300% - 350 %:

 

vel 18_5cm_

Come si può notare le curve si presentano molto fluide ed ordinate, anche a fattore 350 % che fa registrare velocità di circa 56 m/sec.

Se adesso andiamo a guardare la curva di velocità ottenuta con lo stesso elastico al 300% in acqua notiamo subito la differenza:

 

vel 18_5cm

Le curve sembrano "impazzite" con rapide accelerazioni e decelerazioni apparentemente caotiche, nonostante le velocità registrate siano tra l'altro inferiori (circa 35-36 m/sec) rispetto alle contrazione in aria (circa 47-48 m/sec). Solo la media dei 5 tiri restituisce un minimo di "ordine" alla curva.

Tale fenomeno di "caos della contrazione" è diametro dipendente.

Maggiore è il diametro dell'elastico, maggiore il "caos" .

Ripropongo i grafici con campionatura ogni 5 cm: si può notare che l'elastico da 14 soffre poco di questo fenomeno, il 16 ne soffre nella parte terminale, il 18 lo manifesta subito ed in modo accentuato:

 

vel 14_5cmvel 16_5cmvel 18_5cm

Tendo ad escludere che questo fenomeno sia dovuto ad un difetto del sistema di misurazione; infatti, come si può notare nel grafico relativo alla contrazione del 14 in acqua, anche a velocità più elevate ( fattore del 400% ) la curva rimane ordinata e fluida . Inoltre i grafici in aria, pur registrando velocità nettamente superiori hanno delle curve perfettamente "fluide".

Cosa può determinare questo fenomeno ?

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 !

2. Una possibile spiegazione potrebbe esserci data dai fenomeni di cavitazione che si possono instaurare in sede all'estremità in movimento (boccola) dell'elastico. Tali fenomeni potrebbero influire sull'attrito elastico/acqua facendolo avanzare lo stesso in modo, come dire ... "scoppiettante".

A questo punto si impone una riflessione: se il fenomeno del "moto scoppiettante" dell'elastico da 18mm è reale e non rappresenta invece un semplice artefatto, potrebbe avere una qualche implicazione pratica nella gestione dell'arbalete?

Purtroppo, al momento, la suddetta riflessione rimane tale perchè si entrerebbe nel campo delle pure speculazioni.

Per finire una piccola curiosità.

Spesso ci siamo chiesti quale può essere la velocità massima di contrazione di un elastico in acqua.

Certamente non è inferiore a 43 m/sec, poichè tale valore è stato raggiunto con l'elastico da 14 mm elongato al 400 %.

In considerazione del fatto che l'elastico in questione è facilmente elongabile ( grazie al ridotto diametro) anche oltre il 400%, si può dedurre che la Vmax raggiungibile dall'elastico testato è superiore ai 45 m/sec.

Diverso il discorso invece della Vmax raggiungibile dal sistema "asta + elastici ".

Alcuni autori riportano una Vmax raggiungibile dall'asta spinta dall'arbalete classico ( mono o plurielastico) pari a 35 m/sec.

Altri riportano Vmax oltre questo valore con velocità prossime ai 40 m/sec.

Delle due ...... l'una.

Tali misurazioni saranno oggetto, probabilmente, di future pubblicazioni.