IL BOTTONE ELASTICO

Il bottone elastico è un dispositivo di regolazione fine che permette di controllare quanta rotazione ha la freccia nel piano orizzontale quando lascia l'arco. L'obbiettivo è ottenere che la freccia "tirata perfettamente" lasci l'arco con una rotazione orizzontale pari a zero. La rotazione è prodotta dall'azione della forza della corda sulla freccia quando viene generata una torsione causata dal fatto che questa forza non scorre attraverso il centro di massa della freccia.

Concetti di base della torsione

Nel diagramma la forza della corda inizialmente scorre attraverso il centro di massa della freccia - nessuna torsione e nessuna rotazione. A metà del del suo tragitto la freccia è stata ruotata in senso orario. Questo sposta il centro di massa a destra e c'è ora una torsione che genera una rotazione in senso orario. Considerando un arciere destro la freccia è piegata verso destra muovendo il centro di massa verso destra e c'è quindi ora una torsione che genera una rotazione in senso orario. Più è perpendicolare la distanza tra il centro di massa e la linea della forza della corda più grande sarà la rotazione risultante. Mentre la freccia viene accelerata dalla corda essa ruota e si flette continuamente. Come conseguenza il centro di massa cambia continuamente posizione muovendosi in avanti e allontanandosi dall'arco. Allo stesso tempo, durante il tiro, la direzione della forza della corda cambia continuamente a causa del paradosso dell'arciere (ref) e della cocca che si muove in avanti. L'intensità della forza della corda cambia continuamente mentre la cocca si sposta in avanti.

Concetti di base della molla

Più comprimete una molla e più alta sarà la forza che la molla esercita. La relazione tra la forza esercitata dalla molla e la quantità di compressione viene definita da:

Forza = constante x compressione + preset

La "costante" della molla indica quanto la forza esercitata dalla molla aumenta mentre la comprimete. Se guardate nella confezione del vostro bottone, la molla dall'aspetto "leggero" ha una bassa costante mentre quella che sembra che la potreste utilizzare in un "pogo stick" (giocattolo che permette di muoversi saltando, ndt) ha una costante alta. Il "preset" rappresenta quanta compressione iniziale c'è nella molla (la forza iniziale). Quando "stringete" la molla incrementate il suo preset. Il diagramma illustra come si comportano due molle (una molla con due diversi preset). Supponiamo che l'obbiettivo sia quello di comprimere la molla per raggiungere una forza specificata - la linea verde. Le linee blu e rossa sono la stessa molla (stessa costante della molla, da cui risulta che la pendenza delle due linee è uguale). La molla blu ha un maggiore preset della molla rossa e quindi la compressione del bottone (molla) richiesta per raggiungere la linea verde per la molla blu è minore che per la molla rossa. La molla blu inizialmente ha una maggiore forza e sulla stessa distanza di spostamento la forza della molla blu è sempre maggiore di quella della molla rossa. L'azione della freccia che "rimbalza" giù dal bottone è una situazione dinamica, cioè è dipendente dal tempo. Il tempo richiesto al bottone elastico per raggiungere la linea verde sarà probabilmente più breve per la molla blu che per quella rossa così l'effetto sulla freccia sarà diverso per le due molle. La linea viola rappresenta una molla con una diversa costante (pendenza della linea) e un diverso preset.

Operazioni sul bottone elastico

Ci sono due forze sul bottone elastico. La freccia esercita una forza F_a verso l'arco e la molla esercita una forza F_s uscente dall'arco. La forza totale sul bottone è F_a-F_s ed questa forza risultante equivale alla massa effettiva (pistoncino+molla+attrito) moltiplicata per l'accelerazione del pistoncino verso l'arco. Più è alta la forza della molla e minore è l'accelerazione del pistoncino e quindi il suo spostamento in un dato intervallo di tempo.

Nella seguente discussione viene considerato un arciere destro e la direzione di rotazione viene considerata guardando dall'alto l'arciere.

Durante lo svolgimento del tiro uno degli effetti della torsione generale sulla freccia è quello di avere la freccia che lascia la corda con un certo momento angolare (rotazione) sul piano orizzontale (fishtailing). Questa rotazione può essere in senso orario o antiorario a seconda della "storia" della torsione durante il tiro. Se la freccia lascia la corda con una rotazione oraria allora l'attrito accelererà la freccia verso destra. Se la freccia lascia la corda con una rotazione antioraria allora l'attrito accelererà la freccia verso sinistra.

Quello che vorremmo raggiungere è che quando la freccia lascia la corda essa ha un momento angolare pari a zero sul piano orizzontale (ignorando l'elevazione dell'arco). In questo caso la freccia volerà dritta verso il bersaglio. Il bottone elastico permette all'arciere un certo controllo sulla rotazione che la freccia ha lasciando l'arco perché con esso avete un certo controllo sul movimento laterale del centro di massa della freccia e quindi il controllo sulla torsione immessa nella freccia.

Ci sono due regolazioni principali che potete effettuare sul bottone, la sua posizione iniziale (avvitandolo dentro o fuori) e le caratteristiche della molla (forza iniziale e come la forza varia mentre il bottone viene premuto). Quello che complica il processo di regolazione è che questi due aggiustamenti non sono indipendenti in termini di quello che la freccia finisce per fare.

A trazione completata prima del rilascio la forza della corda normalmente è diretta dal lato dell'arco rispetto al centro di massa della freccia (la freccia è normalmente regolata in modo che la punta si trovi ruotata in senso antiorario in direzione opposta rispetto all'arco).

Il diagramma illustra l'effetto base della posizione iniziale del bottone. Man mano che il bottone viene avvitato il centro di massa della freccia si sposta dalla linea della forza della corda incrementando la quantità di torsione (antioraria) iniziale. (La leva della torsione è la distanza perpendicolare del centro di massa dalla linea della forza della corda). Esistono delle raccomandazioni da parte dei produttori di frecce e del "sapere generale degli arcieri" su dove dovrebbe trovarsi la posizione iniziale del bottone.(ref)

Con il rilascio con le dita la cocca viene accelerata lontano dall'arco quindi la freccia viene ruotata in senso orario. Questo muove l'allineamento della freccia verso il piano dell'arco e crea una curva nella freccia sufficiente alla forza della corda quando arriva alla fine della freccia di produrre una torsione orientata in senso orario sulla freccia inarcando la freccia nella direzione che permette alla cocca di muoversi allontanandosi dall'arco. Questa torsione in senso orario e la forza di inarcamento sono dipendenti dall'orientamento iniziale della freccia prima del rilascio, cioè la posizione iniziale del center shot.

L'effetto combinato della torsione della corda e della freccia che si inarca è di ruotare la parte frontale della freccia verso l'arco. La freccia accelera il pistoncino del bottone verso l'arco. La forza tra la freccia e il pistoncino dipende dalla massa effettiva del pistoncino (peso del pistoncino, peso della molla, forza della molla, attrito) e la sua quantità di accelerazione (determinata dalla torsione della corda e la quantità di inarcamento della freccia). La mia congettura è che la forza tra l'asta e il pistoncino è equivalente a un peso compreso tra 1 e 2 libbre.

Non appena il bottone viene schiacciato la freccia ruota interamente verso l'arco. L'effetto combinato della forza del bottone sull'asta e l'inerzia della punta agisce per provocare la flessione della parte frontale della freccia in modo che la parte di asta che si trova più avanti del bottone si sposta allontanandosi dall'arco e la parte che si trova dietro al bottone si muove verso l'arco. In generale più il bottone viene schiacciato più il centro di massa si muove verso l'arco e quindi maggiore sarà la torsione della corda sulla freccia che genererà una rotazione in senso orario (producendo una freccia più "morbida").

Quando regolate la molla del bottone state facendo dei piccoli aggiustamenti sulla massa effettiva del pistoncino. Se aumentate la forza della molla state effettivamente aumentando la massa effettiva del pistoncino. Questo aumenta la forza tra l'asta e il bottone (la parte frontale dell'asta si fletterà di più) ma maggiormente state riducendo la quantità di rotazione dell'asta verso l'arco riducendo la torsione della corda in senso orario e quindi la rotazione in senso orario. Gli effetti della flessione/rotazione agiscono tra di loro rispetto al movimento del centro di massa della freccia quindi la regolazione della forza della molla permette di controllare in modo molto sensibile la quantità di rotazione orizzontale acquisita dalla freccia.

Più è morbida la freccia più si inarca la parte finale e più torsione della corda in senso orario verrà generata. La rotazione della freccia verso il bottone aumenterà. Per regolare una freccia morbida quindi dovete aumentare la tensione della molla del bottone per tenere il centro di massa della freccia lontano dall'arco per mezzo della riduzione della torsione della corda sulla freccia ottenuta in questo modo. Per una freccia dura dovete fare l'opposto, ridurre la forza della molla.

Per riassumere la posizione del centershot e la molla del bottone forniscono un controllo sul movimento laterale del centro di massa della freccia nella parte iniziale del tiro (mentre la freccia è in contatto col bottone) e quindi un controllo sulla quantità generale di momento angolare (rotazione) che acquisisce la freccia quando lascia la corda. Il principio è diretto. Se riducete la torsione iniziale in senso orario con il bottone riducete il momento angolare in senso orario che la freccia ha quando lascia la corda e viceversa.

Supponete che, usando un qualsiasi metodo di regolazione a piacere, sembra che le frecce stiano lasciando l'arco ruotando in senso orario (morbide). Questo significa che la torsione iniziale in senso orario è troppo elevata cioè che il centro di massa si muove inizialmente troppo verso l'arco - troppa rotazione in senso orario. Dovrete aumentare la tensione di preset della molla riducendo la depressione del bottone e mantenendo il centro di massa lontano dall'arco riducendo la torsione in senso orario. Se la freccia si comporta come fosse dura significa che la freccia lascia l'arco ruotando in senso antiorario - la torsione iniziale in senso orario è insufficiente. La torsione iniziale in senso orario può essere incrementata riducendo la tensione di preset della molla, muovendo il centro di massa della freccia verso l'arco.

Notare che nel tuning normale il controllo del movimento del centro di massa della freccia viene fatto controllando la rotazione della freccia. Il movimento del centro di massa attraverso la flessione della freccia da parte del bottone è secondario. Non è sempre questo il caso. Supponete che le vostre frecce sono troppo morbide. Fino a un certo punto potete aumentare la tensione della molla riducendo la depressione del bottone e mantenendo il centro di massa lontano dall'arco ma la maggiore forza del bottone risultante sulla freccia significa che essa si fletterà di più e la flessione della freccia sposta il centro di massa verso l'arco. Cattive notizie! Alla fine l'effetto di flessione della freccia sulla posizione del centro di massa della freccia sta per superare l'effetto della depressione del bottone. Se e quando questo accade la vostra guida per il tuning fallisce del tutto. Mettiamo che la vostra spennata impatta a destra delle impennate. Voi incrementate la tensione della molla e riprovate. La spennata impatta alla stessa distanza o più lontano a destra delle impennate. Fondamentalmente quello che state facendo a questo punto con la molla del bottone è incrementare la quantità di flessione "ammorbidendo" la freccia invece di "indurirla".

Non avete lo stesso tipo di problema con una freccia troppo dura. Diminuendo la tensione della molla per incrementare la torsione in sneso orario nonc'è nessun effetto significativo sulla flessione della freccia da parte del bottone. La "finestra di tuning" è più ampia per una freccia dura che per una morbida.

Quando fate una regolazione di base come il test della spennata finite per avere una regolazione del bottone per cui la freccia media (perfetta) lascia l'arco senza momento angolare orizzontale. La regolazione del bottone che ottenete non è l'unica che corrisponde alla regolazione che cercate. C'è un numero infinito di regolazioni center shot/molla che vi forniranno la riuscita del test della spennata. Per esempio il vostro bottone viene fornito insieme a diverse molle. Normalmente potete cambiare la molla e ripetere la regolazione di base. E potete proseguire oltre usando un approccio avanzato, "tuning per i gruppi", "microtuning", comunque lo vogliate chiamare.

Solo una piccola quantità dei tiri che facciamo sono perfetti, in maggioranza saranno mediocri. Il tuning avanzato consiste nel prendere in esame molte diverse regolazioni del bottone cercando di trovare quella che ha la massima limitazione dei danni cioè che dato un (mediocre) tiro una certa regolazione permetterà alla freccia di lasciare l'arco con un momento angolare minore rispetto a quello di un'altra regolazione. Il tuning avanzato include la ricerca per la regolazione del bottone più "perdonante".

L'arciere che ha più da guadagnare nella ricerca di una regolazione perdonante è l'arciere medio, che fa più tiri mediocri di un arciere esperto. In modo perverso di solito è l'arciere avanzato che spende tempo e impegno nella ricerca di questo sacro graal.

Gli arcieri sono stati a lungo consapevoli del fatto che quanto la punta si estende oltre il bottone ha un qualche effetto su quanto "perdonante" è la regolazione. Varie teorie (alcune completamente sbagliate) relative ai punti nodali della freccia sono state portate avanti per spiegare questo effetto. La seguente è la mia spiegazione sul perché questo accade. Viene presentato anche il mio punto di vista su come/perché i punti nodali entrano in gioco.

Quando una freccia viene tirata si curva con la punta che si muove allontanadosi dall'arco (arciere destro) cosicché l'asta si flette e ruota verso l'arco. Il diagramma seguente illustra (tenendo presente che la freccia si sta muovendo in avanti) come la quantità di asta che si sposta verso il bottone varia in base a dove il bottone è localizzato rispetto alla punta. (questo risulta dall'inerzia della punta perché riguarda il movimento laterale)

Come si può vedere più il bottone è inizialmente posizionato indietro rispetto alla punta e più l'asta si muove verso il bottone cioè il bottone è schiacciato maggiormente.

La forza espressa sul bottone è relativa alla massa del pistoncino moltiplicata per la sua accelerazione. Più grande è la distanza che la freccia percorre verso il bottone più alta sarà l'accelerazione del pistoncino(il tempo di flessione è lo stesso lungo tutta la freccia) e quindi maggiore la forza sul bottone.

Se una freccia viene tirata male, diciamo "morbida" allora l'asta si curva di più e si flette di più verso il bottone. L'accelerazione del pistoncino è maggiore che in un tiro perfetto. Al contrario se una freccia viene tirata "dura" allora c'è meno flessione della freccia verso il bottone, l'accelerazione del pistoncino è minore e la forza risultante sul bottone è minore che per un tiro perfetto. Il bottone quindi fornisce un meccanismo di feedback negativo che compensa gli effetti dei tiri mal eseguiti in termini di quanto movimento laterale del centro di massa della freccia c'è.

Più indietro si trova il bottone rispetto alla punta più alta sarà la differenza di flessione dell'asta verso il bottone tra un tiro perfetto e un tiro cattivo e quindi maggiore sarà la differenza della forza del bottone tra un tiro perfetto e uno cattivo. Più il bottone si trova indietro rispetto alla punta più i tiri mal eseguiti saranno compensati dall'azione del bottone.

Esistono dei limiti pratici per la quantità di distanza iniziale tra la punta della freccia e il bottone. Siccome il bottone deve essere verticalmente sopra al punto di pressione della grip per ridurre gli effetti della torsione dell'arco muovere il bottone stesso non è un'opzione possibile. Il solo meccanismo disponibile per incrementare la distanza tra punta e bottone è quello di allungare la freccia in modo che si estenda maggiormente oltre il bottone. Allungando la freccia si ridurrà la sua durezza, aumenterà la sua massa e incrementerà l'area di trazione dell'asta. Il punto è che la freccia deve corrispondere all'arco per avere un raggruppamento ottimale quindi c'è un limite per quanto la freccia può essere lunga. Come al solito va trovato il miglior compromesso generale tra i vari diversi fattori.

I punti nodali non si formano sulla freccia fino a dopo che la freccia ha lasciato l'arco quindi non c'è un legame diretto tra la loro posizione e l'azione del bottone elastico. Le proprietà di vibrazione libera della freccia e quindi la posizione del nodo frontale (qualunque prediate - vedi "trovare i nodi") è determinato dalla durezza del materiale dell'asta, la lunghezza dell'asta, il peso dell'asta e i pesi di punta/cocca/impennaggio. Queste sono le stesse proprietà che determinano quanto la freccia corrisponde bene all'arco. (E' per questo che i programmi di selezione delle frecce possono essere basati su un semplice modello vibrazionale della freccia). Quello che qualcuno ha notato (una persona che stava sviluppando un programma per la corrispondenza delle frecce per la Easton) è che se il nodo frontale veniva mantenuto dietro al punto di pressione del bottone in fase di ancoraggio, ciò avrebbe permesso di ottenere una corrispondenza delle frecce con l'arco accettabile. Questo fornisce un'indicazione di quanto la punta della freccia può essere spostata davanti al bottone. Per esempio se il peso della punta viene incrementato la freccia si ammorbidisce e quindi la lunghezza massima della freccia si riduce per mantenere la corrispondenza. Incrementando il peso della punta si muove il punto nodale frontale in avanti indicando che una minore "sporgenza" della freccia è consentita.