Lo SPINE della freccia

Se si cerca “spine” sul vocabolario si trovano le seguenti definizioni:

- Backbone  = Spina dorsale;

- One of the sharp needle-like parts of some plants, e.g. cactus, and animals, e.g. porcupine = una spina, la parte acuminata di una pianta o di un animale;

- Part of a book’s cover = il dorso di un libro.

Per un arciere i significati sono diversi:

- La rigidezza di un’asta della freccia = spine statico;

- La flessione di una freccia quando è scoccata dall’arco = spine dinamico;

- Il termine è anche usato, se si vuole impropriamente, per indicare la direzione del volo della freccia; si può sentir dire: “occorre fare così e così per ammorbidire (o diminuire) lo spine della freccia”, per dire che “così e così si faranno volare le frecce più a destra”.

Proviamo a precisare meglio il significato dei primi due significati, quelli che vale la pena di esaminare a fondo.

Spine statico

Lo spine statico di un’asta è definito da un numero che indica la sua flessione se sottoposta ad un test preciso: lo spine statico è caratteristico dell’asta della freccia, è la sua rigidità, e dipende dall’elasticità dei materiali usati per costruirla e dalla geometria della loro costruzione.

Nei materiali è compresa anche la colla usata nella costruzione di aste multistrato.

La geometria dell’asta  comprende il diametro, lo spessore (quello di ogni strato di materiale se è multistrato) e la forma dell’asta stessa (asta cilindrica o barilata)

Lo spine statico si misura per convenzione appoggiando l’asta su due supporti distanti fra di loro 28” ed applicando al centro dell’asta stessa un peso di 1,94 libbre (con aste non cilindriche ci si deve assicurare che lo spessore maggiore dell’asta sia al centro fra i due appoggi). 26" per aste in legno  con un peso di 2 libbre

Lo spine di un’asta (escludendo i fattori come la temperatura) può variare solo se variano le proprietà dei materiali o se cambia la struttura dell’asta ( per rottura, scollamento, ecc). Rick McKinney segnala nel suo articolo che in casi particolari aste in alluminio possono deteriorarsi, e variare quindi il loro spine, anche dopo pochi tiri (l’alluminio si indurisce nel tempo, perché la sua struttura cristallina si altera a seguito della continua flessione a cui è sottoposta nel tiro); aste in carbonio cominciano a manifestare un’usura dello spine dopo diverse centinaia di tiri (lo spine si indebolisce per l’usura della parte esterna dell’asta per l’attrito che subisce penetrando nel battifreccia).

Spine dinamico

Lo spine dinamico non può essere definito da un numero. Si può dire che una freccia è rigida o morbida per quell’arco e per quel tiratore, definendo così in base alle sue caratteristiche nel tiro lo spine di quella freccia. Non esiste una prova che possa essere usata a questo scopo: la freccia scoccata si deforma elasticamente, si flette, in modo non valutabile con una formula precisa.

La deformazione elastica avviene perché la spinta della corda sulla freccia non agisce esattamente nella direzione dell’asse della freccia (più con gli archi storici, che non hanno una finestra sul raiser, meno con gli archi compound, nei quali la finestra può essere molto ampia), e perché la corda al rilascio percorre una traiettoria sinusoidale smorzata: infatti un rilascio, per quanto ben fatto, anche con uno sgancio meccanico, è un’azione che esercita una forza non esattamente in asse.

Studiando il volo della freccia per mezzo di riprese cinematografiche ad alta velocità, si è capito quello che è comunemente noto come il paradosso dell’arciere: come mai la freccia lasci l’arco senza colpirlo.

Questo tende a ridurre le conseguenze di un rilascio non corretto in quanto i punti nodali tendenzialmente rimangono fermi durante il volo, a differenza di quanto avviene ad es. per la punta di una freccia, come evidenziato nel disegno.

Come facciamo a trovare questi magici invisibili punti? In maniera simile a quella della messa a punto di una corda. Afferriamo la freccia per la punta, stringendola fra indice e pollice, e picchiettiamo la coda su un oggetto solido. Osserviamo quanto dura la vibrazione. Ora spostate in step successivi la presa delle dita lungo l’asta, sempre picchiettando la coda ed osservando
 la durata della vibrazione. Ripetete l’operazione fino ad individuare il punto dell’asta a cui corrisponde la massima durata della vibrazione.
Questo è il punto nodale anteriore della freccia. Facile!

Clicca per vedere il paradosso dell' arciere tir à l'arc

Perché questo avvenga, è indispensabile che la freccia si fletta in una misura giusta, non troppo né troppo poco: durante il tempo che l’arco impiega per chiudersi (mediamente 1/250 di secondo) la freccia dovrebbe subire un ciclo di tre curvature complete, sempre con la cocca connessa alla corda.

Ovviamente questa flessione, lo spine dinamico, non corrisponde alla flessione definita dallo spine statico, che è intrinseco dell’asta come tale, ma dipende da molti fattori e può essere soggetto a variazioni notevoli: lo spine dinamico di due frecce identiche, costruite con aste uguali, tirate con archi diversi avranno un comportamento diverso.

Trovare la freccia esatta da accoppiare ad un arco è quindi un’operazione che non può essere fatta con la semplice misurazione di una caratteristica fisica, in base ad una formula matematica, ma richiede prove e decisioni da prendere in base all’esperienza ed al lavoro fatto tirando con l’arco, tenendo conto di tutti i fattori che influenzano lo spine dinamico, legati alle caratteristiche della freccia e dell’arco.

Fattori legati alle caratteristiche della freccia:

- lo spine statico – maggiore lo spine statico, maggiore la flessione, lo spine dinamico;

- la lunghezza dell’asta – maggiore la lunghezza della freccia, maggiore la flessione, lo spine dinamico;

- il diametro dell’asta – fattore che amplia la distanza dell’asse della freccia dall’asse dell’arco (si aggiunge all’effetto provocato dal center shot – vedi nelle caratteristiche dell’arco);

- il peso della punta – maggiore il peso della punta, maggiore la flessione,  lo spine dinamico;

- l’impennaggio – maggiore il peso dell’impennaggio, minore la flessione,  lo spine dinamico.

Fattori legati alle caratteristiche dell’arco:

- il suo libbraggio – a parità di altri fattori, maggiore il libbraggio, maggiore la flessione,  lo spine dinamico;

- la potenza dell’arco: il carico applicato all’asta e la sua distribuzione durante la corsa della corda – maggiore il carico applicato all’asta, maggiore la flessione,  lo spine dinamico;

- il materiale con cui è costruita la corda – la sua elasticità, che influenza il punto di distacco della cocca dalla corda – una corda meno elastica, a fine corsa si distacca bruscamente dalla cocca e non rallenta la velocità della freccia con la sua azione frenante, quindi maggiore la flessione, lo spine dinamico;

- l’efficienza dell’arco – maggiore la resa, maggiore la flessione,  lo spine dinamico;

- l’allungo – a parità di altri fattori, maggiore l’allungo, maggiore la flessione, lo spine dinamico;

- il brace height (distanza arco corda) – determina la durata dell’impulso della corda sulla freccia –  minore il brace height, maggiore la flessione,  lo spine dinamico

- il center  shot – definisce la deviazione fra il piano di mira e quello di scorrimento della corda – più il center shot si discosta dall’asse dell’arco, maggiore è la flessione,  lo spine dinamico,

Esaminiamo più nei particolari alcuni punti.

Il brace height

Brace height più lungo: minor energia immagazzinata dall’arco, quindi minore spinta sulla freccia, minor flessione, minore spine dinamico, e tolleranza maggiore nella definizione dello spine della freccia.

Brace height piu corto: maggior energia accumulata, quindi maggior spinta, più alta velocità di uscita della freccia, quindi maggiore flessione, spine dinamico, con maggior difficoltà nella scelta della freccia adatta all’arco.

Il Center shot

Negli archi moderni il center shot può arrivare a portare la freccia esattamente sul piano di scorrimento della freccia. In ogni caso divergenze, anche se minime tra l’asse della freccia e la linea centrale dell’arco devono esistere  per poter compensare le oscillazioni prodotte dal movimento della corda e che sono da questa comunicate alla freccia. Più il center shot è lontano dalla linea centrale dell’arco, maggiore è la flessione, lo spine dinamico

La potenza dell’arco

Due archi con la stessa potenza possono richiedere frecce con spine dinamico diverso se gli incrementi del carico per unità di allungo sono diversi fra di loro. Se l’arco esercita una spinta maggiore all’inizio della corsa della freccia, dopo il rilascio, quando la lunghezza della freccia su cui si esercita la spinta è maggiore, la flessione della freccia sarà più forte, quindi maggiore sarà lo spine dinamico.

NOTA – Per le frecce in legno: non è detto che a parità di spine statico due frecce si comportino nello stesso modo se tirate con lo stesso arco: le frecce possono avere una resilienza diversa, cioè una diversa capacità di reagire ad una brusca sollecitazione, che è legata alla compattezza delle fibre, alla loro densità, alla quantità di umidità nel legno (cioè alla stagionatura del legno usato).

Riassumendo:

A tutto quanto detto occorre aggiungere l’arciere: anche il modo in cui si agisce sull’arco e nell’esecuzione del rilascio influenzano lo spine dinamico. Due arcieri possono tirare lo stesso arco e le stesse frecce ed ottenere, a parità di condizioni, risultati diversi, perché influenzano in modo diverso lo spine dinamico dell’insieme arco-freccia.

Dati raccolti da articoli di autori diversi