STUDIO SUGLI ELASTCI

1° PARTE

Per anni mi sono "limitato" a cercare il coefficiente di allungamento massimo, cioè quello che mi poteva dare la potenza maggiore. Arrivando spesso ad utilizzare coefficienti vicino al 400% ed a chi mi diceva che erano troppo duri da caricare rispondevo "simpaticamente": "Se non hai il fisico....."
Tempo fa chiccherando su queste affermazioni con Fulvio Calvenzi , presidente F.I.P.I.A. , concordavamo che in questi anni grazie ai nuovi fucili e soprattutto agli elastici, elastomeri per i più tecnici, si possono raggiungere distanze e velocità fino a poco tempo fa inimmaginabili ed abbiamo iniziato a farci però delle domande:
  • 1) Qual è l'elastico Migliore?
  • 2) Qual è il Coefficiente di Allungamento migliore?
  • 3) Ma dopo 10’ che ho caricato il mio arbalete la potenza di tiro sarà molto differente che dopo 30’?
  • 4) Come si comporta un elastico in profondità?
  • 5) Ma se taglio lo stesso elastico in due spezzoni di misura diversa e li tendo per lo stesso coefficiente di allungamento quale avrà il carico maggiore?
Per questo motivo abbiamo deciso di cimentarci in questo studio. Ad esclusione della prima domanda, siamo riusciti ad avere delle risposte molto utili e per certi versi sconcertanti.
La definizione dell’elastico migliore sembrerebbe essere impossibile da definire per i seguenti motivi:
Prima di tutto perché un macchinario, assolutamente preciso ed incontestabile, che sia in grado di rilevare la velocità di ritorno di un elastico e soprattutto determinare la sua potenza in ogni fase dello «scarico» è praticamente in possesso solo della NASA (è una battuta), sicuramente del Politecnico di Milano e pochi altri…
Parlando infatti con un mio allievo nonchè professore di Chimica del Politecnico mi ha confermato che gli elastici che noi utilizziamo sono per l’85% (circa) di provenienza naturale (Caucciù) quindi con una variabilità tra una produzione e l’altra enorme. Quindi, non solo da Produttore a Produttore, ma addirittura variabilità anche all’interno dello stesso Produttore (diverso lotto) e anche all’interno dello stesso lotto di produzione (Testa e Coda). Addirittura anche un analisi fatta su elastomeri "non naturali" risulta "imprecisa" perchè anche in questo caso avremo risultati sempre differenti.
Decidemmo quindi di affrontare una prima analisi per determinare i kg (peso) necessari ad allungare un singolo elastomero per coefficienti di allungamento che andavano dal 100% al 400%. Da subito notammo che superato un determinato coefficiente l’elastico perdeva velocemente i kg di carico (Snervamento) da qui decidemmo di analizzare la resistenza di ogni singolo elastomero nel tempo (tenuto teso per 1 ora con rilevazione ogni 5 minuti) e per 4 coefficienti di allungamento differenti (300%, 330%, 360% e 400%).
Il primo risultato importante è stato che mettendo le 4 funzioni su uno stesso grafico si è potuto notare che ogni elastico aveva lo stesso studio di funzione degli altri di Marche differenti. Presentavano “solo” sforzi di caricamento differenti e, per i differenti diametri provati (14.5, 16.0, 17.5, 19/20), i grafici erano anche in questo caso molto simili.
Guardando il grafico sotto (con nascosti i primi 25 minuti) sembra semplice definire che il coefficiente migliore sia quello della funzione in Rosso. Ma qual è il coefficiente? E poi, sinceramente, gli altri non sembrano essere molto differenti tra loro.
Coefficiente_Allungamento_Elastici_1.png
Se lo vediamo nella sua interezza rimaniamo impressionati di come nei primi minuti i nostri elastici perdano trazione e soprattutto in maniera molto più accentuata in funzione del coefficiente di allungamento. Si può notare, infatti, come sia dannoso caricare un elastico al 400%. Praticamente dobbiamo fare uno sforzo di 25 kg per averne, dopo 5 minuti, solo 20 kg ed andrà sempre a calare.
Coefficiente_Allungamento_Elastici_2.png
Se proviamo a eliminare la funzione al 400% perché inutile e la 300% perché la più bassa, vediamo che il coefficiente al 330% risulta essere migliore già dopo 15’ (e chi ha così fortuna per riuscire a sparare prima ???)
Coefficiente_Allungamento_Elastici_3.png
Se proviamo a mettere a confronto la funzione al 330% con quella al 300% possiamo notare che sono “praticamente” speculari e quindi il Coefficiente del 330% risulta essere il migliore.
Coefficiente_Allungamento_Elastici_4.png
Se però proviamo a vedere i grafici che mettono a confronto le funzioni a 360% e 330% di differenti diametri possiamo notare che più è sottile l’elastomero prima perderà potenza.
Coefficiente_Allungamento_Elastici_5.png
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Se infatti analizziamo le funzioni a 330% e 300% notiamo che solo l'elastomero con diametro 19.0 ha le funzioni perfettamente simmetriche.
Coefficiente_Allungamento_Elastici_9.png
Coefficiente_Allungamento_Elastici_10.png
Coefficiente_Allungamento_Elastici_11.png
Coefficiente_Allungamento_Elastici_12.png
Quindi da questo studio risulterebbe che per avere una costanza di tiro nel tempo dobbiamo utilizzare il coefficiente del 330% sino al massimo dell'elastico da 16.0 mentre per diametri più sottili dovremmo utilizzare quello più basso da 300%.

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