Energia cinetica: Velocità e massa della freccia

La penetrazione e la forza nell'impatto della nostra freccia dipende dalla energia cinetica. La freccia che colpisce il bersaglio con maggior energia penetrerà più profondamente rispetto alla freccia con minore energia cinetica. L'energia cinetica è l'energia prodotta dal movimento e ogni oggetto che si muove produce energia cinetica. L'energia cinetica totale dipende da due variabili: la massa dell'oggetto e la velocità dell'oggetto. Ne discende che è sicuramente un problema di scelta della freccia anzichè di scelta dell'arco; occorre però fare anche altre considerazioni quali la maggior efficienza e silenziosità di un arco che tira una freccia pesante. Con l'avvento delle frecce in carbonio la velocità si è notevolmente alzata; vediamo allora con i test che seguono se questa maggior velocità è veramente importante.

Energia cinetica

L'energia cinetica di una freccia può essere trovata usando la seguente formula

KE=(mv²)/450.240

dove m è la massa della freccia in grain - v è la velocità della freccia in fps - 450.240 è una costante che si ottiene moltiplicando per 2 la velocità della forza di gravità espressa in feet per second 32.16 (9,81/0,305 e che corrisponde a 9,81 metri al secondo) per 7000 (che rappresenta il numero di grain in una libbra)

Così, un arco che è capace di tirare una freccia da 350 grain a 290 fps, questa freccia avrà (350x290x290)/450.240 pari a 65.38 foot-pounds di Energia Cinetica. I dati che seguono sono il risultato di prove compiute usando un cronografo, una bilancina digitale in grain, un arco Bowtech Patriot settato a 28" di allungo e 60# di libbraggio (che potrebbe rappresentare una configurazione di un tiratore medio). Vediamo come varia l'energia cinetica al variare della massa

Criterio seguito per il test: Sono state usate 9 frecce, con un peso variabile tra 250 grains a 650 grains con incrementi di 50 grain. Ogni freccia è stata tirata 5 volte attraverso il cronografo e la velocità è stata registrata al fine di determinare la velocità media. Ogni freccia è stata tirata dalla stessa distanza, dallo stesso tiratore e senza modificare il settaggio dell'arco, in un ambiente non soggetto a variazioni climatiche.

Risultati - Velocità media all'uscita dal cronografo

FPS	1° tiro	2° tiro	3° tiro	4° tiro	5° tiro	Media
250 grain	294	294	295	294	294	294.2 FPS
300 grain	274	272	273	273	273	273.0 FPS
350 grain	256	256	257	255	256	256.0 FPS
400 grain	242	242	242	243	242	242.2 FPS
450 grain	231	231	231	230	231	230.8 FPS
500 grain	220	219	220	220	219	219.6 FPS
550 grain	211	210	209	210	209	209.8 FPS
600 grain	202	201	201	202	202	201.6 FPS
650 grain	196	195	195	195	194	195.0 FPS

Dalla tabella si evince chiaramente che la freccia più leggera è nettamente più veloce. Quindi più veloce è meglio? In molti casi si. Ma se parliamo di energia cinetica e di forza d'impatto, una freccia più pesante produce un pò più di penetrazione. Vale la pena di perdere velocità per avere maggiore energia cinetica? Decidiamo dando una occhiata alla stessa tabella convertita in energia cinetica (ft-pounds) invece di feet-per-second.

Energia cinetica sviluppata dal peso della freccia

FT-POUNDS	1° tiro	2° tiro	3° tiro	4° tiro	5° tiro	Media
250 grain	47.99	47.99	48.32	47.99	47.99	48.06 ft-lbs
300 grain	50.02	49.30	49.66	49.66	49.66	49.66 ft-lbs
350 grain	50.95	50.95	51.34	50.55	50.95	50.95 ft-lbs
400 grain	52.03	52.03	52.03	52.46	52.03	52.12 ft.lbs
450 grain	53.33	53.33	53.33	52.87	53.33	53.24 ft-lbs
500 grain	53.75	53.26	53.75	53.75	53.26	53.55 ft-lbs
550 grain	54.39	53.87	53.36	53.87	53.36	53.77 ft-lbs
600 grain	54.38	53.84	53.84	54.38	54.38	54.16 ft-lbs
650 grain	55.46	54.90	54.90	54.90	54.33	54.90 ft-lbs

Come si vede nello schema, il guadagno in energia cinetica è relativamente basso. Per guadagnare pochi ft-pounds di energia cinetica, occorre sacrificare una considerevole quantità di velocità. Occorre dire che non tutti gli archi presentano esattamente le variazioni descritte nel test, anche se la maggior parte dei compound moderni presentano dei valori molto simili.

E mentre gli arcieri più tradizionali continuano ad usare frecce pesanti, un sempre maggiore numero di arcieri sta scoprendo che le frecce leggere possono essere altrettanto efficaci, forse anche più delle frecce pesanti. Diventa così evidente che con un buon tiro, la freccia impatterà con una energia cinetica di 49.66 ft-lbs consentendole di attraversare agevolmente il corpo di un grosso ungulato quale cervo o daino e riducendo così, di fatto, la differenza fra una freccia che genera una EC di 49.66 ft-lbs e un'altra che genera 54.16 ft-lbs.

Dal punto di vista della precisione, una freccia leggera può portare ulteriori benefici. Appena la freccia esce dall'arco, comincia a perdere traiettoria influenzata dalla forza di gravità e dalla resistenza dell'aria. La freccia che vola più velocemente manterrà la sua traiettoria per un tempo maggiore rispetto alla freccia più lenta. Questo consente, entro una certa distanza, di avere una traiettoria "più lineare" e meno necessità di aggiustamenti sulla distanza e quindi meno errori di valutazione.

 

In effetti, una errata valutazione di un cervo a 25 metri, anzichè a 30 metri produrrà un tiro leggermente più basso rispetto alla reale zona d'impatto, mentre una freccia più lenta accentuerà in modo più evidente l'errore di valutazione. Nella tabella di sinistra è visibile il calo della freccia a 30 yards e, mantenedo l'esempio fin qua riportato delle frecce a 300 e 600 grain, da differenza nel calo della freccia più pesante è quasi pari al doppio della freccia più leggera.