Materiali della corda nel kyudo: studio Hosoya 2001

Dieci arcieri di un club universitario di kyudo, otto uomini e due donne, hanno tirato con lo stesso arco in fibra di vetro e quattro corde di materiale diverso: le due aramidiche Kevlar e Technora, la Vectran e la canapa. Per ogni tiro gli autori hanno registrato la vibrazione dell'arco, la velocità della freccia e un commento libero dell'arciere sulla sensazione al rilascio.

L'efficienza con cui l'energia dell'arco in trazione passa alla freccia è praticamente uguale per le tre fibre sintetiche: 69,0 ± 3,3% con il Kevlar, 69,1 ± 3,5% con la Technora, 69,4 ± 3,4% con la Vectran. La canapa sta più in basso, 67,7 ± 3,9%, e la differenza fra la canapa e ciascuna delle tre sintetiche è statisticamente significativa, mentre fra le tre sintetiche non lo è.

Lo smorzamento va nella direzione opposta. Il decremento logaritmico della vibrazione di flessione cresce da 0,61 ± 0,01 con il Kevlar a 0,64 ± 0,13 con la Technora, 0,65 ± 0,14 con la Vectran e 0,70 ± 0,11 con la canapa; su quello di torsione la scala è Technora 0,32 ± 0,06, Kevlar 0,35 ± 0,08, Vectran 0,42 ± 0,07, canapa 0,51 ± 0,06. Un decremento più alto vuol dire oscillazione che si spegne prima, quindi la canapa smorza di più. Le frequenze di vibrazione, analizzate con la trasformata di Fourier, non cambiano in modo apprezzabile fra un materiale e l'altro.

Nei commenti liberi, classificati in quattro categorie, le risposte si distribuiscono in modo non casuale fra le corde (chi quadro con 6 gradi di libertà pari a 12,69 contro un valore critico di 12,59, p < 0,05). L'analisi dei residui indica due celle responsabili: il suono della corda con la Vectran, citato meno del previsto, e la vibrazione o il colpo al rilascio con la canapa, citati più del previsto. La canapa è anche la corda che si distacca di più dalle altre nelle misure fisiche, e gli autori leggono questa coincidenza come segno che quelle grandezze arrivano alla sensibilità dell'arciere.

Tutti hanno tirato con lo stesso arco in fibra di vetro, di robustezza simile a quelli che i soggetti usavano in allenamento, trattato come una molla lineare entro gli 0,8 metri di trazione: la sua costante elastica è 198,6 newton per metro. La freccia ha un'asta di duralluminio lunga 0,96 metri e massa 0,026 chilogrammi. La distanza iniziale fra corda e impugnatura era fissata a 0,15 metri per ogni soggetto e ogni prova, e le corde sono state tirate una ventina di volte prima dell'esperimento per farle assestare. Si tirava su bersagli di paglia in una sala attrezzata.

La vibrazione di flessione e di torsione è stata letta da estensimetri incollati sul davanti e sul retro dell'arco, vicino all'impugnatura. L'istante del rilascio è stato rilevato con un circuito improvvisato che usava un nastro conduttivo sulla corda e sulla mano. La velocità della freccia subito dopo il rilascio viene da un magnete di ceramica inserito nell'asta, che attraversa due bobine e induce un segnale. La conversione analogico-digitale campionava ogni 0,1 millesimi di secondo.

Il decremento logaritmico non è stato calcolato dal rapporto fra due massimi successivi, come si fa di solito, ma da una curva adattata su tutti i massimi; le frequenze vengono dalla trasformata di Fourier su 200 millesimi di secondo dopo il rilascio. L'efficienza è il rapporto fra l'energia cinetica della freccia, mezzo per massa per velocità al quadrato, e l'energia potenziale dell'arco a pieno allungo, mezzo per costante elastica per spostamento al quadrato, con lo spostamento ricavato dall'estensimetro di flessione calibrato in anticipo. Gli autori spiegano di avere scelto l'efficienza invece della velocità pura perché l'allungo cambiava fra un soggetto e l'altro e fra una prova e l'altra dello stesso soggetto.

Ogni media è su cinquanta dati per corda, cioè i dieci arcieri per cinque prove ciascuno. I commenti liberi sono stati raccolti con un questionario dopo ogni prova e poi raggruppati dagli autori in quattro voci: vibrazioni e colpo, suono della corda, prontezza di ritorno della corda, altro. Il Kevlar è stato escluso dal chi quadro perché otto dei dieci soggetti lo usavano abitualmente e rispondevano in maggioranza «come sempre», quindi il test confronta solo Technora, Vectran e canapa.

Il campione è un club: dieci arcieri universitari di kyudo, con un solo arco, un solo tipo di freccia e cinquanta tiri per corda. Non c'è nulla sul punteggio e nulla sulla posizione d'impatto, quindi lo studio non collega né l'efficienza né lo smorzamento al risultato del tiro.

L'arco è trattato come una molla lineare, scelta che l'articolo dichiara ma che semplifica la curva di trazione di un arco giapponese; l'energia potenziale calcolata con mezzo per costante elastica per spostamento al quadrato eredita quella semplificazione, e con essa anche l'efficienza. Le velocità assolute delle frecce non sono riportate, quindi il lettore vede solo i rapporti. La massa delle quattro corde è stata misurata ma resta in una tabella che non è leggibile nella copia disponibile.

Il questionario è la parte più debole. I commenti erano liberi e sono stati classificati dopo, dagli stessi autori, in quattro categorie definite da loro; non è dichiarata nessuna cecità, e un arciere che tira con una corda di canapa invece che di Kevlar lo sente e lo vede. L'esclusione del Kevlar dal chi quadro è ragionevole, visto che otto su dieci lo usavano già, ma toglie dal confronto proprio il materiale di riferimento. E il valore del test è al limite, 12,69 contro un valore critico di 12,59.

C'è poi un punto che l'articolo non spiega. La canapa smorza di più delle sintetiche, ma è anche la corda a cui gli arcieri hanno associato più spesso vibrazione e colpo al rilascio. Le due cose non si contraddicono, perché il decremento logaritmico misura quanto in fretta l'oscillazione si spegne e non quanto è grande all'inizio, ma l'articolo mette i due risultati uno accanto all'altro senza chiarirlo.

Infine la disciplina. Si tira con l'arco giapponese, con la tecnica e le corde del kyudo: nessuna di queste misure è stata fatta su un ricurvo olimpico, e il passaggio dall'uno all'altro non è nei dati.

Per chi tira di kyudo, e con qualche cautela per chi guarda alle corde in generale, il risultato misurabile è che fra Kevlar, Technora e Vectran il rendimento è lo stesso entro mezzo punto percentuale, mentre la canapa rende un punto e mezzo in meno. Mezzo punto percentuale di energia non è una differenza che si vede sul bersaglio; un punto e mezzo è un dato di cui tenere conto se si sceglie la canapa per altre ragioni.

La seconda informazione riguarda la sensazione. Le frequenze di vibrazione dell'arco non cambiano col materiale della corda, quindi la differenza che un arciere percepisce fra due corde non sta nel tono dell'oscillazione ma in quanto in fretta si spegne e nell'intensità del colpo. La canapa è l'estremo su entrambi i fronti: smorza più in fretta e insieme è quella che gli arcieri hanno nominato più spesso per vibrazione e colpo al rilascio.

Quello che lo studio non autorizza è il salto al punteggio. Nessuno ha contato i punti, nessuno ha guardato dove cadevano le frecce, e i commenti sul feeling vengono da arcieri che sapevano quale corda avevano in mano. Chi tira con il ricurvo non trova qui nemmeno un dato trasferibile, perché l'arco, la tecnica di rilascio con il pollice e i materiali sono quelli del kyudo.

Il contributo che vale la pena ricordare è di metodo: gli autori hanno provato a mettere accanto le misure fisiche di una corda e il giudizio di chi la usa, e hanno trovato che la corda più diversa nelle misure era anche quella più diversa nei commenti. È un indizio su come si valuta un materiale da tiro, non una regola di scelta.