Design, energia e performance - recurvo - longbow - composto

Olá pessoal. O Jorge me recomendou ler um captítulo do TBB sobre design e performance. Como bom preguiçoso, eu não li ainda. Mas resolvi parar para refletir sobre temas paralelos. Proponho a seguir algumas discussões:

Motivado por algumas dúvidas, que repetidamente aparecem aqui no fórum, resolvi iniciar esta discussão sobre algumas questões que podem estar relacionadas entre si.

Escolhemos nossos arcos baseados em algumas informações. Sabemos o peso da puxada (draw weight), o comprimento da puxada (draw lenght), o comprimento do arco (AMO lenght), o tipo de arco (recurvo ou composto), e acho que só. Entretanto existem alguns fatores que a maioria de nós desprezamos, ou ignoramos a existência.

Gostaria de começar discutindo sobre como os arcos armazenam energia. Diferentes arcos de mesmo tamanho, estilo e draw weight não se distinguem apenas pela estética, como alguns acreditam. A maneira como armazenam a energia durante a puxada, e como a transmitem para flecha após a largada, são determinantes para o conforto e performance.

Antes vamos definir, de maneira mais precisa, algumas quantidades:

Comprimento da puxada (draw lenght): Segundo as definições da AMO, é a distância do groove do nock da flecha, em full draw, até o point pivot (ponto onde o riser faz pressão na mão) mais 1 ¾”. Assim, o arqueiro que puxa 28”, do nock ao point pivot, tem 29 ¾” de puxada. Essa informação é útil na hora da escolha do equipamento. Não confundir com comprimento da flecha (arrow lenght).

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Brace height: É a distância perpendicular da corda ao point pivot.

Power stroke: É o quanto realmente se puxa até o full draw. É draw lenght menos o brace height. É uma das variáveis presentes no cálculo da energia armazenada no arco. Quanto menor o brace height, maior o power stroke, e maior a capacidade de armazenar energia.

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Peso da puxada (draw weight): É a força exercida pela corda, no ponto que se faz a puxada, no instante de maior peso. Nos recurvos e longbows geralmente acontece em full draw; nos compostos é no meio do power stroke, antes do alívio (let off). O draw weigth não diz muita coisa sobre o comportamento do arco. Serve somente para saber qual a força máxima que o arqueiro precisa ser capaz de exercer para armar o arco. É um dos pontos que percebo onde existe maior confusão.

Curva de peso da puxada (draw force curve): É a maneira como varia a força exercida pela corda, no ponto em que se puxa, durante o power stroke. Essa sim é uma informação importante, que muitos desconhecem!!! Essa curva nos diz como o arco armazena energia, e o quão fácil ou difícil é puxá-lo. Depende do design do riser e lâminas, do material das lâminas e da corda, do tiller, do formato das CAMs nos compostos, etc. Lembrando que energia armazenada no arco não necessariamente implica em mais energia e velocidade na flecha. Tem que encontrar o design que maximize a performance.

Vamos começar pelos recurvos e longbows. Funcionam basicamente como uma mola, e armazenam energia devido a deformação das lâminas durante o power stroke. Pela lei de Hooke, quanto maior a deformação maior a força. Nesse caso temos o maior peso em full draw. Entretanto a energia armazenada, em qualquer que seja o arco, não depende do peso máximo (draw weight) mais sim de como o peso varia durante o power stroke (draw force curve). Para medir o peso durante todo o power stroke, e montar a draw force curve, usa-se um dinamômetro (bow scale).

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Esse modelo da Easton armazena a curva inteira de força durante a puxada. Conecta-se o gancho na corda, e a argola no polegar junto ao riser. O aparelho mede a força em cada ponto do power stroke. Depois é só lançar os dados no computador. Vejamos algumas curvas referentes a vários arcos recurvos comuns no mercado.

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A energia armazenada no arco é calculada como a área abaixo da curva. Os arcos com curva mais baixas são mais macios de puxar, pois o peso durante o power stroke é menor. As curvas mais acima indicam arcos com maior energia armazenada, porém menos macios.

Vejamos os longbows

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O Tradtech apresenta o comportamento típico de um longbow, mais macio que um recurvo. O Samick é mais duro no início da puxada, onde armazena mais energia que o Tradtech, mas do meio pro fim fica ligeiramente mais macio.

Vejamos um design fora do padrão. O Black Swan Wave Recurve T/D

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No início da puxada a inclinação da curva é bem acentuada, como é característico de um recurvo, onde é armazenado bastante energia. Rapidamente a curva muda, fica suave como um longbow, o arco fica macio.

O bowyer joga com essas variáveis, quantidade de energia armazenada e conforto na puxada (maciez), nas hora de desenvolver um arco. Devemos lembrar que quantidade de energia armazenada no arco não implica que toda essa energia seja transmitida para flecha. É preciso projetar o arco com sabedoria. A escolha da flecha também é essencial. Um arco pode deixar de transmitir boa parte de sua energia se a flecha for muito leve. A flecha leve demais pode ficar mais rápida que a corda antes do fim do power stroke depois da largada; assim não recebe mais energia. Essa quantidade de energia que sobra é descarregada no riser e lâminas, dai que surge o hand shock, barulho e as vibrações indesejadas.

Agora vamos discutir os arcos compostos (compound, aqueles com rodinhas). O armazenamento de energia nos compostos também é feito pela deformação das lâminas. Depende do design do riser e lâminas, porém o formato das CAMs é determinante.

Os arcos compostos normais (os Oneida não são) podem ser rotulados em dois tipos. Os dual-CAM (ou two-CAM) apresentam duas rodinhas de formato irregular. Esse era o design mais popular até que, no início da década de 1990, surgiram os single-CAM (ou one-CAM). Os single-CAM apresentam uma rodinha excêntrica na lâmina inferior (roldana de trabalho), e uma rodinha perfeitamente circular, que não trabalha, na lâmina superior. A principal vantagem dos single-CAM é que não precisa sincronizar as CAM, visto que existe apenas uma. Nos dual-CAM  podemos ter 3 tipos diferentes de CAMs, dependendo do formato e desenho. Da direita para esquerda, temos a soft-CAM, medium-CAM e hard-CAM:

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Arcos com soft-CAM armazenam cerca de 1 fp (foot-pound) de energia por libra de draw weight. Um arco de 60# armazena cerca de 60 fp.

Arcos com medium-CAM armazenam cerca de 1,2 fp por libra. Um arco com 60# armazena cerca de 72 fp.

Arcos com hard-CAM armazenam de 1,3 a 1,4 fp por libra. Um arco com 60# pode armazenar de 78 a 84 fp.

Vejamos as curvas de força características de cada tipo de arco. Obviamente vai variar com o modelo do arco, mas dá pra ter uma ideia.

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Percebe-se o let-off no final da puxada em todos os modelos, como é característico nos arcos compostos. No single-CAM a puxada é mais suave, macia, poucas polegadas da puxada ficam no peso máximo (mais fácil de puxar). Porém a área sob a curva é pequena, logo é menor a energia armazenada. No hard-CAM a curva sobe rapidamente, é pouco macio, e passam muitas polegadas da puxada no peso máximo (requer mais esforço pra puxar). A área sob a curva é maior, logo mais energia é armazenada. O medium-CAM é um meio termo entre os outros dois. Notem que todos os 3 modelos são rotulados com 60#.

Embora arcos hard-CAM proporcionem maior velocidade da flecha do que os soft-CAM, muitos arqueiros encontram dificuldades no seu uso. Os hard-CAM tem o ponto de let-off muito estreito, menos de 1 polegada. Isso requer muita precisão na puxada e ancoragem. A menor variação altera significativamente o ponto de impacto da flecha. O aumento da velocidade também pode causar problemas. Flechas rápidas tendem a ser mais “temperamentais” que flechas lentas, pois as falhas na largada são exageradas quanto maior for a velocidade. Tem também que os hard-CAM são mais barulhentos que os soft-CAM. Nem toda essa energia extra é transmitida para a flecha, sendo assim descarregada nas lâminas e riser, gerando barulho e vibração (hand shock). Com o equipamento bem regulado, reduz-se consideravelmente o barulho e vibrações, porém dificilmente um hard-CAM será mais silencioso que um soft-CAM.

Um arqueiro experiente, que precise de velocidade e saiba regular e dar manutenção no equipamento, pode preferir um hard-CAM. Para longas e desconhecidas distâncias, a velocidade extra é sempre uma vantagem. Mas o arqueiro mediano, que enfrente distâncias de 15 a 30 metros, será mais feliz com um soft ou medium-CAM, que são mais silenciosos, macios de puxar, e fáceis de regular. Enfim, tem que pesar os pros e os constras de cada design.

Por fim, gostaria de bater mais uma vez na mesma tecla. Não adianta armazenar muita energia se a energia não vai pra flecha, ou se a flecha não vai no alvo. O casamento da flecha com o arco é essencial, bem como a regulagem de todo o conjunto. A Easton tem um pacote com bow scale, balança para flechas e cronógrafo (calcular a energia cinética), etc. que pode ajudar bastante. Pode-se maximizar a energia armazenada e transmitida, obtendo-se a melhor performance.

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A maciez (recurvos) não está no fato de a curva estar abaixo ou acima mas na razão entre aumento do peso e o aumento da puxada. No gráfico comparativo entre os Borders (nada comuns no mercado, diga-se de passagem ) e a PSE Carbon e KAP Winstorm você pode observar que a razão em que a força aumenta é menor à medida que o comprimento de puxada aumenta acima de 28", para as Borders.

O Sid Jr. da Border insiste que isso faz as lâminas Border mais macias (smoother) na região do clicker. Já contestei isso várias vezes (tenho duas HEX-5) no fórum AIUK pois quando eu tinha as INNO Power (das quais um dos pares o Mamute é o feliz proprietário atualmente) eu as achava tão fáceis (ou difíceis de fato) de puxar na região do clicker quando as HEX-5, às vezes até mais (menos), apesar de, pela comparação entre Borders (não lembro se HEX ou outra) e INNO estas serem menos macias. A maciez, em minha opinião, é questão de percepção. É bom reforçar que estamos falando de dois arcos com a mesma potência a um determinado comprimento de puxada, apenas a razão a que essa potência aumenta variando. O menos macio vai aumentar a potência mais rapidamente acima de uma certa puxada (PSE Carbon no gráfico) sem que isso signifique maior energia entregue à flecha no disparo.

Abs.

Bem esclarecedor, EVC. Eu me expressei mal quando falei de a curva estar abaixo. Na verdade eu quis dizer que a inclinação da curva é menor. A inclinação é justamente a razão entre aumento do peso e o aumento da puxada. Isso que você disse sobre a maciez na região do clicker faz todo sentido. Com menor variação de peso nessa região, os pequenos erros no comprimento da puxada terão efeito reduzido.

O ideal era ter colocado arcos com designs bem diferentes no mesmo gráfico, como um recurvo e um longbow. Os recurvos tem um comportamento mais agressivo no início do power stroke, a inclinação do gráfico é maior gerando uma área maior abaixo da curva. Essa área abaixo da curva é justamente a energia armazenada. O que não quer dizer que toda a energia será entregue para flecha. Vai depender de vários fatores.

Lincoln, não me entenda mal. Achei seus posts pertinentes e bem colocados. Apenas quis enfatizar que há fatores outros que o técnico na percepção de maciez (ou falta dela).

Pelo lado técnico, num arco menos "macio" a força que tem de ser exercida aumenta mais rapidamente (em inglês eles denominam stacking) para uma mesma puxada em comparação com um arco mais macio (foi isso que nosso amigo Sid quis demonstrar naquele gráfico, comparando o HEX-5 com o PSE Carbon). Para uma mesma puxada o HEX-5 precisa de menos força (tem menor "potência") mas impulsiona a flecha a uma maior velocidade por vários fatores, entre eles a maior energia armazenada, como você mencionou.

Sobre a maciez para clicar, para uma mesma potência, estamos falando de poucos mm e o aumento de potência da lâmina menos macia comparado com a mais macia é irrisório e foi o que questionei para o Sid.

Abs.

muito legal esse tópico, nunca havia lido, parabéns Lincoln

esse Forum já está ficando grnde demais, até para quem entra quase todos os dias aqui

Caraca, muito bom o tópico, Parabéns!

como eu sei se a cam é soft, medium ou hard? é só pela aparencia dela?
por exemplo o bear encounter é single cam, mas é soft, medium ou hard?

Mancusi é só pelo formato sim, é na forma da CAM que o projetista prevê como vai ser o acumulo de enrgia (inclusive let-off), quanto mais próxima de um círculo mais "soft" é a CAM e quanto mais ovalizada mais "hard" é a CAM

no caso do arco ser single CAM significa que uma das CAM é apenas uma roldana, não ajudando em nada no acumulo de energia; no caso do Encounter acho que é um Hard CAM, e só não tem mais velocidade porque seu brace é de quase 8"