¿CÓMO FUNCIONA UN ARCO? – Algunos conceptos físicos – Curvas de Potencia

¿CÓMO FUNCIONA UN ARCO?

Al tirar de la cuerda, las palas flexionan y acumulan energía. Al soltar, el arco se destensa y transmite esa energía a la flecha. Sencillo. Bueno, no tanto…

En realidad no toda la energía acumulada en el arco se transmite a la flecha. En el momento de la suelta, una parte de esa energía acumulada irá a la flecha pero otra será empleada por el propio material en su esfuerzo por volver a su posición de partida y otra parte más se disipará en forma de calor. Es lo que en física se conoce como histéresis elástica.

En cuanto aceptamos esto aparecen de forma casi instintiva algunos conceptos: por un lado, visto lo anterior, es fácil entender que habrá arcos capaces de almacenar en sus palas más energía que otros. Esta capacidad se conoce como “Energía Acumulada Potencial” y su valor nos dará una medida del Rendimiento del arco al compararlo con la Energía Acumulada Máxima Posible.

Por otro lado, algunos arcos conseguirán transmitir una mayor parte de la energía acumulada a la flecha que otros. El porcentaje de energía acumulada que finalmente es transmitida a la flecha en forma de energía cinética nos permitirá hablar de “Eficiencia Dinámica”. Hacer que ese porcentaje sea lo mayor posible es uno de los retos de los ingenieros que diseñan los arcos del mismo modo que lograr que la flecha optimice sus prestaciones con la energía recibida es el de los fabricantes de tubos.

LA CURVA DE POTENCIA

Hemos indicado ya que en un arco, a medida que vamos ejerciendo más tensión sobre la cuerda (“abriendo” el arco), la resistencia que tenemos que vencer varía.

En los arcos tradicionales, a mayor apertura, mayor resistencia mientras que en los poleas, según vamos abriendo más, tendremos primero una resistencia creciente para después llegar a un punto en que la resistencia disminuya por el efecto desmultiplicador.

Gráficamente, si representamos dos ejes con la apertura (medida en pulgadas por ser la norma más extendida) en la horizontal y la resistencia del arco (medida en libras) en la vertical, podremos representar los binomios de potencia para cada pulgada de apertura adicional y así obtener lo que se conoce como la curva de potencia de un arco.

Sin ánimo de ser exhaustivo, los siguientes gráficos muestran de manera aproximada las curvas tipo para cada categoría de arco.

En las tres gráficas se puede observar que la curva no empieza en el cero del eje de apertura sino unas cuantas pulgadas más allá. Este hueco corresponde al “fistmele” del arco, término arcaico de origen sajón por el que se mide la distancia entre el cuerpo del arco y la cuerda en reposo. Este suele ser menor en los arcos de poleas que en los tradicionales.

Por otro lado, otro elemento común a los tres gráficos es la zona sombreada que corresponde al punto ideal de apertura, donde debería estar la medida de apertura máxima del arquero.

Vemos que el longbow sigue una progresión bastante lineal en la que al inicio del ciclo el aumento de resistencia es más suave y progresivo hasta que llegados a una cierta distancia, la curva se vuelve más pronunciada indicando que será en esas últimas pulgadas de apertura donde más duro se volverá el arco obligando a un gran esfuerzo justo al final.

Cabe decir que los esfuerzos en los últimos tramos de la apertura son menos agradables pues la posición del codo permite menos palanca que en el arranque del ciclo por lo que se agradece que os mayores esfuerzos nos sean requeridos al inicio del ciclo.

Si miramos ahora el gráfico del arco recurvado, vemos una curva algo más sinuosa. El inicio del ciclo de apertura es más pronunciado que en el longbow, obligando con ello a un mayor esfuerzo pero después, gracias al diseño en “S” de sus palas, atraviesa una zona más cómoda, antes de volver a acentuar la resistencia hacia el final del ciclo.

En ambos casos, ya sea con longbow o con recurvado, el manejo será más cómodo si la apertura máxima del arquero coincide con el punto en que el arco se vuelve más rígido como indican los gráficos.

Finalmente tenemos el arco de poleas. En este caso su curva tiene varias fases muy diferenciadas. En un primer momento observamos una subida bastante rápida de la resistencia en las primera pulgadas de apertura. Después, durante un tramo del recorrido estaremos en la potencia máxima del arco hasta llegar a un punto en que las poleas harán decrecer esta resistencia cayendo la curva a lo que se conoce como el “valle” del ciclo de apertura. Al fondo de este valle encontramos el “muro”, la limitación física que marca la apertura máxima del arco y si forzamos algo más la apertura (según la construcción del arco esto es posible a veces, en otros casos no) encontraremos un rápido repunte de resistencia.

Esta es sin duda la curva más compleja e interesante y, si bien los tramos descritos son comunes a todos los arcos de poleas, la forma puede variar en función de la arquitectura del arco y del diseño de las poleas.

Más información:

DINAMICA INTERNA DEL ARCO. CURVAS DE POTENCIA (Alejandro Martín  “TioJander”)

LA CURVA DE POTENCIA (Dioni Martinez)

Los Arcos. Algunos conceptos físicos – (Osvaldo Balaguer )