Rilevazione dell andamento delle forze sullo scalmo in funzione dell angolo di passata del remo e dell accelerazione dell imbarcazione.

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1 Relazione Tecnica Rilevazione dell andamento delle forze sullo scalmo in funzione dell angolo di passata del remo e dell accelerazione dell imbarcazione. Relatori: - ing. Alessandro Placido, R&S Cantiere Filippi Lido - prof. ing. Roberto Tovo, Dipartimento Ingegneria dei Materiali, Università di Ferrara - Maestro di sport, Giuseppe de Capua, Direttore Tecnico F.I.C. Pag. 1 di 7

2 Prefazione Nel Centro Nazionale F.I.C., mercoledì 8 giugno 2005, è stata effettuata una rilevazione biomeccanica dell andamento delle forze esercitate dai vogatori in un 4-, in funzione dell angolo di passata del remo e dell accelerazione dell imbarcazione. Il progetto, sposato dalla Direzione Tecnica della Federazione Italiana Canottaggio, rientrando nel programma di sviluppo scientifico dello stesso Direttore Tecnico, Maestro di Sport, Giuseppe De Capua, è stato ideato e finanziato dal Cantiere Filippi Lido in collaborazione con l Università degli Studi di Ferrara, dipartimento di Ingegneria dei Materiali, ed in particolare con il prof. ing. Roberto Tovo ed il suo staff tecnico. Pag. 2 di 7

3 Analisi del problema Il problema consisteva nel misurare la contemporaneità di passata e l equilibrio delle forze che determinano il bilanciamento delle imbarcazioni. Per far questo ci siamo prefissi di misurare la pressione esercitata dal vogatore sullo scalmo attraverso il remo in funzione dell angolo descritto dallo stesso e dell accelerazione dell imbarcazione. Realizzazione Con l ausilio di sensori già tarati e ottimizzati per il tipo di prova, abbiamo misurato l arco che il remo compie durante la sua passata, il carico sullo stesso e l accelerazione della barca. Si è potuto così visualizzare a video l andamento contemporaneo di forza, angolo, e accelerazione del mezzo. Detti sensori rappresentano quanto di meglio si può trovare sul mercato in ambito rilevazione e sono necessari per misurare un azione che si svolge nell arco del secondo. La frequenza di acquisizione dati deve essere infatti molto al di sotto del secondo. Si è quindi subito scartato l ipotesi di utilizzare un sistema di rilevazione tipo GPS che ha frequenze di rilevazione di circa 2-3Hz, ovvero 1/3sec, inutile per azioni che avvengono all interno del secondo. Per di più il GPS rileva solo la posizione. Per ottenere la velocità saremmo costretti a derivare diminuendo così la frequenza di campionamento (sono necessari due posizioni successive per avere la velocità, per cui risulta media e non istantanea); se volessimo ottenere anche l accelerazione dovremmo derivare di nuovo. Per il moto orizzontale si è così preferito utilizzare un accelerometro che consente di avere subito la misura dell accelerazione, senza derivazioni successive, con alta frequenza di campionamento. Il tutto è stato acquisito su memoria estraibile in grado di salvare dati per circa due/tre ore di rilevazione. Output Il sistema visualizza a video, sottoforma di grafico, l andamento dell angolo di remata, la forza esercitata dallo stesso sulla scalmiera e l andamento dell accelerazione orizzontale dell imbarcazione, in funzione del tempo. Pag. 3 di 7

4 Preparazione della prova La preparazione della barca per il test è semplice e veloce dovendo esclusivamente sostituire delle parti dei bracci già montati sulla barca. Non servono, quindi, né bracci, né barche apposite, ma solo il montaggio di componenti particolari sulla barca in possesso alla società ed alla quale gli atleti sono abituati. Vediamo, infatti, dalle figure sottostanti, come effettivamente sia poco evidente l intervento sull imbarcazione. Il tempo necessario alla preparazione è di circa un ora, compresa l impalatura. Pag. 4 di 7

5 L Analisi dei Diagrammi L analisi accurata delle curve permette di evidenziare i vari difetti occorsi durante le passate. Si sono evidenziati difetti degli atleti che l allenatore aveva già riscontrato, ulteriore conferma della bontà dei risultati, senza però immaginarne l effetto che questi avevano sulla dinamica dell imbarcazione. Non solo, fondamentale è stata la comprensione degli effetti della mancata contemporaneità di ingresso e uscita dei remi, l assenza di contemporaneità dell applicazione della forza massima e quindi del bilanciamento della barca. Si è poi passati ad analizzare tutta la passata del remo, compreso attacco e finale, come la pendenza delle curve, l angolo del settore di attacco e finale, i difetti di entrata e uscita dall acqua del remo. Siamo poi passati a valutare i contributi di arti inferiori, tronco e arti superiori durante l azione, fino a verificare come influenzino l andamento dell accelerazione, e quindi la prestazione, dell imbarcazione in termini energetici. I dati sono stati studiati per partenza, passo di gara e fondo. Nell immagine sopra l andamento delle forze durante tutta la rilevazione. Sotto la partenza e i primi colpi successivi. Pag. 5 di 7

6 Le curve continue rappresentano la forza esercitata dall atleta, quelle tratteggiate corrispondono all angolo del remo dello stesso atleta. La legenda sulla destra mostra il rapporto colore-posto voga. In giallo l accelerazione della barca. Vediamo lo stesso andamento anche per il passo di gara. Si noti come il vogatore due, in verde, abbia un difetto nello sviluppo della forza in quanto, mentre ha una notevole spinta con gli arti inferiori, non regge con il tronco e gli arti inferiori. L andamento della barca, ne risente subito: è evidente il calo di accelerazione, curva in giallo, in corrispondenza del calo di spinta del verde. L intensità della forza del capovoga, in bianco, è minore. N.B. risulta sfalsata rispetto agli altri per uno spostamento del sensore durante la rilevazione (urto contro una boa). Il momento di massimo sforzo per i tre atleti misurati, non è univoco, determinando una necessaria correzione da parte del timoniere. Il finale del verde determina una forza contraria al moto quindi non è veloce nello svincolo. Si noti altresì come anche all attacco questo atleta arrivi alla posizione prima degli altri, li attenda (plateau in alto della curva verde tratteggiata), e poi entri velocemente prima degli altri disegnando nell acqua un settore angolare maggiore. Dal grafico, inoltre, si possono estrapolare un gran numero di funzioni derivate, come la velocità dell imbarcazione, integrando l accelerazione, l energia immessa da ogni singolo atleta, confrontando le aree sottese dalle curve continue, e così via. Pag. 6 di 7

7 Conclusioni In conclusione possiamo asserire come la prova sia stata proficua: in poco tempo siamo stati in grado di presentare all allenatore una sequela di informazioni difficilmente rilevabili ad occhio nudo. Il sistema ottimizzato sarà presentato durante la Conferenza Nazionale Allenatori di Dicembre 2005 Ringraziamenti Si ringrazia per la fattiva collaborazione: - il Direttore Tecnico della Federazione Italiana Canottaggio, Maestro dello Sport, Giuseppe de Capua - prof. ing. Roberto Tovo, docente presso Ingegneria dei materiali, Università degli studi di Ferrara, - ing. Luca Lunghi, tecnico e dirigente del CUS Ferrara, società che tanto ci ha permesso e ci permetterà per i test - ing. Andrea Mola, dipartimento di Matematiche applicate, MOX, Politecnico di Milano - Tecnonautica, per la fornitura dei materiali per la prova. Pag. 7 di 7