Arco e freccia

In termini più semplici, un arco è un bastone lungo e flessibile; una corda più corta è attaccata alle due estremità del bastone, causando la piega del bastone. Una freccia è un albero con alette di tipo piuma vicino a un’estremità, che è dentellata, e una testa appuntita sull’altra estremità. L’estremità dentellata della freccia è montata contro la corda dell’arco, con la testa appuntita che si estende appena oltre l’arco. Con una mano tesa contro l’arco e l’altra afferrando la corda, un arciere tira indietro sulla corda, immagazzinando energia potenziale nell’arco. Quando l’arciere rilascia la corda, quell’energia potenziale viene convertita in energia cinetica, che viene impartita alla freccia, spingendola in avanti improvvisamente e rapidamente. Gli archi sono usati principalmente per la caccia e per il tiro al bersaglio.

Background

Gli archeologi ritengono che i cacciatori usassero archi e frecce già 50.000 anni fa. Gli indigeni usavano tali armi in ogni parte del mondo tranne l’Australia. Oltre alla caccia e alla guerra, archi e frecce venivano usati per lo sport nelle antiche culture dell’Egitto, della Cina e dell’India.

Originariamente, gli archi erano fatti di qualsiasi materiale elastico, incluso il bambù e vari tipi di legno, e le corde dell’arco erano fatte di budello animale. I produttori di arco nativi americani e asiatici hanno fatto indipendentemente un’importante innovazione quando hanno rinforzato l’arma incollando il tendine animale (tendine) sul retro dell’arco (il lato rivolto verso il bersaglio). L’arco composito (uno fatto di tre o più strati di sostanze dissimili) è stato inventato da diverse culture dell’Asia centrale, settentrionale e sud-occidentale fino a 4.500 anni fa. La tecnica includeva il rinforzo della schiena dell’arco con un massimo di tre strati di tendini triturati mescolati con colla e il rafforzamento della faccia dell’arco (il lato rivolto verso l’arciere) con uno strato incollato di corno animale. Gli europei del Nord usarono un metodo diverso per rafforzare gli archi; all’inizio del IV secolo d. C. , stavano legando un dorso di alburno ad una faccia di durame (legno denso preso dal nucleo non vivente di un albero).

Le frecce, che normalmente erano fatte di alberi di legno, erano dotate di punte di freccia a forma di legno duro, osso, corno, selce, bronzo o (eventualmente) acciaio. In India, produttori di armi sperimentato ampiamente con ferro e acciaio, e hanno prodotto una freccia interamente in metallo durante il terzo secolo AC Anche se è probabile che hanno fatto archi di metallo in quel momento pure, non è stato fino al diciassettesimo secolo che archi in acciaio è diventato veramente popolare in India.

Il tiro con l’arco (usando un arco per sparare frecce) era un mezzo di guerra dominante (con archi standard che si dimostravano generalmente superiori alle balestre meccanicamente assistite) fino alla fine del XVI secolo, quando le armi da fuoco divennero pratiche. Da allora, la caccia e il tiro al bersaglio si sono sviluppati come le principali attività nel tiro con l’arco.

Dal 1929 al 1946, sette arcieri che erano anche scienziati o ingegneri hanno studiato le prestazioni dei progetti di attrezzature e materiali utilizzando tecniche come la fotografia ad alta velocità. Pubblicarono le loro scoperte in varie riviste e, nel 1947, tre di loro curarono una raccolta di questi articoli, intitolando il libro Archery: The Technical Side. Queste analisi sperimentali e matematiche della dinamica dell’arco hanno posto le basi per i primi significativi miglioramenti nella progettazione delle attrezzature per il tiro con l’arco dal Medioevo. Tra le innovazioni apparse dopo la seconda guerra mondiale c’erano l’uso di nuovi materiali come plastica e fibra di vetro, e la modifica della sezione di presa dell’arco per assomigliare a un manico di pistola.

Design

Il tipo più semplice di arco, chiamato arco lungo, è formato da un albero essenzialmente dritto. Potenza e stabilità aggiuntive sono ottenute da archi ricurvi, che hanno curve permanenti che rendono la parte posteriore dell’arco concava a ciascuna estremità. Ancora più potenza può essere raggiunta con un arco compound, un dispositivo meccanicamente assistito che attacca la corda ad un sistema di pulegge piuttosto che alle punte dell’arco.

Un arco ricurvo è costituito da tre parti—due arti flessibili che si estendono dalle estremità opposte di un montante rigido. La lunghezza totale dell’arco può essere di 50-70 pollici (125-175 cm). Il montante, che è di circa 20 in (50 cm) di lunghezza, fornisce una comoda impugnatura e una sporgenza su cui la freccia poggia prima di rilasciare. Gli arti possono essere fissati in modo permanente al montante, o possono essere rimovibili, consentendo all’arciere di smontare l’arco per facilità di trasporto e stoccaggio o per scambiare arti con diverse caratteristiche operative.

Materie prime

Quando è fatto di un unico pezzo di legno, un arco può deformarsi dall’umidità o diventare fragile nella stagione fredda. Può anche deformarsi permanentemente nella forma curva raggiunta quando l’arco è infilato (la corda è attaccata ad entrambe le estremità, piegando l’arco). Quando ciò accade, l’elasticità dell’arco diminuisce e perde potenza. Fare archi in fibra di vetro risolve alcuni di questi problemi, ma con caratteristiche prestazionali ridotte. I migliori risultati si ottengono con materiali compositi che si formano incollando insieme strati di vari legni, fibra di vetro o fibra di carbonio. Tra i legni comunemente usati per gli archi ci sono olmo rosso, acero, cedro, bambù e legni esotici come il bubinga.

Storicamente, le corde dell’arco sono state fatte da tendini, rawhide ritorto, budello, canapa, lino o seta. Oggi, corde per legno lungole archi sono spesso fatte di filo di lino. Compound archi possono essere infilate con filo di acciaio. Le corde per archi ricurvi popolari sono solitamente fatte di Dacron, che si estende molto poco e si indossa bene. Il filo di nylon è avvolto intorno alla corda per rinforzarla alle estremità e nel mezzo dove la freccia e le dita dell’arciere contattano la corda durante le riprese.

Le frecce sono state tradizionalmente fatte di alberi solidi di legno come frassino, olmo, salice, quercia, cedro o abete di Sitka. Gli alberi a freccia cava possono essere formati da materiali moderni come alluminio, fibra di vetro, grafite o fibra di carbonio. Le piume (comunemente da ali di tacchino) montate sull’albero vicino a un’estremità fanno girare la freccia durante il volo, stabilizzando il suo percorso. A causa della migliore durata e resistenza all’umidità, le palette in plastica o gomma stampata sono diventate più popolari delle piume naturali per questo scopo. Una cocca (un pezzo di plastica che è scanalato per adattarsi intorno alla corda) è attaccato alla parte posteriore della freccia. Punte di freccia, che sono stati storicamente fatti di selce, osso, corno, bronzo, o legno duro, sono ora comunemente in acciaio. Possono avere da due a sei lame sporgenti, oppure possono semplicemente portare l’albero ad un’estremità arrotondata o appuntita.

Il processo di fabbricazione

L’arco

I paragrafi seguenti descrivono la costruzione di un arco ricurvo con arti fissati in modo permanente.

• 1 Vari materiali sono tagliati in rettangoli per gli strati degli arti. Gli strati di legno sono tinti del colore desiderato. La colla viene applicata e gli strati vengono impilati nella sequenza corretta.
• 2 La sezione dell’arto multistrato è montata su una forma che determinerà la sua curvatura finale. Mentre attaccato alla forma, l’arto viene curato in un forno a 180° F (80° C) per sei ore.
• 3 Il montante è costituito da un solido blocco di alluminio o da un blocco formato dalla laminazione di vari strati di legno. Dopo aver tagliato il blocco fino a un contorno di base della sua forma finale, i perni vengono inseriti vicino alle estremità del montante per consentire il fissaggio degli arti.
  

  Un arco tipico. Al fine di formare un ciclo corda, la stringa può essere impiombato o tessuto.

• 4 I fori sono praticati negli arti per adattarsi alla posizione dei perni nel montante e gli arti sono temporaneamente attaccati al montante. Dopo che le articolazioni sono state levigate, gli arti vengono rimossi dal montante.
• 5 Utilizzando un modello, il bowyer (bow maker) segna gli arti per il taglio. Utilizzando una sega elettrica e una levigatrice, l’artigiano si assottiglia e modella le estremità degli arti dalla loro forma originariamente rettangolare. Le estremità degli arti sono archiviate per creare scanalature in cui è possibile montare la corda dell’arco.
• 6 Il bowyer inizia a modellare il montante ritagliando sezioni per formare un ripiano su cui la freccia può poggiare e per fornire una finestra di avvistamento. Usando una sega elettrica, una levigatrice e una raspa a mano (lima di legno), il bowyer disegna il riser in una forma che sarà comoda da impugnare.
• 7 Gli arti sono attaccati al montante finito e incollati in posizione. La modellatura finale viene eseguita sulle punte degli arti. L’intero arco viene levigato a mano e poi rifinito con un rivestimento protettivo di resina epossidica trasparente.
  

  Durante la fabbricazione dell’arco, l’arto viene montato su una forma che determinerà la sua curvatura finale. Mentre attaccato alla forma, l’arto viene curato ad alta temperatura e il riser viene quindi attaccato all’arco con spilli.

La corda

Anche se le corde prodotte sono disponibili, alcuni appassionati di tiro con l’arco preferiscono fare il proprio.

• 8 Viene determinato il numero di fili di filo necessari. Questo dipende dalla forza del filo utilizzato e dal peso del tiro (forza) dell’arco. Il fascio di fili è diviso in tre set uguali e ogni set è rivestito con cera d’api (forse con resina aggiunta). I set di fili vengono quindi formati in una corda torcendoli e intrecciandoli insieme.
• 9 Quando è stato formato un cavo sufficiente, si forma un anello portando l’estremità del cavo intorno e giuntandolo o tessendolo nella nuova sezione che viene cablata. Quando la lunghezza desiderata della corda è quasi raggiunta, la corda viene pre-allungata appendendola dal ciclo iniziale mentre si attacca un peso all’estremità libera. La lunghezza viene quindi rivalutata e il cordoncino continua fino a raggiungere la lunghezza desiderata. Formare un altro ciclo termina la corda.
• 10″ Serving ” viene applicato avvolgendo il filo di nylon attorno a una sezione da 10 pollici (25 cm) al centro della corda e una sezione da 5 pollici (13 cm) vicino a ciascun anello terminale. Un rinforzo chiamato punto di nocking, che è fatto di gomma o plastica, è attaccato nel punto in cui le frecce saranno montate contro la corda.

La freccia

I passaggi seguenti descrivono come sono fatte le frecce di legno.

• 11 Viene selezionato un” due per quattro ” (2 in spessore e 4 in larghezza) di legno appropriato, assicurandosi che la venatura del legno si avvicini il più possibile alla lunghezza della tavola. Viene tagliata una sezione che è di circa 3 pollici (7,5 cm) più lunga della lunghezza della freccia pianificata. Usando un coltello pesante o un’ascia, la tavola viene divisa da un lato per formare un bordo che corre veramente lungo la venatura del legno.
• 12 Seguendo il bordo diviso, vengono segati spazi vuoti quadrati leggermente più grandi del diametro dell’albero desiderato. Se necessario, gli spazi vuoti possono essere raddrizzati riscaldandoli e piegandoli.
  

  La freccia è tipicamente in legno e rivestita con poliuretano e vernice. Le piume tagliate o le palette di plastica sono incollate all’albero tra la cresta e la cocca in un motivo parallelo all’albero, a spirale (in diagonale retta rispetto all’albero) o elicoidale (in una curva che inizia e finisce parallela all’albero). Una punta di freccia è montata sull’albero. La forma della testa è determinata dallo scopo per cui verrà utilizzata la freccia: tiro al bersaglio o caccia a specifici tipi di animali.

• 13 Ogni lato del vuoto è piallato per garantire la sua levigatezza e rettilineità. Quindi i quattro angoli sono piallati per formare un’asta ottagonale. Ancora una volta, gli angoli sono piallati. Infine, l’albero viene levigato per formare un tassello rotondo.
• 14 Una cocca, o fessura, viene tagliata in un’estremità dell’asta della freccia. In alternativa, l’estremità dell’albero può essere inserita in una cocca di plastica.
• 15 L’albero è rivestito con poliuretano o vernice. Cresting (bande di colore che identificano il proprietario o il produttore della freccia) viene applicato attorno all’albero.
• 16 La freccia è fletched incollando piume rifilate o palette di plastica per l’albero tra la cresta e la cocca. Queste piume reali o artificiali possono essere applicate parallelamente all’albero, a spirale (in una diagonale retta all’albero) o elicoidale (in una curva che inizia e termina parallelamente all’albero). Di solito vengono applicate tre piume, una delle quali si troverà direttamente lontano dall’arco quando la freccia è montata per le riprese. Questo è chiamato il gallo piuma, e gli altri due sono chiamati piume albero.
• 17 Sull’albero è montata una punta di freccia. La forma della testa è determinata dallo scopo per cui verrà utilizzata la freccia: tiro al bersaglio o caccia a specifici tipi di animali.

Il futuro

Basandosi sull’approccio analitico iniziato negli anni ‘ 30, i ricercatori moderni stanno perfezionando modelli matematici che descrivono le prestazioni degli archi, al fine di valutare possibili cambiamenti di progettazione. Oltre a variare le dimensioni e la forma dei componenti dell’arco, bowyers sperimenta anche nuovi materiali. Ad esempio, almeno un produttore offre ora arti realizzati con uno strato centrale di schiuma sintattica (un materiale ad alta resistenza e bassa densità, composto da resina epossidica e microscopiche perle di vetro che possono essere colate e lavorate).

Alcuni arcieri usano accessori sui loro archi per migliorare le loro prestazioni e i produttori stanno sviluppando modelli sempre più sofisticati di tali accessori. Ad esempio, è ora disponibile un dispositivo di avvistamento elettronico che non solo aiuta gli arcieri a fissare il loro obiettivo su un bersaglio, ma funge anche da telemetro con display digitale. Nuovi disegni sono anche in fase di sviluppo per gli stabilizzatori che sono montati su aste che si estendono verso l’esterno dalla parte posteriore della prua. Questi stabilizzatori sono costituiti da pesi o dispositivi di smorzamento idraulico (pesi mobili racchiusi in un cilindro pieno di liquido) che aiutano a prevenire la torsione dell’arco durante le riprese assorbendo parte dello shock quando la corda viene rilasciata.