| Stangen og kastet |
| torsdag 03. januar 2008 12:57 | ||||||||||||
|
Under et fluekast skjer interaksjonen mellom line og stang så raskt at det er umulig å skille små detaljer fra hverandre. Når man derimot studerer et kast i tidsintervaller på la oss si 1/500-dels sekund, avsløres hver minste detalj meget tydelig.  To aspekter som lenge har vært- og fremdeles er interessante for kastere, er «stoppet» i slutten av kastebevegelsen. Samt hvor mye fjær-energien fra den bøyde stanga (også omtalt som «pil- og bue-effekten») bidrar i kastet. Nettopp dette er temaene i denne artikkelen. For å samle inn nødvendig data har vi med et høyhastighets video kamera (500 bilder pr. sekund (fps.) filmet enkelt «fremkast». I denne artikkelen ser vi nærmere på fire enkelte fremkast foretatt av to velkjente norske kastere (Mathias Lilleheim og Andreas Fismen). Stengene og snørene hadde visuelle markører for å kunne følge stangens- og snørets-bevegelse i rom og tid. Hver kaster gjorde to kast hver, ett med en Sage TCR, og ett med en Thomas & Thomas Paradigm. Begge stengene er 9 fot lange og anbefalt for snøre klasse 5. Ytterligere data ble samlet inn i USA med hjelp av et 200 fps. tredimensjonalt motion-capture system (med Jason Borger som kaster med en Sage XP og en Orvis Zero Gravity Tip Flex, begge 9 fot klasse 5). Alle kast ble gjort innendørs for å minimere ytre faktorer. Stoppet Under kasteinstruksjon legges det ofte stor vekt på «stoppet». Ofte hevdes det at et bestemt, eller til og med et hardt stopp er nødvendig for å overføre energi fra stang til snøret og for å skape en kontrollert og effektiv snørebukt. Men hva er «stoppet»? Hvor brått er det? Hva består stoppet av? Og hvordan oppfører stangen og linen seg i stoppet? Noel Perkins og Bruce Richards har tidligere undersøkt noen av disse spørsmålene med hjelp av «The Casting Analyzer» (link til http://www.castanalysis.com/), men vi ønsker å gjøre mer direkte og detaljerte observasjoner, og dermed bidra med ytterligere data for de som interesserer seg for kasteteknikk og kastefysikk. I et kast som utføres uten bruk av enkel- eller dobbeltrekk, er kasterens eneste påvirkning selve stangbevegelsen. Hvis man her skal være mer spesifikk, kan vi si at kasteren beveger stang bunnen både ved translasjon og rotasjon. Denne bevegelsen vil igjen føre til at stangtoppen og snøret beveger seg. Fra kasterens synspunkt kommer dermed «stoppet» i slutten av kastebevegelsen når den raske bevegelsen av stangbunnen bremses opp mot et «stopp». På grunn av grunnleggende fysiske lover kan ikke «stoppet» skje momentant. La oss derfor se nærmere på hva som egentlig skjer i et normalt kast (uten dobbelttrekk) med 10 meter snøre pluss fortom utenfor stangtuppen. I Figur 1 har vi plottet tidsutviklingen av noen viktige aspekter i et enkelt fremkast, med fokus på den den delen av fremkastet hvor «stoppet» skjer. Ved første øyekast ser det kanskje bare ut som en masse linjer og symboler, men vi skal forklare underveis! De plottede dataene svarer til kastet merket «Kast #1» i Tabell 1. Spesielt viktig er punktet merket RSP for «Rod Straight Position». Dette er tidspunktet når stanga retter seg ut første gang etter utladningen (før returslag). Dette er en veldefinert hendelse i kastet og vi bruker det som tidsreferanse i alle de gitte kastedataene (vi setter tiden (t) lik null ved RSP).
Hvis vi nå tar en nærmere kikk på Figur 1 ser vi at de siste delen av framkastet består av en serie veldefinerte hendelser. Først oppnår stanghånden sin maksimale hastighet (ikke vist i grafen), etterfulgt av at bunndelen oppnår sin maksimale rotasjonshastighet (MAV). Like etter dette når stangen minimal korde lengde (MCL). Korde lengden er avstanden fra midt på håndtaket til stangtuppen og dermed et mål på hvor mye stangen er bøyd. Dette er for oss en interessant observasjon, som sannsynligvis skyldes videre rotasjon av stangbunnen etter MAV, og dennes påvirkning av stangens bøyningsprofil. Vi vil se nærmere på dette i fremtidige studier. Etterhvert som stangbunnens hastighet og rotasjonshastighet avtar, begynner stangen og rette seg ut og korde lengden øker hurtig. Når bunndelen har nådd halvparten av maksimal rotasjonshastighet (MAV/2), er stangen på god vei til å rette seg ut. Stangen fortsetter så å rette seg ut til den når RSP. Når RSP passeres bremser stangtuppen opp og snøret beveger seg raskere enn stangtuppen. Samtidig som stangtoppen fortsetter sin ned nedatgående bane, passerer linen over stangtoppen og fronten på snørebukten formes. Stangtoppens bevegelse går over til returslag, og når maksimalt returslag (MCF) rett etter at bunndelens rotasjonshastighet når sitt minimum. Vår analyse viser at stoppet som helhet ikke er momentan eller er en enkelt hendelse i kastebevegelsen. Og det som for det blotte øye ser ut til å inntreffe samtidig er i virkeligheten en serie hendelsen. I kastene som presenteres i denne artikkelen innledes stoppet mellom 0,15 og 0,10 sekunder før RSP, når rotasjonshastighet og kastehåndens hastighet er på sitt maksimale. Og stoppet fortsetter helt til stangen når maksimalt returslag cirka 0,05 sekunder etter at stangen har rettet seg ut (RSP). Det er god overensstemmelse mellom tidene vi måler og tids data fra Perkins og Richards «Casting Analyzer». Snørehastighet og energioverføring La oss nå ta målingene et steg videre og fokusere på betydningen av «fjærenergi» i kastene. Dette er et aspektet som har vært diskutert lenge – essensielt: Hvor mye bidrar stangen i kastet ved å overføre lagret fjær-energi til line-hastighet? En fluestang har tidvis blitt beskrevet som en «gigantisk fjær», som lades i starten av kastebevegelsen, for så å slippe fri den lagrede fjær-energien når kasteren plutselig «stopper» stangen. Med en slik modell i tankene er det lett å tro at kastet i hovedsak består av lagret fjær energi. Men våre data viser at det skjer langt mer i kastebevegelsen enn at man lader opp en fjær.
Når vi ser på Figur 2 (også denne er data fra Kast #1 i Tabell 1), kan vi se at stangas korde forlenges raskest i de siste 0,05 sek. før RSP. I dette intervallet er stangtuppens fartsøkning ca. 10% (fra 22 til 24 m/s), som tilsvarer 15% av snørets endelige bevegelsesenergi. Den tilsvarende hastighetsøkninigen fra stangens minimale korde lengde (MCL) til rett stang (RSP) er 23% (fra 18m/s til 24m/s). Og hastighetsøkningen fra MAV (maksimal rotasjonshastighet) til RSP er 38% (15m/s til 24m/s). Denne siste verdien tilsvarer en økning på 61% av den totale bevegelsesenergien i snøret. I samme intervall beveger stangtoppen seg nær 2/3 av sin totale arbeidsvei (fra start til RSP). Merk også at stangtoppen oppnår sin maksimale hastighet mellom 0,01 og 0,02 sekund før RSP. I tillegg til beregningene vi har gjort for den fleksible fluestangen har vi også beregnet hastigheter for for en ideell stiv stang (kosteskaft), forkortet ILS for «Ideal Rigid Lever Speed». ILS dataene tilsvarer hastigheten til tuppen av en stiv stang som beveges på samme måte som fluestangens bunndel (både translasjon og rotasjon). Vi har beregnet ILS data for alle de fire studerte kastene og resultatene er gitt i Tabell 1. Det er interessant å sammenligne de beregnede ILS verdiene med de observerte hastighetene ved RSP.
Følgende videosekvenser tar for seg alle de 4 studerte kastene: Hvis vi ser nærmere på disse tallene tror vi ikke at hele hastighetsøkningen fra MAV til RSP kommer fra lagret «fjær energi». Grunnen til dette er at det er fremdeles en betydelig rotasjon (og translasjon) gjennom «stopp sekvensen». Denne bevegelsen er størst og mest betydningsfull i det «stoppen» begynner (rett etter MAV, se Figur 1). Med andre ord, kasteren beveger og roterer fremdeles stangbunnen mens stanga retter seg ut, den totale hastighetsøkningen skyldes derfor ikke «fjær effekten» alene. Hvis vi tar bevegelsen av stangbunnen i stoppen med i beregningen konkluderer vi at i disse kastene er hastighetsøkningen pga. frigjort lagret fjær-energi mindre enn en tredel. Og hvis vi videre tar med at stangtuppens veilengde relatert til stangbøy er ca. 25% av den totale veilengden konkluderer vi at lagret fjær energi sannsynligvis står for 20% (eller mindre) av totalhastigheten ved RSP. Denne konklusjonen støttes også av det faktum at maksimalhastigheten for den simulerte stive stanga (ILS) er mer enn 80% av stangtuppens hastighet ved RSP farten i alle de studerte kastene (Tabell 2). Disse tallene er også konsistente med «strobe foto» baserte målinger publisert av Ed Mosser and William Buchman under tittelen “The Dynamics of a Flycast” (The Flyfisher magazine, Høsten 1980). Mosser/Buchman konkluderte at det var 83% “swing,” og 17% “fjær” bidrag for i det studerte kastet (målinger basert på 12 fps. strobe foto). Slik vi ser det er den lagrede fjær-energien fortsatt en betydelig komponent, men det er stanga som «forlenget arm» som er den vesentligste faktoren. Når vi diskuterer fluestanga-som-fjær ønsker vi også å presisere at vi forventer et større fjær bidrag i kast med dypere stangbøy, særlig hvis det også brukes kortere kastebevegelse og mindre kastesektor. I videre studier vil vi se på «fjær-effekten» i lengre kast. I den ekstreme enden av «fjærenergi» har vi det klassiske Pilbuekastet, hvor vi ikke har noen normal kastebevegelse eller noen kastesektor (for stanghånden). I Pilbuekastet kommer all energien fra lagret fjær-energi, og med denne teknikken kan vi si at fjær energien står for 100% av energien i kastet. I tillegg til at den fleksible stanga lagrer energi, tillater den en jevnere kraftbruk gjennom kastebevegelsen og at stangtuppen kan følge en rettere linje (som igjen gir mer effektive snørebukter). Med en fleksibel stang unngår man også at MAV og maks hastighet skjer til samme tid, som igjen kan ha stor betydning for presise presentasjoner.
Konklusjon Som vi kan se i de studerte kastene er «stoppet» (fra kasterens synspunkt) ikke en en enkelt skarp hendelse i kastebevegelsen. «Stoppet» består heller av en sekvens oppbremsinger mens stanga retter seg ut. Vi ser også at kasterens bevegelse av stanga (stanga som arm forlenger) er den primære kilden til snørehastighet, mens «fjær-effekten» er sekundær. Det er også tydelig at gode kastere tilpasser kastebevegelsen til den aktuelle stanga for å generere den nødvendige snørehastigheten for det aktuelle kastet. Takk til Vi ønsker å takke professor Knut Jørgen Måløy og Osvanny Ramos ved Universitetet i Oslo, og kasterne Mathias Lilleheim og Andreas Fismen for hjelp og støtte i studiet. Vi ønsker også å takke Dr. Mike Hahn å gjøre tilsvarende motion-capture data tilgjengelig for oss. Og vi vil takke professor Noel Perkins og Bruce Richards for data fra «The Casting Analyzer» . Originalversjonen av artikkelen ble først publisert i 2006 i det japanske magasinet, FlyFisher. Artikkelen har også vært publisert i svenske Allt om Flugfiske. Forfatterne ønsker å rette en stor takk til redaktørene i disse bladene for deres fremadrettede holdning til forskning på fluekasting. Forfatterne Grunde Løvoll har Dr. grad i fysikk og er for tiden (2007) forsker på Fysisk institutt, Universitetet i Oslo. E-mail: grunde(alfakrøll)fiskekroken.org. Jason Borger er fluefiske-skribent, illustratør og kaste instruktør, og er «Utdannings Direktør» ved Fly Casting Institute. E-mail: jason(alfakrøll)flycastinginstitute.com. I FCI's e-library finner man forøvrig originalartikkelen.
Tips en venn
Kommentarer (0)
 Skriv kommentar
|
||||||||||||
RSS for kommentarer
