Fisica per ignoranti canoisti

 In questa "ignorantata" parleremo di alcune caratteristiche fisiche che governano la canoa slalom e ovviamente di alcune banalità che da esse derivano.

Tenete comunque sempre presente che il principio che governa ogni mio pensiero sullo slalom è l'ECONOMIA, ossia: "come far fare alla canoa tutto il lavoro possibile".

Il banale prodotto della riuscita di ciò è che ci saranno più energie per l'avanzamento. 

Velocità, massa ed energia sono i termini che useremo per cercare di capirci senza avere lauree in fisica ed ovviamente scusandomi in anticipo per l'imprudenza con cui li userò, le altre componenti fondamentali sono gli angoli.

Partiamo proprio dagli ANGOLI e dai piani che li contengono. 

Nella nautica si definiscono tre piani rispetto all'imbarcazione: il piano longitudinale, quello trasversale e quello orizzontale.

Il primo è un piano verticale passante per l'asse punta-coda (prua-poppa), il secondo è il piano verticale perpendicolare al primo e passante per il centro della canoa, il terzo è ovviamente il piano orizzontale passante per l'intersezione dei primi due. Una canoa immobile che galleggia su uno specchio d'acqua ha angoli neutri (uguali a zero) su tutti i piani 

Se entro in corrente da una morta lo faccio con un angolo "orizzontale" compreso tra l'asse della corrente e l'asse longitudinale della canoa, se la canoa ruota lo fa principalmente sul piano orizzontale; maggiore sarà la velocità angolare più veloce sarà la rotazione, ma noi distingueremo solo, più o meno, una rotazione veloce da una lenta. L'altro angolo fondamentale in queste manovre è l'angolo trasversale, quello che determina quanta pancia o contropancia darò alla corrente. Dalla risultante tra questi angoli e dall'azione del canoista ci potrà essere un più o meno accentuato angolo sul piano longitudinale.

Torniamo alle altre tre grandezze.

Della VELOCITA' sappiamo praticamente tutto, ma una delle condizioni che si devono tenere ben presenti quando la si ricerca in canoa è che essa dipende in grandissima parte dalla resistenza idrodinamica, voce che aumenta col quadrato della prima grandezza. 

Se ne evince che è molto facile aumentare velocità basse ma molto difficile aumentare velocità alte. 

In termini di energia spesa è molto facile verificare che per passare da un regime di bassa velocità ad uno di media velocità spenderò molte meno calorie che a passare da un regime medio ad uno massimo. 

Ingrandendo la scala di misurazione intorno a quella che abbiamo definito velocità massima ci renderemmo conto che tra "massima" e "pochissimo meno di massima" c'è una differenza notevole in termini di energia necessaria. Cosa che invece non è tale tra "media" e "pochissimo meno di media"; lì quasi non ci accorgeremmo della variazione.

ECONOMICAMENTE è facile dedurre che CONVIENE NON PERDERE MAI VELOCITA', PIUTTOSTO CHE CERCARE DI AUMENTARLA. 

Occhio che queste cose sono banali ma al dunque è evidente quanto non sia così scontato per tutti.

Ogni canoista, seduto o inginocchiato nella sua canoa, forma quello che già illustri e blasonati tecnici hanno definito un "sistema uomo-canoa" che noi aggiorneremo in un asessuale "Homo-canoa". 

Questo sistema ha ovviamente una sua MASSA ed una sua geometria. 

La geometria è cambiata in modo sorprendente nel giro di 50 anni soprattutto grazie alle evoluzioni tecniche dei materiali, delle forme delle canoe e delle pagaie, pensate solo che ai tempi era impensabile (ed impossibile) risolvere una rotazione piantando la coda della canoa. 

La massa è invece più o meno uguale ad allora anche se le canoe non pesavano certo meno di 10 kg e le pagaie erano in legno massiccio.

Diciamo che un sistema Homo-canoa di allora ed uno di oggi, lanciati sull'acqua piatta ad uguale velocità, hanno più o meno la stessa "quantità di moto" ma, siccome non siamo dei fisici (le eventuali eccezioni non farebbero che confermare la regola), possiamo "ignorantare" anche questa grandezza e capirci dicendo che hanno la stessa ENERGIA.

Per esempio, se sbattessero contro un'altra canoa le darebbero un colpo più o meno uguale, o, se dovessero fermarsi di colpo, i due canoisti farebbero più o meno la stessa fatica.

 

Però in canoa si deve curvare un sacco di volte, parliamone. 

L'atleta canoista degli anni '60 (magicamente ventiquattrenne anche oggi) non avrà certo grossi problemi nel condurre una rotazione di qualche metro di raggio alla stessa velocità di un atleta moderno. 

Le vecchie canoe avevano chiglie trasversalmente meno piatte delle odierne ed avevano un profilo longitudinale molto meno curvo; in pratica erano più adatte alla velocità rettilinea di quanto non lo siano le nostre. 

La loro velocità di punta era maggiore di quella delle odierne canoe, quindi, per curve di grande raggio erano superiori od uguali alle nostre amate canoine. 

La forma delle chiglie delle canoe moderne determina invece una crescente superiorità sulle vecchie barche con il diminuire dei raggi di rotazione. 

Con una canoa del ventunesimo secolo si possono fare curve a canoa piatta e "di pancia", anche di pochi decimetri di raggio, molto veloci per tutta la curva e con ottima velocità di uscita finale. Con le canoe della metà del ventesimo secolo era sicuramente impossibile ottenere le stesse rotazioni e simili velocità di uscita.

Sempre considerando solo esecuzioni a canoa piatta o con fianco esterno alto, arrivando alle rotazioni a raggio zero o "sul posto", risulterà evidente che il canoista moderno potrà sfruttare le geometrie attuali ruotando molto velocemente per poi poter dedicare le sue energie ad una ripartenza, mentre il nostro buon vecchio canoista sarà ancora nei primi gradi di rotazione. 

L'enorme differenza nella velocità di rotazione sul posto è dovuta solo alle diverse caratteristiche delle chiglie delle canoe che, se rendono più veloci sul dritto le canoe antiche, rendono delle ruotatrici eccezionali le canoe di oggidì.

Inoltre, le canoe moderne hanno una carta che anticamente non era manco immaginabile: possono ruotare con la coda immersa nell'acqua. 

Con le vecchie barche era impossibile immergere prua o poppa sotto il pelo dell'acqua, mentre nessuno slalomista moderno potrebbe fare a meno di una coda sottile e poco voluminosa facilissima da far scivolare sott'acqua. 

Con una ormai diffusissima tecnica, ogni canoista è capace di realizzare una rotazione con il fianco esterno più basso di quello interno e la coda sott'acqua. 

Ma perché farlo? Perché per un gran quantitativo di curve ed occasioni varie, questo tipo di rotazione è in grado di far scorrere la canoa lungo il profilo verticale offerto dal fianco esterno in prossimità dell'Homo a bordo mentre la sottilissima parte finale, scorrendo di taglio nell'acqua esattamente come fosse un timone di profondità controllato dall'angolo di inclinazione trasversale della canoa, è a sua volta capace di governare l'angolo longitudinale (il sollevamento della prua) e quindi le fasi di ingresso, rotazione ed uscita dalla curva appena impostata.

Riassumendo alla grossa: il canoista determina la velocità e gli angoli di ingresso in curva e di inclinazione trasversale ottenendone un'inclinazione longitudinale ed un raggio di curva iniziali. Modulando l'inclinazione trasversale, spostando il suo baricentro ed agendo con la pagaia potrà modificare inclinazione longitudinale e raggio durante la rotazione e l'uscita.

Il profilo laterale esterno della canoa, offerto all'acqua durante questo tipo di rotazioni, funziona come un timone verticale, o come una deriva, o come l'insieme dei due. Vedetela come volete ma il concetto è che la geometria della canoa immersa in acqua in queste situazioni fa sì che si ottenga una rotazione con grande conservazione dell'energia e quindi con potenziale alta velocità di uscita dalla curva. Qualcuno urlerebbe: "Conservazione della quantità di moto!", ma sarebbe troppo "imparato" per noi semplici pagaiatori fermi al vago concetto di conservazione dell'energia.

Quindi l'orientamento della canoa sui suoi tre piani sarà un parametro fondamentale che insieme alla posizione del baricentro del corpo del canoista e l'azione della pagaia in acqua decreteranno la forma, la velocità e la riuscita della rotazione.

Semplicemente: ogni qual volta riusciamo a correre lungo un binario, che sia con il fianco alto, basso o piatto, facendo sì che la canoa non ne esca scivolando all'esterno o non ne venga strappata verso l'interno dalla pagaia del canoista, otterremo un obiettivo economico molto importante: 

la conservazione dell'energia e quindi una buona velocità di uscita.

IN UNA BUONA ROTAZIONE LA PERDITA DI ENERGIA E' MINIMA.

Ma quando ruoto sul posto e quindi non seguendo alcun binario, come faccio ad avere una buona velocità di uscita? 

A coda sopra (quindi a barca piatta o con fianco alto) le rotazioni sul posto vanno a finire tutte a energia zero o quasi e da "zero o quasi" tocca ripartire a forza di pagaiate lungo la nuova direzione. Ovviamente il discorso economico va a farsi fottere ...

A coda sotto le cose cambiano perché investo l'energia, generata dalla mia velocità per la mia massa, in una rotazione così stretta che determina un'immersione della coda della canoa molto pronunciata nel senso longitudinale ed una conseguente potenziale energia derivante dalla forte spinta che la coda della canoa è in grado di fornire durante la sua riemersione. 

Vogliamo vederla in maniera diversa? Immaginiamo di posizionare quei trampolini delle gare di canoa extreme su un laghetto e di buttarci giù con una canoa da slalom. 3-2-1-Via! Saltiamo. La canoa si infila in acqua, teniamo la canoa neutra sul piano trasversale, affondiamo per un momento e poi torniamo su con una forte componente di moto verso dietro. Perché? Perché la coperta della nostra canoa è abbastanza piatta ed inclinata verso il basso da trasformare la componente di velocità in avanti, data dalla inclinazione del trampolino di partenza, in una spinta indietro derivante dalla spinta di galleggiamento dovuta al volume della canoa immersa e dalla forma semi piatta della coperta della prua.  In pratica, affonderemo per poi tornare in superficie con una evidente componente di moto verso la poppa della canoa e tale da farci ritrovare in superficie con la canoa leggermente in movimento verso dietro.

Ora immaginate di saltare di schiena. Andrete giù come dei coltelli perché le code delle canoa da slalom hanno oggi esigui volumi, il maggior ostacolo all'affondamento sarà il corpo del canoista con il suo giubbotto salvagente, quindi, una volta terminata la fase di discesa si determinerà una fase di riemersione governata in gran parte dall'estrema "piattezza" della coperta in coda. La risultante di tutto ciò sarà un'emersione fortemente orientata lungo l'angolo longitudinale della canoa dato dall'inclinazione dell'asse punta-coda. 

Cerchiamo di ricreare questa emersione durante la rotazione sul posto: arrivo, timono decisamente, ruoto infilando decisamente la coda sott'acqua e poi sfrutto la derivante spinta di galleggiamento per ripartire lungo la direzione che ho appena scelto. 

Se abbasserò troppo poco il fianco esterno non otterrò un sufficiente affondamento e di conseguenza nemmeno una buona spinta in riemersione, se abbasserò troppo il fianco esterno otterrò un esagerato affondamento ed una spinta in riemersione molto indirizzata verso il cielo e poco verso la direzione desiderata.

E' sempre importante tenere presente che le caratteristiche di ogni sistema Homo-canoa sono fondamentali ed esigono angoli soggettivi. 

Angoli trasversi di segno opposto.

Il caso più frequente, spesso riscontrabile in condizioni di alte velocità (per esempio: ingressi in morta da forti correnti) ma anche sistematicamente eseguito da molti canoisti indipendentemente dalla velocità di ingresso, è dato da un ingresso in curva a fianco alto ("alto" è qualunque valore di segno "+" rispetto al piano orizzontale) e la sua trasformazione in fianco basso (qualsiasi valore con segno "-") o quasi piatto, la cui risultante sarà l'affondamento della coda, che poi verrà modulato fino a sollevare leggermente il fianco esterno, anche rendendolo positivo, per ottenere la maggior spinta in avanti ed il miglior orientamento della canoa. 

Meno frequente è l'ingresso in curva a fianco basso e la sua successiva trasformazione in fianco notevolmente alto. Escludendo il caso di una risalita chiusa vicinissima ad una forte corrente ed alla conseguente necessità di dare pancia a monte prima che la coda sia riemersa, la grande maggioranza degli altri casi in cui si alzerà decisamente il fianco esterno è legata alla necessità di interrompere bruscamente la rotazione e quindi, molto probabilmente, ad una correzione di una incipiente sovrarotazione. Cioè, inserisco la coda in acqua, ruoto ma mi accorgo che ho alzato troppo la punta (o abbassato troppo la coda) e che se continuassi nella rotazione andrei oltre l'angolo ideale di uscita dalla rotazione, allora alzo il fianco esterno determinando un'emersione improvvisa della coda e la conseguente fine della rotazione. Questo è un sistema molto diffuso tra gli atleti perché risolvono la perdita di velocità di uscita con la pagaia e la forza bruta  ma, evidentemente, la conservazione dell'energia va un po' a ramengo. Infatti è un sistema che gli atleti più bravi evitano come la peste.

Vige comunque il principio che il bravo canoista deve essere in grado di eseguire ogni tipo di manovra per poter scegliere la migliore in ogni circostanza perchè: "Chi sa fare solo una cosa può fare solo quella". 

Riassuntino: abbiamo visto che esistono diversi sistemi Homo-canoa, che la velocità a cui si muovono determina un'energia, che è cosa ottima conservare l'energia ed è molto grave perderla, che è possibile eseguire manovre perdendone la minor quantità possibile e che ogni energia risparmiata grazie allo sfruttamento della geometria della canoa potrà essere impiegata per andare più veloce e con maggior lucidità.