In
campo dinamico dell’ingegneria e della
tecnologia sportiva, gli ingegneri prestano particolare attenzione
all’energia immagazzinata e persa nelle apparecchiature. Le palle
gonfiabili (e solide) sono spesso disciplinate da un coefficiente di
restituzione che descrive l'interazione tra la palla e una piastra
rigida. Le corrette caratteristiche dinamiche sono raggiunte dalla
selezione accurata dei materiali, la costruzione e la pressione di
gonfiaggio. Dopo che la palla esce dalla fabbrica, i materiali e la
costruzione rimangono relativamente costanti, ma la pressione interna
è lasciata alla discrezione dell'atleta, che riceve solo una
raccomandazione. Uno studio è stato condotto per osservare il
rapporto tra sovra-e sotto-pressurizzazione e la perdita di energia a
vari livelli di deformazione.
Un
ElectroPuls ™ E3000, dotato di
leggeri piatti di compressione, è stato utilizzato per comprimere
interamente le palle. Durante lo studio, diversi tipi di palle sono
state testate (calcio, pallavolo, futsol, netball, pallavolo,
ginnastica ritmica), ed i risultati di un pallone da basket sono qui
presentati. Ogni palla è stata compressa ciclicamente ad una
frequenza costante a livelli medi con ampiezza di circa 5 millimetri
di spostamento iniziale che successivamente è stata aumentata con
incrementi di 5 mm. Il movimento è stata prescritto con il controllo
di un encoder digitale all'interno del
Software WaveMatrix™ di Prove Dinamiche. Ogni palla è stata testata a tre pressioni:
- La
pressione 'nominale' è stato al centro
dell’intervallo specificato sulla palla
- La
sotto-pressione é
stata del 25 % al di sotto di quella nominale
- La
Sopra-pressione
delle palle é stata del 25 % al di sopra di quella nominale
Le
curve forza-spostamento sono state prese
dal ciclo finale (20) ad ogni spostamento iniziale. La differenza tra
le curve integrate numericamente di carico e scarico ha dato
l'energia persa in ogni ciclo di compressione. Il grafico presentato
mostra il rapporto tra l'energia persa e l'energia introdotta nel
sistema nei vari cicli. La più grande delle barre indica la maggiore
perdita relativa di energia.
La palla correttamente gonfiata,
rappresentata dalle barre verdi, perde la quantità minima di energia
delle tre pressurizzazioni testate. La
perdita di energia più alta della palla sotto-gonfiata può essere
attribuita alla interazione tra flessione e deformazioni sferiche nel
piano (deformazioni cercolari) dei pannelli. Ad
alta pressione, la palla è essenzialmente pre-caricata e i pannelli
mostrano una gamma maggiore di deformazioni, forse a partire dalla
zona elastica. Con materiali iperelastici, non è una sorpresa che
più energia si perde ad alte deformazioni. Le prove di compressione
e dinamiche su palla piena forniscono informazioni sul ruolo della
pressione interna nei palloni sportivi. Studi rapidi in questo modo
contribuiscono a quantificare il comportamento globale dei palloni e
suggeriscono ulteriori ricerche.
Credits: This application note was developed with assistance and photos from
Sports Technology Institute - Loughborough University