Come si misura la velocità di una freccia

Tre numeri con lo stesso nome

«Velocità della freccia», in uno studio, può voler dire tre cose: la velocità all'uscita, presa a pochi metri dall'arco; la media su tutto il volo, cioè la distanza divisa per il tempo di volo; la velocità in un punto della traiettoria. Non coincidono, perché la freccia rallenta per strada, e su un campo da settanta metri perde intorno al 15% della velocità (la scheda sulla velocità persa in volo è «corroborata»). Per questo i cinquanta metri al secondo abbondanti misurati a settanta metri su arcieri d'élite, una media sul volo intero, stanno sotto i sessanta circa con cui parte la freccia del ricurvo: le due cifre sono nelle schede sulla velocità a settanta metri e sulla freccia da gara.

Il cronografo ottico

Lo strumento più usato è il cronografo: due barriere di luce a distanza nota, e la velocità è quella distanza divisa per il tempo fra i due passaggi. La misura con le barriere ottiche più vecchia del registro è del 1985: al poligono della Royal Ordnance di Enfield, due barriere a tre e a sei metri dall'arciere confrontavano repliche di archi antichi e archi moderni, riportando per ogni proiettile la velocità massima e non la media. Da allora sta quasi sempre vicino all'arco: a un metro dal rest nella macchina lanciafrecce del 2009, a due metri nel lavoro di Meyer sul compound, a uno e a sei metri con gli archi provati a Liegi.

Sulla sua precisione c'è una prova sola. Nel 2011 un gruppo che validava una punta elettronica tirò un compound da una macchina al poligono balistico del NIST, l'istituto di metrologia statunitense, con il cronografo di riferimento e tre cronografi commerciali sulla stessa linea. Il riferimento dava in media 82,575 metri al secondo, i commerciali 81, 81 e 81,33: fra l'1,5 e l'1,9% in meno, tutti verso il basso e tutti al metro al secondo intero, una risoluzione che a quella velocità vale da sola più dell'1%. Gli autori aggiungono che questi strumenti dichiarano di solito lo 0,5% e dipendono molto dalla luce, e che oltre i venti metri è difficile farci passare sopra la freccia. Con quattro tiri, un arco e tre strumenti senza modello, la scheda sui cronografi ottici resta a «riportato».

Park ha spostato un cronografo fino a novanta metri, ma solo con una macchina e senza vento, perché la freccia doveva passare in una finestra di circa cinquanta millimetri, e dichiara circa 0,3 metri al secondo di precisione. Gli scarti misurati al NIST hanno la grandezza delle differenze che molti confronti cercano: fra la freccia nuda e l'aletta più lenta della macchina del 2009 c'erano 3,2 piedi al secondo su 215, l'1,5%, e a Liegi molte impennature si separavano per pochi punti percentuali di energia persa in cinque metri. Uno scarto sempre nello stesso verso pesa poco se due assetti passano sullo stesso strumento con la stessa luce; la risoluzione della lettura, invece, resta.

Il suono e il tempo di volo

Un microfono dietro l'arciere sente la corda e poi l'impatto sul bersaglio. Heller ne ha ricavato la velocità media su diciotto metri, correggendo il ritorno del suono, e uno studio del 2016 ha ripreso lo schema su quindici arcieri. Il metodo segue bene la variazione da un tiro all'altro, meno i valori assoluti: nello studio di Heller le velocità sono stampate in metri al secondo con valori intorno ai duecento, plausibili solo in chilometri all'ora. Meyer ha messo due microfoni fissi per 25 tiri fra 27,4 e 82,3 metri, dove il cronografo non arrivava. Un metodo del 2007 usa l'effetto Doppler su una punta che fischia, con un tiro per freccia e nessun cronografo accanto.

Il cronometro da campo turco prende il tempo di volo fra un sensore da 150 grammi sull'impugnatura e un rilevatore di vibrazione sul bersaglio: su venti arcieri d'élite a settanta metri dà 1,290 secondi e 184,19 chilometri all'ora, e il valore si ripete a una settimana di distanza. Nessuno però l'ha confrontato con un cronografo, e settanta metri divisi per 1,29 secondi darebbero qualcosa in più. Spratford e colleghi hanno letto il tempo di volo dalle immagini del bersaglio a 200 fotogrammi al secondo, un fotogramma ogni cinque millesimi: 1,24 secondi.

Telecamere, radar e sensori dentro la freccia

Nel laboratorio giapponese due telecamere a 2.800 fotogrammi al secondo, a 13 metri dal tiro e 45 metri più avanti, misuravano velocità e rallentamento, correggendo la scala dell'immagine, che cambia con la distanza dalla telecamera. Un programma del 2022 legge da solo riprese a 3.000 fotogrammi e resta entro lo 0,9% della lettura a mano in orizzontale, ma il paragone è un'altra lettura delle stesse immagini, non uno strumento indipendente (se ne parla nella pagina sul video ad alta velocità).

Il radar alle spalle dell'arciere lavora anche in campo, ma nello studio malese del 2012 alcune letture sono andate perse per l'interferenza dei compagni che tiravano accanto. La punta elettronica del 2011 stava entro lo 0,59% dal riferimento del NIST, con una deviazione standard di 0,067 metri al secondo contro 0,448 del riferimento stesso, su quattro tiri. Un sensore inerziale nell'asta ha misurato circa l'8% di velocità persa in 55 metri; nel kyudo un magnete nell'asta che passa fra due bobine dà la velocità appena dopo il rilascio.

Quando lo strumento non è dichiarato

In questi casi il primo controllo è l'unità. Le velocità dei 61 arcieri della Coppa del Mondo di Shanghai del 2025 vengono dai dati della manifestazione e sono stampate in metri al secondo: 292,0 nel compound e 216,7 nel ricurvo, valori sensati solo in piedi al secondo, circa 89 e 66 metri al secondo. Su questo studio poggiano in parte le schede sul libbraggio e sul compound più veloce del ricurvo. Lo studio indonesiano sui compound non descrive nessuno strumento, e uno del 2026 indica come strumento per la velocità il paper tuning, senza unità, mentre un foglio di carta mostra come esce la freccia e non quanto va veloce.

Lo strumento e la variazione che si vuole vedere

Negli arcieri la velocità cambia pochissimo: nei sette tedeschi di Heller il coefficiente di variazione stava fra lo 0,23 e lo 0,58%, l'arciera giapponese ripeteva la partenza entro lo 0,6% contro lo 0,3% del lanciatore ad aria compressa, e l'arciere ripreso nel 2022 aveva deviazioni standard di 0,34 e 0,40 metri al secondo. Sono variazioni più piccole dello scarto e della risoluzione dei cronografi provati al NIST, e le misure della scheda sulla velocità costante dell'arciere vengono soprattutto da un microfono, da telecamere e dal cronografo di riferimento del NIST. Sul bersaglio, però, si vedono: con un compound a 74,5 metri al secondo, un metro al secondo in più all'uscita alza l'impatto di circa tredici centimetri a settanta metri, secondo il calcolo nella scheda sulla dispersione verticale. Un cronografo che legge al metro al secondo intero non separa variazioni così piccole.

Che cosa controllare

• quale velocità: all'uscita, media sul volo o in un punto, e a che distanza dall'arco;
• lo strumento, e se è stato confrontato con un riferimento;
• la risoluzione della lettura rispetto alla differenza cercata;
• l'unità, e se i valori sono plausibili;
• chi tira, una macchina, un arciere o un lanciatore, e quanti tiri;
• la luce, il vento e dove passa la freccia sopra i sensori.

Come si pesano disegno e campione è in Come leggiamo uno studio, le macchine che tirano al posto dell'arciere nella pagina sulle macchine lanciafrecce, e che cosa cambia qualche libbra in più nell'articolo su libbraggio e punteggio.

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