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Foro General => Equipamiento: Teoría y Física del Airsoft => Mensaje iniciado por: sayko34 en Febrero 06, 2019, 12:56:18 am

Título: Velocidad de salida de la bola
Publicado por: sayko34 en Febrero 06, 2019, 12:56:18 am
Muy buenas,

Después de un tiempo jugando y probar algunas réplicas y configuraciones, me surge la siguiente duda:

En algunas réplicas, la bola parece que sale más rápido que en otras ( hablamos de fusileros y pistolas), que entiendo que eso viene directamente relacionado con los FPS, pero, en el vuelvo , hay algunas que vuelan más rápido, y otras más lento. Con sus diferentes distancias de alcance por supuesto.

¿que determina esa velocidad de vuelo?
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: H_U_M en Febrero 08, 2019, 07:10:55 pm
Principalmente la potencia aplicada a la bola y el peso de esta. Dado el mismo peso, si aplicamos mas potencia la bola será mas rápida que si aplicamos menos y aplicando la misma potencia una bola mas ligera será más rápida que una más pesada, con permiso del Joules Creep.

El peso de la bola depende de los aditivos que lleve para aumentar su densidad sin variar su tamaño. La energía que recibirá la bola dentro del arma dependerá de una serie de factores que sumaran como la potencia del muelle, la estanqueidad del sistema cilindro/piston/hop/cañon y la longitud de este y de factores que restarán como un muelle menos potente, una mala estanqueidad del sistema, una longitud incorrecta del cañón.

De todos esos factores podemos controlar algunos como el peso elegido, la potencia de muelle, la selección de componentes del nuestra arma, etc y otros que no podremos controlar, como el rozamiento del aire, la fuerza de la gravedad, el desgaste o las averías que reduzcan la potencia.

Luego está la apreciación subjetiva de esa velocidad en la que las leyes de la física y el sistema métrico decimal poco pueden ayudar, porque las cerezas del vecino son siempre más dulces.

Saludos
HUM

Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: sayko34 en Febrero 11, 2019, 10:23:12 pm
Pensaba que el "spin" que le da la goma (goma + nub) también influye en la velocidad del vuelo.

La apreciación subjetiva viene un poco de cuando disparas por ejemplo una pistola kjw por ejemplo , y una marui, ( a unos 280-300 fps ), es esa sensación.

Gracias por tu comentario.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Hari en Febrero 11, 2019, 10:57:11 pm
El spin es la rotacion, las revoluciones que da la bolita sobra si misma.

Y es un numero constante, vamos, esas revoluciones tienen un punto optimo para contrarestar el efect de la gravedad y que llegue lo mas lejos posible. Si le damos menos revs pues cae antes, si le damos mas, pues tenemos overhop y se va para arriba.


No afecta en la velocidad, pero segun la velocidad, el peso y el bore, pues cuesta mas llegar a ese numero de revs optimo.

En las marui, llegar (y regular) el optimo es MUY facil. En un DMR, con bore optimizado a la precision (tight) y con bolas pesadas, cuesta mas imprimir esas revs (de salida) optimas, por eso se recurre en algunos casos a metodos como el Rhop, ERhop...

Y la velocidad de salida, hay una franja optima y da igual el peso de la bola y la potencia (siempre elegidas de forma optima) que hay una velocidad que se mantiene constante, las Marui por ejemplo estan bastante por debajo de ese optimo, pero lo suplen con el hop, y por eso parece que flotan lentas, ...pq lo hacen, son replicas mas lentas de lo normal.

El optimo para velocidad de salida de la bola es superior, los que hemos hecho numeros, calculamos un optimo que se mueve en torno a los 320-360 fps dependiendo de la potencia (pues el rango se abre hacia arriba segun bolas pesadas, y potencias nominales). Realmente una pelotita de sniper de cerrojo no tira mucho mas rapido que un fusilero, la energia esta en el diferencial de la bola pesada y la energia rotacional y lineal que se necesita para dicha bola, por eso llega mas, es ciencia =)
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: DaniDK en Febrero 11, 2019, 11:34:38 pm
El spin es la rotacion, las revoluciones que da la bolita sobra si misma.

Y es un numero constante, vamos, esas revoluciones tienen un punto optimo para contrarestar el efect de la gravedad y que llegue lo mas lejos posible. Si le damos menos revs pues cae antes, si le damos mas, pues tenemos overhop y se va para arriba.


No afecta en la velocidad, pero segun la velocidad, el peso y el bore, pues cuesta mas llegar a ese numero de revs optimo.

Cito esto aunque pueda hacer alusiones a cualquier parte del mensaje.
Las revoluciones a las que gira la bola sí afectan a la velocidad lineal con la que se desplaza la bola desde nuestra réplica hasta el objetivo. Me explico:
El aire complimido impulsa con una energía X al proyectil. Una energía total. Que se desglosa en dos energías cinéticas: la energía cinética correspondiente con la velocidad lineal y la energía cinética correspondiente al momento angular de la bola (aclaro: yo uso mucho más "momento angular" que "spin". Para los que aplicáis la palabra "spin" para el 'cómo de rápido gira la bola' es a quienes va esta aclaración. Que en mi vocabulario referido al airsoft, spin = momento angular.)
De manera que, cuanto más momento angular se le aplique a la bola para darle una mejor sustentación, menos velocidad lineal tendrá el proyectil. No os alarméis, la componente de la energía cinética por momento angular es muchísimo más inferior que la cinética por momento lineal, así que no nos llevemos las manos a la cabeza. Esto es sólo una puntilla de información.

Por cierto, esto me ha dado una idea para una entrada próxima en esta sección: hablar de esto mismo un poco más extenso. Gracias Hari por haberme dado esta idea.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Hari en Febrero 11, 2019, 11:49:50 pm
A mismo peso y misma energia, hay un optimo (al menos una franja bastante limitada), pero segun subimos peso necesitamos mas de esa "energia rotacional" lo que llamamos spin, para anular la gravedad mediante el efecto magnus, pero vamos, a efecto practico, la velocidad en si, en 2 replicas de fusilero a potencias parecidas, solo se ve afectada si usan diferentes pesos y estan en las dos vertientes opuestas de la campana de Gauss (que es como supongo que se distribuira la grafica de peso/alcance con energia constante y hop optimizado).
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Rei en Febrero 12, 2019, 09:23:09 am
Esto lo planteo como pregunta pues mis conocimientos de física se remontan a BUP (tiempo muy pretérito)
¿El espin no afectaría al rozamiento del aire y por ello a la deceleración de la bola? No digo que lo anule si no que haría que se comportara de otra manera y afectara a la fuerza que ejerce sobre la bola.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Hari en Febrero 12, 2019, 02:02:46 pm
Esto lo planteo como pregunta pues mis conocimientos de física se remontan a BUP (tiempo muy pretérito)
¿El espin no afectaría al rozamiento del aire y por ello a la deceleración de la bola? No digo que lo anule si no que haría que se comportara de otra manera y afectara a la fuerza que ejerce sobre la bola.

Efecto magnus. =)
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: DaniDK en Febrero 12, 2019, 02:37:29 pm
El factor que más determina la resistencia del aire es algo que hablamos en alguna entrada de la "fuerza de arrastre". En resumen, esta fuerza iba influenciada por dos factores: forma del cuerpo y velocidad del cuerpo. Cuanto más rápido se desplace la bola, mayor resistencia le opone el aire.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: sayko34 en Febrero 12, 2019, 10:58:37 pm
Muchas gracias,

Muy interesante vuestras respuestas.

Un saludo,
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: S!enaR en Febrero 14, 2019, 08:24:43 pm
A mismo peso y misma energia, hay un optimo

Aquí es donde dije que había que integrar.

El problema que tenemos es que no podemos medir el giro que le aportamos a la bola, ni tampoco la fuerza de rozamiento que tenemos con el aire. De ese modo, sabríamos el efecto real que tenemos en la bola y la cantidad de energía de rotación que lleva.

Importante: no debe de ser mucha, ya que viaja a 350fps aprox y el efecto de rotación lo hace al principio, antes de acelerarse por completo en la boca.

A unas malas, podemos limitarlo a velocidad de salida 325fps (o 99m/s velocidad de un punto de la periferia, mides con 0,20g y hop 0 pero te da 350, pues pones hop óptimo y te da 325fps, por poner algo) y de radio 3mm, porque apoya en el punto superior y el punto de 325fps es el centro de la bola.

V = w · R, por lo que w = V/R, con V = 99m/s

w = 99/0,003 = 33k radianes por segundo, que son 5252 revoluciones por segundo.

OOOOOOOOYE... igual por eso zumban al oirlas pasar.

Pero, como he dicho, el hop se produce al principio del cañón, por lo que la velocidad de giro debe de ser bastante inferior.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Hari en Febrero 15, 2019, 12:11:03 am
A mismo peso y misma energia, hay un optimo

Aquí es donde dije que había que integrar.

El problema que tenemos es que no podemos medir el giro que le aportamos a la bola, ni tampoco la fuerza de rozamiento que tenemos con el aire. De ese modo, sabríamos el efecto real que tenemos en la bola y la cantidad de energía de rotación que lleva.

Importante: no debe de ser mucha, ya que viaja a 350fps aprox y el efecto de rotación lo hace al principio, antes de acelerarse por completo en la boca.

A unas malas, podemos limitarlo a velocidad de salida 325fps (o 99m/s velocidad de un punto de la periferia, mides con 0,20g y hop 0 pero te da 350, pues pones hop óptimo y te da 325fps, por poner algo) y de radio 3mm, porque apoya en el punto superior y el punto de 325fps es el centro de la bola.

V = w · R, por lo que w = V/R, con V = 99m/s

w = 99/0,003 = 33k radianes por segundo, que son 5252 revoluciones por segundo.

OOOOOOOOYE... igual por eso zumban al oirlas pasar.

Pero, como he dicho, el hop se produce al principio del cañón, por lo que la velocidad de giro debe de ser bastante inferior.


Da gusto leerte, a ver si te pasas mas.

La formula para sacar las revs la hice yo, pero me parecieron MUCHAS revs, y no me cuadraban con la teoria de ATP antiguo, pero vamos, que no son las tablas del destino y podian estar mal hechas (y con los medios de aquella). A ver si sacamos un modelo guapete (nadie esta haciendo estas cosas en el mundo, solo 4 locos aqui en España/Latinoamerica).

No se si se puede aplicar la misma formula a un cuerpo movil, pero sabiendo la fuerza que tiene que "contrarestar" habria que mirar. De todas maneras en unos dias igual nos dice algo nuevo DaniDK, pq yo me quede atascado.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: villaskate en Febrero 15, 2019, 12:25:52 am
A mismo peso y misma energia, hay un optimo

Aquí es donde dije que había que integrar.

El problema que tenemos es que no podemos medir el giro que le aportamos a la bola, ni tampoco la fuerza de rozamiento que tenemos con el aire. De ese modo, sabríamos el efecto real que tenemos en la bola y la cantidad de energía de rotación que lleva.

Importante: no debe de ser mucha, ya que viaja a 350fps aprox y el efecto de rotación lo hace al principio, antes de acelerarse por completo en la boca.

A unas malas, podemos limitarlo a velocidad de salida 325fps (o 99m/s velocidad de un punto de la periferia, mides con 0,20g y hop 0 pero te da 350, pues pones hop óptimo y te da 325fps, por poner algo) y de radio 3mm, porque apoya en el punto superior y el punto de 325fps es el centro de la bola.

V = w · R, por lo que w = V/R, con V = 99m/s

w = 99/0,003 = 33k radianes por segundo, que son 5252 revoluciones por segundo.

OOOOOOOOYE... igual por eso zumban al oirlas pasar.

Pero, como he dicho, el hop se produce al principio del cañón, por lo que la velocidad de giro debe de ser bastante inferior.

Aquí Hari y tú creo que cometeis un error.

Estáis tomando la velocidad lineal de la bola como si fuese la causada por la rotación, cuando no es así.

Lo bola lleva una velocidad de traslación, que son los fps que medimos, y aparte, lleva una velocidad de rotación, que nada tiene que ver con la velocidad lineal de la bola.

De hecho, pensad que si realmente estuviese siguiendo esa fórmula, la bola iría avanzando hacia atrás, que es hacia donde rota.

Entre la velocidad lineal y la de rotación no busquéis relación, porque si no me equivoco, no la hay así a priori.

Sería posible calcular la velocidad de la rotación de la bola si igualamos el peso de la bola a la fuerza de sustentación generada por el efecto Magnus, y, sustituyendo con los valores que conocemos en la fórmula que determina la fuerza del efecto Magnus, despejar la velocidad de rotación (os pondría la fórmula, pero me sé sólo la del cilindro, aunque no creo que sea muy complicado buscarlo)

Por otro lado, cuando habláis de la velocidad óptima, depende muchísimo de qué estéis buscando, si una velocidad "jugable" o el vuelo plano más largo de la bola. Si es lo primero, cada cuál tendrá sus preferencias. Si es lo segundo... La cosa cambia.

En la fuerza de arrastre la velocidad es un coeficiente que va al cuadrado, es decir, influye cómo lo que más. Por ello, a mayor peso que podamos levantar con un efecto del hop, tanto mejor.

Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Hari en Febrero 15, 2019, 12:46:02 am
A mismo peso y misma energia, hay un optimo

Aquí es donde dije que había que integrar.

El problema que tenemos es que no podemos medir el giro que le aportamos a la bola, ni tampoco la fuerza de rozamiento que tenemos con el aire. De ese modo, sabríamos el efecto real que tenemos en la bola y la cantidad de energía de rotación que lleva.

Importante: no debe de ser mucha, ya que viaja a 350fps aprox y el efecto de rotación lo hace al principio, antes de acelerarse por completo en la boca.

A unas malas, podemos limitarlo a velocidad de salida 325fps (o 99m/s velocidad de un punto de la periferia, mides con 0,20g y hop 0 pero te da 350, pues pones hop óptimo y te da 325fps, por poner algo) y de radio 3mm, porque apoya en el punto superior y el punto de 325fps es el centro de la bola.

V = w · R, por lo que w = V/R, con V = 99m/s

w = 99/0,003 = 33k radianes por segundo, que son 5252 revoluciones por segundo.

OOOOOOOOYE... igual por eso zumban al oirlas pasar.

Pero, como he dicho, el hop se produce al principio del cañón, por lo que la velocidad de giro debe de ser bastante inferior.

Aquí Hari y tú creo que cometeis un error.

Estáis tomando la velocidad lineal de la bola como si fuese la causada por la rotación, cuando no es así.

Lo bola lleva una velocidad de traslación, que son los fps que medimos, y aparte, lleva una velocidad de rotación, que nada tiene que ver con la velocidad lineal de la bola.

De hecho, pensad que si realmente estuviese siguiendo esa fórmula, la bola iría avanzando hacia atrás, que es hacia donde rota.

Entre la velocidad lineal y la de rotación no busquéis relación, porque si no me equivoco, no la hay así a priori.

Sería posible calcular la velocidad de la rotación de la bola si igualamos el peso de la bola a la fuerza de sustentación generada por el efecto Magnus, y, sustituyendo con los valores que conocemos en la fórmula que determina la fuerza del efecto Magnus, despejar la velocidad de rotación (os pondría la fórmula, pero me sé sólo la del cilindro, aunque no creo que sea muy complicado buscarlo)

Por otro lado, cuando habláis de la velocidad óptima, depende muchísimo de qué estéis buscando, si una velocidad "jugable" o el vuelo plano más largo de la bola. Si es lo primero, cada cuál tendrá sus preferencias. Si es lo segundo... La cosa cambia.

En la fuerza de arrastre la velocidad es un coeficiente que va al cuadrado, es decir, influye cómo lo que más. Por ello, a mayor peso que podamos levantar con un efecto del hop, tanto mejor.


Mañana te explico como lo veo yo, pero eso de que no tiene relacion, piensa que un M100 da X potencia, se tiene que repartir entre lineal y angular. Y segun el peso, necesitamos pasar una parte a angular (para que proporcione la sustentacion necesaria, es decir, para alcanzar las revs optimas), a mayor peso mas angular y menos lineal, y en esa correlacion tendremos un momento en el que no nos interesa subir peso porque perdemos alcance, ahi es donde queremos llegar, supongo =)
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: villaskate en Febrero 15, 2019, 01:06:31 am
A mismo peso y misma energia, hay un optimo

Aquí es donde dije que había que integrar.

El problema que tenemos es que no podemos medir el giro que le aportamos a la bola, ni tampoco la fuerza de rozamiento que tenemos con el aire. De ese modo, sabríamos el efecto real que tenemos en la bola y la cantidad de energía de rotación que lleva.

Importante: no debe de ser mucha, ya que viaja a 350fps aprox y el efecto de rotación lo hace al principio, antes de acelerarse por completo en la boca.

A unas malas, podemos limitarlo a velocidad de salida 325fps (o 99m/s velocidad de un punto de la periferia, mides con 0,20g y hop 0 pero te da 350, pues pones hop óptimo y te da 325fps, por poner algo) y de radio 3mm, porque apoya en el punto superior y el punto de 325fps es el centro de la bola.

V = w · R, por lo que w = V/R, con V = 99m/s

w = 99/0,003 = 33k radianes por segundo, que son 5252 revoluciones por segundo.

OOOOOOOOYE... igual por eso zumban al oirlas pasar.

Pero, como he dicho, el hop se produce al principio del cañón, por lo que la velocidad de giro debe de ser bastante inferior.

Aquí Hari y tú creo que cometeis un error.

Estáis tomando la velocidad lineal de la bola como si fuese la causada por la rotación, cuando no es así.

Lo bola lleva una velocidad de traslación, que son los fps que medimos, y aparte, lleva una velocidad de rotación, que nada tiene que ver con la velocidad lineal de la bola.

De hecho, pensad que si realmente estuviese siguiendo esa fórmula, la bola iría avanzando ha.....


Mañana te explico como lo veo yo, pero eso de que no tiene relacion, piensa que un M100 da X potencia, se tiene que repartir entre lineal y angular. Y segun el peso, necesitamos pasar una parte a angular (para que proporcione la sustentacion necesaria, es decir, para alcanzar las revs optimas), a mayor peso mas angular y menos lineal, y en esa correlacion tendremos un momento en el que no nos interesa subir peso porque perdemos alcance, ahi es donde queremos llegar, supongo =)

Ahí tengo que darte la razón, he sido muy tajante y no es así... La velocidad lineal y la velocidad de rotación mantienen una relación, parte de la energía del muelle va a la velocidad lineal, y otra parte va la de rotación.

El tema es que el momento de inercia de la bola es tan bajo, que podemos tomar casi como despreciable esa energía rotacional, simplificando el problema a que esa relación "no existe".

Por otro lado, la fuerza de Magnus varía con la velocidad de la bola, no siendo necesarias las mismas rpm con una velocidad de 100m/s que con una de 70m/s.

A lo que me quería referir con esa "no relación" entre velocidad de rotación y lineal es que con esa fórmula creo que no se deben relacionar   ;D
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: H_U_M en Febrero 15, 2019, 05:40:45 pm
¿El gato de Schrodinger tenia cascabel? Alguien debería ponérselo. Podemos medir la velocidad de traslación de la bola y podemos medir la velocidad de rotación de la bola. ¿Como? alguien con una cámara de alta velocidad "apañaica" tendrá que ponerle el cascabel al gato.

Veríamos que teoría cuadra con la demostración empírica.

Saludos
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: villaskate en Febrero 15, 2019, 07:14:31 pm
La velocidad lineal la tenemos, tan simple como un crono  ;D

La de rotación... Podría pintarse una marca en la bola, y con dolor una cámara tratar de obtener un valor experimental.

El valor de la rotación teórico puede obtenerse igualando las siguientes fórmulas:

FMagnus=16/3*pi^2*r^3*w*densidadaire*velocidad
Peso bola= masa bola*gravedad

Tomando como valores un radio de 3*10^-3m, una densidad de 1.225 kg/m^3, una velocidad de salida de 86'64m/s (sería el límite para una bola de 0'3g y energía de fusilero, 1,13J), una masa de la bola de 3*10^-4 kg y un valor de 9'81 m/s^2 para la gravedad... Obtenemos un valor de 19'51 rad/s, o lo que es lo mismo, 186'31 rpm.

He revisado las unidades de los cálculos y las fórmulas (la primera ha salido de aquí: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/beach.html ), porque me parece un valor muy pequeño... Pero así a priori no veo ningún fallo.


Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Torak en Febrero 15, 2019, 07:24:11 pm
Sobre el tema del hilo, por lo que he entendido yo de esto, lo que afecta fundamentalmente a la velocidad de la bolita desde la perspectiva del modelo más simple posible es la masa del proyectil y la velocidad de salida, pero lo hacen en sentidos opuestos. Decir ante todo que no soy ni mucho menos un experto en física newtoniana y mecánica de fluidos, así que lo mismo patino agusto.

Como apuntaba DaniDK, la clave es el coeficiente de arrastre, que vendría a ser cuanta resistencia al aire ofrece un objeto.

Al final, una bola sin rotación que de desplaza a X m/s sobre un volumen de aire estático a temperatura ambiente se puede simplificar a objetos de calculo (muy muy simplificado) como una bola estática sobre la que sopla un viento de X m/s en dirección opuesta a la trayectoria y a temperatura ambiente. Digamos que la bola es estática y lo que se mueve es el resto del mundo, como el motor de curvatura de futurama...para que lo entendamos.

Esta simplificación nos valdría para calcular la presión instantánea sobre la superficie de la bola. En esta formula, esta incluida el coeficiente de arrastre, que sería el valor que nos indicaría la cantidad de resistencia que presenta el objeto al paso del aire. Para una esfera promedio, el coeficiente es de 0.5 aproximadamente.

Con este coeficiente y el valor de la velocidad del viento, podemos calcular la presión superficial por cm2 que ejerce el aire al chocar con ella, y de ahí iríamos a la fuerza en newtons a la que está sometida, teniendo en cuenta dicha presión y multiplicándola por la superficie de la bola (que en este caso, la superficie expuesta sería una semiesfera).

De este modelo enormemente simplificado, se pueden sacar 2 conclusiones más o menos lógicas sin tener que hacer números. Cuanta mas rápido vaya una BB, más presión ejerce el aire que encuentra a su paso. Y cuanto más pese la bola, más momento de inercia tendrá, y menos le afectará la fuerza en sentido contrario debida a la presión superficial que ejerce dicho aire, ya que la presión que ejerce el aire sobre ella solo depende de la velocidad, coeficiente de forma y superficie que presenta el objeto, no del peso del objeto en si mismo.

Dicho de otro modo, una bola ligera sufre más deceleración por 2 motivos, su velocidad es mayor y su masa inferior. De ahí que dijera al principio del post que afectan ambos factores pero en sentidos opuestos.

Aunque su velocidad inicial es más alta, va a decelerar mucho más rápido que una bola más pesada. Primero por que al tener más velocidad, la presión del aire a la que está sometida es más alta. Y segundo, por que final ofrece la misma superficie y coeficiente de arrastre, pero con una masa menor. No creo que sea interesante para un análisis pensar que la presión del aire sea despreciable o que las diferencias de momento de inercia no influyen, cuando una BB de 0.40 tiene el doble de masa que una de 0.20 para la misma superficie.

La conclusión que quiero dar a entender con todo esto, es que a nosotros lo que nos interesa es el tiempo de vuelo desde la boca de la réplica a diferentes distancias objetivo, no la "velocidad aparente" o la velocidad instantánea de la bola cuando sale por la bocacha. Una bola muy ligera puede parecer que "sale" muy rápido pero puede terminar teniendo un tiempo de vuelo mayor a una determinada distancia que una bola mas pesada, por la sencilla razón de que decelera más rápido.

No lo he hecho y matemáticamente no es complicado de hacer, pero si fuéramos calculando en intervalos de tiempo del décimas de milisengundo las presiones instantáneas y la deleceración que sufre la bola en un modelo extremadamente simple de movimiento rectilineo sobre una masa de aire a temperatura ambiente y sin gravedad, se verían diferencias en los tiempos de vuelo a distancias fijas a favor de bolas más pesadas con la misma energía, o al menos nos dará una indicación si como dice Hari, hay relaciones peso/energía optimas dependiendo de la distancia objetivo.

Hasta aquí como digo, he intentado plantear el modelo más simple posible. A partir de aquí, al menos para mi la cosa se pone borrosa y por tiempo, situación personal, yo sobre todo, por falta de nivel de matemáticas y física lo deje aparcado hace tiempo. Me he animado a dar salida a lo que averigüe en su momento, aunque hace mucho que no visito esta casa por si os sirve de aporte al proyecto.

Voy a dar 4 pinceladas y espero que no decir ninguna barbaridad. Si es así disculparme, pero solo he curioseado un poco sobre el tema y mi nivel es bajo.

Primero, el coeficiente de arrastre no es fijo, sino que depende del "tipo de flujo". El tipo de flujo digamos que se mide en Reinolds. Pocos reinolds...las aguas van tranquilas. Muchos reinolds... flujos turbulentos y empiezan a pasar cosas locas. El coeficiente de arrastre de una esfera puede bajar a menos de 0.07 con números de reinolds muy altos, digamos por simplificarlo mucho que si la bola va muy muy rápido, puede llegar un momento donde ejerza muy poca resistencia al aire. Esto podría parecer un punto a favor de bolas ligeras, pero la verdad es que tampoco lo es. Y el por qué viene en lo siguiente.

Lo siguiente sería añadir la velocidad angular. El modelo más simple de calculo de la fuerza magnus solo depende de la velocidades lineal y angular, y la superficie del objeto en cuestión. Dicho de otro modo, cuanto más velocidad lineal tiene un objeto menos velocidad angular necesitamos para elevarlo. Para que lo entendamos todos..la fuerza magnus en su aproximación mas sencilla es la Velocidad lineal * velocidad angular * superficie de la esfera. La fuerza magnus como decimos no depende del peso, solo de la superficie y sus velocidades, así que digamos que para sustentar una bola más pesada, vamos a necesitar o más velocidad lineal o más velocidad angular. Dado que la energía es fija (digamos 1J), para un mismo limite tendremos que meter más velocidad angular para crear un efecto mayor (muchas más rpms)

El problema es que este modelo es muy grueso y también tenemos que tener en cuenta (lamentablemente) el tipo de flujo alrededor de la bola, por lo que entran otra vez los dichosos Reinolds en juego en forma de proporción entre velocidad lineal y angular. Una bola más lenta pero con mucha rotación puede "crear" un número de Reinolds más alto del que parecería lógico si atendemos únicamente a su velocidad lineal.

Al final en fórmulas más complejas del calculo de la fuerza magnus vuelven a aparecer los Reinolds, que a su vez se ven afectados por la relación entre velocidad lineal y angular, creando un "coeficiente magnus" que se ve alterado por la cantidad de Reinolds que tengamos. Ahora mismo no soy capaz de decir si con números de Reinolds muy altos la sustentación disminuye, mi intuición es que si el coeficiente de arrastre baja, también debería hacerlo la sustentación.


Además nos faltaría un ultimo elemento, que sería el decaimiento de giro, que es el que nos dice como va perdiendo rotación y donde creo si entraría en cuestión el peso de la bola.

Aquí, con un modelo teórico se podrían entrar cálculos interesantes, de donde están los niveles o proporciones óptimos de peso, velocidad lineal y angular para generar las trayectorias planas más largas posibles, que al final es lo que buscamos.

Yo estuve indagando sobre las matemáticas del ATP y no encontré muchos estudios que apoyaran sus cálculos, más allá de varias referencias que no pude encontrar y webs que ya no funcionaban. El usa unos polinomios bastante oscuros para hacer su aproximación.

Una vez dicho esto, yo no creo que haya relación entre la velocidad lineal y angular en términos de "energía proporcionada por el sistema" como proponéis, es decir, que nuestro muelle da X julios en forma de velocidad lineal + angular y ambas estén relacionadas. Probablemente una bola a 1J con una rotación brutal tenga "más energía" si sumamos los 2 movimientos, pero creo que vayan directamente relacionados de ningún modo.

Lo que quiero decir es que retener la bolita en el hop es como aplicar una fuerza perpendicular que sujeta la bola y añade "masa adicional" a esta, o una superficie con determinada viscosidad que genera un efecto similar.  Al soplar el nozzle la presión de aire en el espacio que crea el nozzle y la propia bola que hace de tapón aumenta, al ritmo del caudal generado por el diferencial de presiones entre este espacio y el cilindro, y el diametro del propio nozzle.

Cuando la presión de aire en esta "recamara" aumenta lo suficiente, el equilibrio se rompe y eso genera un par o torque sobre la bola, haciéndola girar. Dado que la presión aumenta muy bruscamente y la bola pesa poco, la aceleración instantánea puede ser muy muy alta, lo que puede generar mucha velocidad angular.

Opcionalmente podríamos debatir si en widebores existen flujos de escape de dicha presión de aire "detrás" que puedan apoyar el giro de la bola y hacer que aumente, pero es física-ficción más allá del puro empirismo.

Creo que la relación entre ambas (velocidad lineal/angular) acaba ahí a nivel de energía proporcionada por la réplica, y donde como digo, no hay tal relación por que la bb acelera progresivamente en base al diferencial de presión de aire y la mayoría de la rotación ya se ha generado. A nivel de vuelo u otras características, donde como he intentado perfilar si están directamente relacionadas.

Un saludo a todos y suerte con el proyecto
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: villaskate en Febrero 15, 2019, 08:45:34 pm
Coño Total!! Hacía mucho que no te leía, me alegro de verte por aquí!  :D

Quiero aclarar algo, y es que cuando digo que el momento de inercia de la bola es despreciable, no hablo de su momento lineal, sino de su momento angular, de ahí que entienda como despreciable la energía rotacional que lleva la bola.

Su momento de inercia lineal no es ni mucho menos despreciable, y es precisamente lo que justifica que los amantes de los pesos altos, lo hagamos.

Dicho esto, estoy en el metro y desde el móvil, en cuanto tenga un mejor momento sigo molestando  ;D
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: villaskate en Febrero 15, 2019, 08:46:26 pm
Coño Total!! Hacía mucho que no te leía, me alegro de verte por aquí!  :D

Quiero aclarar algo, y es que cuando digo que el momento de inercia de la bola es despreciable, no hablo de su momento lineal, sino de su momento angular, de ahí que entienda como despreciable la energía rotacional que lleva la bola.

Su momento de inercia lineal no es ni mucho menos despreciable, y es precisamente lo que justifica que los amantes de los pesos altos, lo hagamos.

Dicho esto, estoy en el metro y desde el móvil, en cuanto tenga un mejor momento sigo molestando  ;D

Torak, no total... Corrector...
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Hari en Febrero 16, 2019, 09:47:24 pm
La angular seria la diferencia entre la lineal con hop, y la lineal sin hop (sin ventana), de esa diferencia puede darnos una estimacion de las revs.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: villaskate en Febrero 18, 2019, 02:07:03 pm
Respecto al mensaje de Torak...

Una puntualización respecto al tema de Reynolds. Se trata de un número adimensional, es decir, no hablado de 1 Reynolds, 4000 Reynolds... Hablamos simplemente de Re=XXX. Simplemente pijerío inenieril  ;D En función del tipo de flujo tenemos dos clasificaciones. En nuestro caso, tenemos un flujo externo, pues el fluido se mueve alrededor de la bola. Un flujo interno sería por ejemplo el aire en el interior del cañón. Luego seguiré con ésto.

Sigamos con la fuerza de arrastre. Podemos medirla con la siguiente fórmula:
F=CoefArrastre*0.5*densidadfluido*VelocidadLinealBola^2*ÁreaFrontal.
Nuestro coeficiente de arrastre es la suma del coeficiente debido a la fricción, y el debido a la presión.
 
Volvemos con Reynolds. Tenemos principalmente tres clasificaciones en función de su valor:
Bajo número de Reynolds: flujo de Stokes. Ni lo tomamos en cuenta, no nos afecta.
Valores moderados (flujos laminares)
Valores altos (flujos turbulentos).
Como bien dice Torak, a mayor número de Re, más cercano es el flujo a turbulento.

Y ahora, ¿qué tiene que ver Reynolds con el coeficiente de arrastre?
(https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/Images/dragsphere.jpg)

Como podemos ver, el coeficiente disminuye conforme aumenta el número de Reynolds, hasta un punto en que comienza a aumentar. Pero, si tenemos en cuenta que el valor del número de Reynolds viene determinado por la siguiente fórmula: Re=densidadFluido*VelocidadBola*DiámetroBola/viscosidad dinámica.
Tomando los siguientes valores, densidad= 1.225 kg/m^3, Velocidad= 86.64 m/s, diámetro= 6*10^-3m, viscosidad= 1.825*10^-5 kg/m*s, obtenemos un valor de Re= 3.5*10^4, es decir, un valor de flujo turbulento.
Mirando en la tabla anterior (smooth, bolas pulidas...), obtenemos un valor de coeficiente de arrastre de aprox 0.5. Si queremos irnos al valor más bajo, es decir, coeficiente=0.1, necesitamos un valor de Reynolds de 5.5*10^5, manteniendo todos los datos anteriores y variando únicamente la velocidad, obtenemos una velocidad de la bola de 1241 m/s... Mejor ni seguimos por aquí.

Por otro lado, no hemos de olvidar que aunque el valor del coeficiente disminuya, en última instancia lo que frena nuestra bola es la fuerza de rozamiento, y recordemos que, ahí la velocidad va al cuadrado... Es decir, la velocidad influye notablemente más que ninguna otra variable. Por poner un ejemplo, y tomando Re=3.5*10^5, densidad=1.225kg/m^3, área frontal=2.83*10^-5 m^2 y coefArrastre= 0.42 (realmente es menor, tiende a bajar a partir de Re=2*10^5), comparamos la fuerza de arrastre de una bola de 0.25, 0.3 y 0.36 para una energía de salida de 1.13 J (es decir, 350fps@0.2g)
V= 95.15 m/s (0.25g), F=0.0659 N
V= 86.64 m/s (0.3g), F=0.0546 N
V= 79.34 m/s (0.36g), F= 0.0458 N.

Hasta aquí es todo teoría, y está todo muy bien, pero, tenemos que valorar hasta qué punto nos gusta jugar con según qué velocidad de vuelo de la bola. Habrá quien prefiera 30 metros efectivos a todo trapo, y quien prefiera 65 muuucho más lentos. Ahí, ya cada cual.
Para mi el peso de la bola es algo tan personal como una goma de hop, o incluso el fusil que lleves. Tiene que gustarte a ti, de nada sirve que tires a 60 metros si la bola tarda en llegar 2 segundos y a ti te gusta jugar en distancias cortas.

Por otro lado, creo que el tema de las bolas no está lo suficientemente hablado, hay muchos otros factores que no he comentado y que una vez más nos dan un apoyo teórico a los pesos altos, como es un mayor momento de inercia lineal y angular.

Y dicho ésto, corto la chapa.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: villaskate en Febrero 18, 2019, 02:08:49 pm
La angular seria la diferencia entre la lineal con hop, y la lineal sin hop (sin ventana), de esa diferencia puede darnos una estimacion de las revs.

El problema aquí es que no estás tomando en cuenta la retención que ejerce el seam sobre las bolas, de ahí que en muchos snipers los fps suban al regular el hop. Si sólo tenemos en cuenta esa diferencia, llegaríamos a tener velocidades de rotación "negativas" en los casos de subida de fps.
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: DaniDK en Febrero 18, 2019, 02:51:49 pm
La angular seria la diferencia entre la lineal con hop, y la lineal sin hop (sin ventana), de esa diferencia puede darnos una estimacion de las revs.

El problema aquí es que no estás tomando en cuenta la retención que ejerce el seam sobre las bolas, de ahí que en muchos snipers los fps suban al regular el hop. Si sólo tenemos en cuenta esa diferencia, llegaríamos a tener velocidades de rotación "negativas" en los casos de subida de fps.

Claro, tienes razón, pero te recuerdo que la situación es ir generando poco a poco un modelo cada vez más completo y complejo. Y para ello es necesario ir pasando por las situaciones más simples.
Por supuesto que parte de la energía que genera la réplica se puede perder en forma de calor por la fricción del proyectil con la bola, de manera que la suposición que tenemos no es la real. Pero sería una primera aproximación a la realidad. Como cuando en el colegio utilizabas 10 o 9,8 como valores de la gravedad, que son una aproximación para ir simplificando los cálculos, pero luego cuando llegas a la universidad igual te toca integrar la densidad de la tierra en la latitud y longitud en la que te encuentras para obtener que en tu casa la gravedad es de 9,813 mientras que en otro punto al azar del país pueda ser de 9,8102.

A base de ir aplicando el método científico (ir planteando hipótesis y comprobar experimentalmente si se corresponden o no a la realidad) y que cada vez introduzcamos más variables en las hipótesis es lo que esperamos conseguir. Y llevará un tiempo.
Yo al menos estoy abierto a sugerencias y colaboraciones...  :=
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: Torak en Febrero 18, 2019, 04:46:40 pm
Os dejo unos enlaces, donde hablan de la mayoría de cosas que comentamos en el hilo, desde la perspectiva de los deportes:

http://lafsi.fisica.unipd.it/docenti/mistura/fluidodinamica/2001TMS_Sports%20ball%20aerodynamics.pdf (http://lafsi.fisica.unipd.it/docenti/mistura/fluidodinamica/2001TMS_Sports%20ball%20aerodynamics.pdf)

http://math.mit.edu/~bush/wordpress/wp-content/uploads/2013/11/Beautiful-Game-2013.pdf (http://math.mit.edu/~bush/wordpress/wp-content/uploads/2013/11/Beautiful-Game-2013.pdf)

Para los que podáis entenderlos igual os sirve :)
Título: Re:Velocidad de salida de la bola
Publicado por: S!enaR en Febrero 24, 2019, 01:27:34 pm
Sobre el hop óptimo:

1) una velocidad jugable... entiendo que te refieres a una con la que se pase crono sin hacer pupita  :=

2) habiendo elegido una velocidad jugable, entiendo hop óptimo como "el vuelo más plano posible" de la bola.

3) "el vuelo más plano posible" NO EXISTE:

- La fuerza de la gravedad puede suponerse constante para este tipo de movimientos, ya que normalmente los tiros son muy cortos en distancia y la variación en altitud no supone una variación en el potencial gravitatorio tal que haga variar de forma apreciable esta fuerza.

- La única fuerza variable en la descomposición de fuerzas del vuelo de una bola en rotación es la aerodinámica, la descomponemos en sustentación y en resistencia.

- La resistencia afecta la velocidad de traslación de la bola, mientras que la sustentación afecta a la rotación. Ambas fuerzas van contra el estado energético de la bola en movimiento, tratando de frenarlas, por lo que son decrecientes. ADEMÁS me parece previsible que la velocidad de traslación se ve más afectada que la rotación, pero esto es una suposición. Me baso en que la bola se traslada en ambos hemisferios contra el aire estático pero rota contra aire en movimiento en un hemisferio y aire estático sólo en el otro.

Podemos entonces, definir hop óptimo como un ajuste de hop que:

- Esté pasado en la bocacha e imprima un efecto de sustentación a la bola tal que la obligue a realizar un vuelo de ascenso.

- A medio vuelo todavía tiene suficiente sustentación pero la fuerza de la gravedad hace mella y obliga a que el vuelo tenga un punto de inflexión y se convierta en descenso.

- En la última etapa de vuelo, con velocidad de traslación ya reducida, mantenga lo máximo posible la rotación, para aprovechar al máximo la sustentación aunque la traslación ya se vea reducida.

De este modo, el vuelo de la bola se deja de concebir como plano (sabemos perfectamente que no lo es), y se puede empezar a regir por una ecuación diferencial, que por lo menos ya podemos ir ponderando.