Autor Wątek: Fizyka spławika - spławik i jego czułość  (Przeczytany 20199 razy)

Offline Luk

  • Administrator
  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 17 239
  • Reputacja: 1478
  • Płeć: Mężczyzna
  • Wędkarstwo rządzi!
  • Lokalizacja: Newark
Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« dnia: 01.07.2016, 10:13 »
Wątek ten dotyczy "fizyki spławika". Temat w świetnym artykule "Czułość spławika" opisał Marian.
Zachęcam do lektury artykułów i do dyskusji!

http://splawikigrunt.pl/wpis/splawik-i-jego-czulosc


Jeżeli macie jakiekolwiek pytania do autora, zadawajcie je właśnie tutaj.

Lucjan

Offline StefanKS

  • Nowy użytkownik
  • *
  • Wiadomości: 3
  • Reputacja: 1
  • Płeć: Mężczyzna
  • Lokalizacja: Polska
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #1 dnia: 24.10.2017, 12:59 »
Ja pytań nie mam, za to podziękowania za tak przydatny tekst :) Myśle, że przyda się wielu osobom.

Offline koko

  • Zaawansowany użytkownik
  • ****
  • Wiadomości: 400
  • Reputacja: 260
  • Płeć: Mężczyzna
  • Lokalizacja: Bydgoszcz
  • Ulubione metody: bat
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #2 dnia: 16.12.2017, 09:07 »
Niektórzy wędkarze budują własne spławiki. Najlepsze będą z materiałów o najmniejszej gęstości, ponieważ wtedy będzie również najmniejszy stosunek  wagi i objętości spławika do uzyskanej wyporności użytkowej.

Podany niżej sposób pozwala na proste i szybkie pomierzenie gęstości  podłużnych elementów potrzebnych do budowy  spławików, typu belka do obróbki na korpus lub antena. Można  także pomierzyć  jaki jest ten parametr w posiadanych  gotowych spławikach  o kształcie  ołówka.

Warunkiem uzyskania dobrego wyniku jest stały przekrój mierzonego elementu na całej jego długości. :)

Do pomiaru potrzebne jest napełnione do pełna wodą  naczynie wymuszające swobodne pionowe pływanie tego co chcemy zmierzyć. Dla spławików i antenek może to być butelka z wąską i długą szyjką. Po włożeniu elementu do naczynia mierzymy  długość  odcinka  wystającego nad wodę.
 
Gęstość  g w [g/cm3]  obiektu pomiaru wyliczymy ze wzoru :

                            g=  ( L-h ) / L
   
gdzie
 L jest długością całkowitą elementu mierzonego ,
 h jest długością odcinka nad wodą
   obie wielkości w [cm].





W przypadku np. pałki wodnej lub stosiny pióra, wykazujących  niewielkie zmiany przekroju, można pomiar wykonać zanurzając je z jednego i drugiego końca i wyliczyć średnią z uzyskanych gęstości. :)



Przypis administratora:
Tworząc powyższy wzór, Marian przyjął, że gęstość ciała zanurzonego w cieczy ma się tak do gęstości tej cieczy, jak objętość części zanurzonej do objętości całkowitej tego ciała.
Wynika to stąd, że skoro ciało pływa, to siła ciężkości działająca na to ciało jest równoważona przez siłę wyporu. Pomijając czynniki przyspieszenia ziemskiego, można ograniczyć się jedynie do masy.
Masa ciała, czyli jego gęstość * objętość = masa wody wypartej przez to ciało (z prawa Archimedesa), czyli gęstość wody * objętość wypartej wody.
Gc * Vc = Gw * Vw

Zaś objętość wypartej wody (Vw) równa się objętości części zanurzonej ciała (Vz).
Gc * Vc = Gw * Vz

Gęstość wody to ok. 1 g/cm3, zaś objętość części zanurzonej (Vz) to całkowita objętość ciała (Vc) pomniejszona o objętość części wystającej nad wodę (Vw).
Gc * Vc = 1 * (Vc - Vw)
Gc = (Vc - Vw) / Vc
Jeśli ciało ma jednakowy kształt na całej długości (można przyjąć, że taki ołówkowy spławik jest walcem), to zamiast objętości, możemy przyjąć tylko jego długość.
Stąd właśnie Gc = (Lc - Lw) / Lc
Marian

Offline koko

  • Zaawansowany użytkownik
  • ****
  • Wiadomości: 400
  • Reputacja: 260
  • Płeć: Mężczyzna
  • Lokalizacja: Bydgoszcz
  • Ulubione metody: bat
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #3 dnia: 23.12.2017, 09:55 »
Każdy spławik który stosujemy powinien mieć cechy użytkowe  przydatne dla naszego sposobu łowienia  i aktualnych potrzeb. Do takich cech można zaliczyć między innymi stabilność w wodzie rozumianą jako odporność spławika na odchylenia od pionu oraz zdolność do pokazywania brań podnoszonych.
 
Niedawno zacząłem przerabiać zakupione spławiki  typu waggler/slider o małych wypornościach. Przeróbki polegały na stosowaniu cienkich i długich antenek przy małych wypornościach aby uzyskać założone własności  użytkowe. Przy takich cechach budowy spławika  pojawiły się problemy ze stabilnością. Swoimi przemyśleniami związanymi z tym problemem chciałbym się podzielić w niniejszym opracowaniu. :)

Stabilność spławika , rozumiana jak wyżej, związana jest bezpośrednio z jego zdolnością  do wyraźnego pokazywania brań podnoszonych.  Przy braniach tego rodzaju chodzi nam często o to aby  podniesienie śruciny sygnalizacyjnej przez rybę powodowało  duże, widoczne z daleka, wynurzenie się antenki. W zakresie takiego wynurzenia spławik powinien  zachować stabilną pozycję pionową, a nie kłaść się na wodę. Kupując nowy, nieznany jeszcze spławik nie wiemy jaki jest ten zakres. Producenci  nie podają tego typu informacji.  Im większy zakres możliwego stabilnego wynurzenia tym  także większa   jest  stabilność spławika w roboczym zanurzeniu.
 
Od czego zależą  tego typu cechy  spławika?
 
W każdym spławiku, a także w układzie spławik-obciążenie  można wyróżnić dwa  środki: środek ciężkości  i środek wyporności. Wyporność rozumiana jest tutaj jako siła działająca do góry w wodzie na objętość spławika znajdującą się aktualnie poniżej lustra wody. Nie należy mylić tego pojęcia w niniejszych rozważaniach z wypornością użytkową spławika rozumianą jako obciążenie ołowiem potrzebne do jego wyważenia.
Środek ciężkości to punkt w którym podparty poziomo spławik lub układ spławika z obciążeniem wyważającym są w równowadze.
 
Środek wyporności  spławika zewnętrznie nieobciążonego, to zarazem  jego środek geometryczny. W przypadku spławika jednorodnego, tj. wykonanego w całości z materiału o takiej samej gęstości  oraz bez dodatkowego obciążenia, w tym również własnego, środek ciężkości pokrywa się ze środkiem wyporności.  Nieobciążony spławik będzie leżał na wodzie.
 
Dodanie obciążenia powoduje zanurzenie się  spławika. Oba środki zmienią swoje położenie i to w przeciwne strony. Środek ciężkości w dół, bo dodajemy niżej ciężar. Środek wyporności w górę, bo przytapiana jest dodatkowa objętość  spławika. Im mniej spławika wystaje nad wodę tym odległość pomiędzy tymi środkami  będzie większa.
Siła wyporności elementów spławika znajdującego się pod lustrem wody działa w górę, ciężar całego spławika wraz z jego obciążeniem działa w dół. Siły te równoważą się i spławik jest w jakimś zanurzeniu roboczym. Jednak warunkiem  przyjęcia przez spławik pozycji  pionowej jest aby jego środek  ciężkości  znajdował się poniżej środka wyporności . Stabilność takiej pozycji  rośnie wraz z łącznym ciężarem  spławika  i jego zewnętrznego  obciążenia oraz rośnie wraz z odległością pomiędzy środkami.
Generalnie stabilność ta zależy od iloczynu tych dwóch wielkości, czyli odległości pomiędzy środkami i ciężaru całości.  Przy takiej samej odległości  pomiędzy środkami stabilniejszy więc będzie, w sensie utrzymywania pionu, obciążony spławik o większej wyporności.
 
Spławik możemy obciążyć częściowo w końcówce jego korpusu oraz dodatkowo w postaci wyważenia  na żyłce lub tylko na żyłce. Z punktu widzenia  wielkości przesunięcia  w dół środka ciężkości  lepszym rozwiązaniem jest zawsze obciążenie tylko na żyłce, ponieważ jest ono skupione na końcu  w najbardziej skrajnym dolnym punkcie spławika.
Nie ma znaczenia czy obciążenie znajdzie się na żyłce połączonej ze spławikiem kilka metrów poniżej od niego czy bezpośrednio fizycznie przy nim. Obciążenie spławika na żyłce powoduje takie samo przesunięcie środka ciężkości  spławika jak w sytuacji gdyby było na jego dolnym końcu. Natomiast obciążenie własne  w korpusie zawsze będzie znajdować się w pewnej odległości od końca spławika i przesunięcie środka ciężkości  w dół będzie mniejsze. Tak więc z dwóch wyważonych spławików o takiej samej budowie i takiej samej wyporności wynikowej, np. spławik 5+2 g i spławik  7 g, stabilniejszy na wodzie jest spławik 7 g, czyli bez własnego obciążenia. :o W przypadku spławików ołówkowych różnice te będą niewielkie i praktycznie bez większego znaczenia, natomiast w spławikach typu slider mogą być istotne.

Wbudowując lub dodając do spławika  obciążenie wymuszające jego zanurzenie do wielkości zapewniającej położenie środka wyporności wyżej niż ciężkości  uzyskamy spławik, który będzie stał pionowo w wodzie niezależnie od obciążenia zewnętrznego. :)

Jeśli spławikowi zmniejszymy obciążenie do wartości przy której środek ciężkości znajdzie się powyżej środka wyporności, to straci on stabilność i pochyli się w stosunku  do powierzchni wody. Pozycja pochylona jest stabilna przy zmniejszaniu obciążenia w zakresie wymuszenia niewielkiej odległości  pomiędzy środkami. Im większa wymuszona odległość  przez zmniejszenie obciążenia  tym spławik  pochyla się bardziej, aż do położenia  się na wodę.  Podniesienie się leżącego na wodzie spławika wymaga większego obciążenia niż to przy którym spławik stracił pionową stabilność i różnica ta w odniesieniu do wynurzenia antenki może wynosić kilka centymetrów. Odpowiedzialne jest za to napięcie powierzchniowe przytrzymujące na wodzie leżącą antenę spławika. Może się więc zdarzyć, że przy pewnym obciążeniu i wymuszeniu spławik stoi pionowo, ale po zarzuceniu  leży na wodzie i nie wstaje. :( Odtłuszczenie anteny bardzo wyraźnie zmniejsza to  zjawisko.


Spławiki typu ołówek

Dla spławika o kształcie ołówka poddającego się łatwo obliczeniom, środek wyporności znajduje  się dokładnie w połowie długości zanurzonej części spławika, a środek ciężkości znajduje się poniżej połowy długości całego spławika.. Na Rys.1 pokazane są, z zachowaniem rzeczywistych proporcji, położenia tych punktów przy różnych zanurzeniach spławika wymuszonych przez obciążenie.  Gdzie znajduje się środek ciężkości  obciążonego spławika możemy orientacyjnie oszacować  znajdując przy poziomej pozycji spławika  punkt podparcia w którym jest on stabilny.



Rys.1 Położenie środka ciężkości i wyporności  spławika o gęstości 0,4 g/cm3 przy    różnych obciążeniach.


Na Rys.2 pokazana jest dla spławika typu ołówek zależność  położenia  środka ciężkości i środka wyporności  w stosunku do jego dolnego końca od długości odcinka spławika wystającego nad wodę. Gęstości materiału spławika równa jest  0,4 g/cm3. Położenia te oraz odcinek wystający nad wodę wyrażone są w procentach długości spławika. Tak więc przykładowo jeśli spławik miałby długość 30 cm, to przy wynurzeniu jego antenki równemu 20% czyli konkretnie 6 cm jego środek ciężkości będzie w odległości 25% długości  spławika od dołu czyli 7,5 cm, a środek wyporności w odległości  40% czyli 12 cm. Jak widać z wykresów im mniej spławika wystaje nad wodę (większe jest jego obciążenie wyważające), tym  większa jest odległość pomiędzy dwoma środkami i środek ciężkości znajduje się niżej niż środek wyporności . Przy wynurzeniu równym ok.  37% (11 cm) oba środki pokrywają się i są w odległości 31,7 %  (9,5cm) od dolnego końca spławika. Dalsze zmniejszanie obciążenia spławika i  większe jego wynurzenie będzie powodować przechylenie się spławika i w końcu położenie na wodzie. :(



     Rys.2 Zależność położenia środka ciężkości "c" i wyporności "w" od wynurzenia dla  spławika o gęstości 0,4 g/cm3. Osie opisane w % długości spławika. Środki mierzone od dołu spławika.


Cechą znamienną  zależności położenia obu środków od stopnia wynurzenia spławika jest niezależność od  wyporności użytkowej spławika, a więc  masy całości oraz brak wpływu na to średnicy spławika. Jedynym czynnikiem wpływającym na te zależności i decydującym w konsekwencji jaka maksymalnie część spławika może wystawać stabilnie nad wodę jest gęstość  materiału spławika.
 
Na Rys.3 pokazane są dwa wykresy. Jeden, niebieski „st”, to zależność  maksymalnego pionowego wynurzenia, czyli granicznej stabilności spławika od gęstości spławika. Przy tym wynurzeniu oba środki spławika pokrywają się. Drugi wykres, czerwony „wy” pokazuje wynurzenie nieobciążonego spławika w zależności od gęstości. Tutaj także wynurzenia wyrażone są  w procentach długości spławika.
 


Rys.3  Zależność wynurzenia spławika od gęstości spławika typu ołówek
oś pozioma w [ g/cm3 ]    oś pionowa w % długości spławika
st   – wykres maksymalnego wynurzenia stabilnego
wy – wykres wynurzenia spławika nieobciążonego

     

Jak widać z wykresu im mniejsza gęstość materiału tym większe jest możliwe stabilne wynurzenie spławika. Przykładowo dla gęstości  spławika 0,3 g/cm3 jego maksymalne stabilne wynurzenie to ok. 45% jego długości , a 70% długości nieobciążonego spławika wystaje nad wodę. Oczywiście spławik nieobciążony trzeba przytrzymać, bo jest on w zakresie niestabilności i bez przytrzymania położy się (piszę o tym w poprzednim wpisie w tym wątku). Spławik  o mniejszej gęstości będzie także stabilniejszy przy takim samym wyważeniu niż spławik z materiału cięższego. :)

 

Spławiki z kilami

W spławikach przeznaczonych do tyczki, bata lub rzecznych położenie środka wyporności będzie tym wyżej i m bardziej skupiony jest  korpus. Najwyżej będzie przy korpusie kulistym. 
Dla spławika  wyważonego do podstawy antenki i mającego symetryczny korpus środek wyporności znajdzie się nieco poniżej środka jego korpusu, patrz Rys.4.  Obniża ten środek objętość kila, im ma większą średnicę i długość tym bardziej.
Położenie środka ciężkości będzie zależało  głównie od gęstości korpusu oraz rozmiarów i wagi antenki oraz kila . Im mniejsza gęstość korpusu tym środek ciężkości jest niżej. Antenka  i kil natomiast przesuwają ten środek wyżej.  Dla gęstości korpusu 0,3 g/cm3 środek ciężkości wyważonego spławika znajduje się w odległości  nieco większej niż 30% długości odcinka  koniec dolny spławika-środek korpusu, licząc od dołu. Ile więcej zależy od kila i antenki. Długość kila obniża, a jego waga podnosi środek ciężkości zestawu względem korpusu. Im dłuższy i lżejszy kil tym oba środki będą położone dalej od siebie. Długi kil ostatecznie zwiększa stabilność spławika.



   Rys. 4 Położenie środka ciężkości i wyporności w spławiku o symetrycznym korpusie.


Spławiki  z korpusami typu waggler i slider.

W spławikach tego typu mamy nisko położony środek wyporności :(, ponieważ w dolnej części znajduje się korpus o dużej objętości w stosunku do objętości anteny. Im cieńsza antena tym ten środek jest niżej położony, jako że przytopienie cienkiej anteny niewiele ten środek podnosi.  Mimo, że waga korpusu obniża środek ciężkości , to jednak odległość pomiędzy środkiem wyporności  i  ciężkości takiego spławika jest dużo mniejsza niż dla  typu ołówek o tej samej wyporności użytkowej.  Z tego powodu spławiki te ze swej natury mają mniejszy zapas stabilności niż „ołówek”, większy jednak przeważnie zakres pionowego wynurzenia anteny.

Stosowane korpusy mają najczęściej kształt symetrycznego cygara lub podobny do kropli wody i swoją szerszą stroną są skierowaną zwykle w dół, rzadziej do góry. Z uwagi na aerodynamikę lepsze będą te z szerszą stroną w dół. Z punktu widzenia  natomiast stabilności będą gorsze, ponieważ mają niżej położony środek wyporności.  Lepsze też będą korpusy długie niż krótkie i pękate.

Obciążenie własne spławików  powoduje podniesienie środka ciężkości spławika wyważonego . Im to obciążenie jest bardziej schowane w korpusie, a także im jest procentowo większe w stosunku do całkowitej wyporności spławika  tym  z rozpatrywanego  punktu widzenia jest to mniej korzystne. Niekorzystne też będzie zastosowanie antenki o dużej gęstości, bo podnosi to także środek ciężkości.

Należy zadać pytanie jak rozpatrywana stabilność wygląda w oferowanych spławikach. Otóż w większości spławików nie ma z tym problemu. Ograniczenia  pojawiają się przy spławikach o małych wypornościach, z pękaty korpusem, z dużym obciążeniem własnym i z cienkimi antenami, szczególnie wtedy jeśli anteny wykonane będą z materiałów ciężkich.

Przykładowo na zamieszczonych zdjęciach Rys. 5 pokazane są dwa spławiki. Lewy spławik ma wyporność  3g+2g i antenkę z tworzywa o średnicy  2,5 mm oraz długości 22 cm. Prawy ma wyporność  5g+1g, antenkę naturalną o średnicy 2,7 mm i długości 21 cm. Prawy ma  gorsze cechy  budowy od lewego pod kątem  ograniczenia stabilności i możliwości pokazywania brań podnoszonych. Cechy te to  krótki korpus z większą szerokością w dolnej części obniżający środek wyporności, duże obciążenie własne  ulokowane głównie  wewnątrz korpusu i podnoszące  przez to środek ciężkości.



      Rys. 5 Przykładowe spławiki o różnych cechach.


Pokazane spławiki mają następujące cechy użytkowe:

Lewy
Kładzie się na wodę dopiero przy wynurzeniu całej 22 cm anteny wraz z małą częścią korpusu, wstaje przy obciążeniu powodującym wynurzenie 16,5 cm anteny (bez odtłuszczenia).

Prawy
Kładzie się przy wynurzeniu  anteny większym niż 5,8 cm, wstaje przy obciążeniu dającym 1,7 cm wynurzenia  anteny. :(

Jak z powyższego wynika  lewy spławik ma duży zapas stabilności i możliwości wyraźnego pokazywania brań podnoszonych. Prawy ma mały zakres stabilności  i dopuszczalnych zmian wynurzenia. Przy wyważeniu go więcej niż na 1,7 cm wystającej anteny  może także po zarzuceniu leżeć na wodzie i  nie podnieś się.  Nie można więc nim łowić przy większej widoczności  anteny. :(

Zwracając uwagę na wymienione wyżej   negatywne cechy budowy spławików wpływające na stabilność  i możliwość pokazywania brań wynoszonych możemy przy zakupie nieznanych modeli ocenić ich przydatność dla naszego sposobu łowienia. :)
   
Marian

Offline Syborg

  • Moderator Globalny
  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 9 323
  • Reputacja: 838
  • Płeć: Mężczyzna
  • Ulubione metody: spinning
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #4 dnia: 23.12.2017, 10:40 »
Marian, to Ci się napisało :) Klasa :thumbup:
Jacek

Offline Luk

  • Administrator
  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 17 239
  • Reputacja: 1478
  • Płeć: Mężczyzna
  • Wędkarstwo rządzi!
  • Lokalizacja: Newark
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #5 dnia: 23.12.2017, 10:53 »
Wow! Czapki z głów, świetny artykuł! :thumbup:
Lucjan

Offline Mateo

  • Administrator
  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 8 550
  • Reputacja: 893
  • Płeć: Mężczyzna
    • Galeria
    • Spławik i Grunt
  • Lokalizacja: Śląsk
  • Ulubione metody: waggler method
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #6 dnia: 06.01.2018, 23:39 »
Dzieki, Marianie!
To kolejna porcja bardzo cennych informacji.
Zapewne wielu z nas oceniało stabilność spławików jedynie na podstawie środka ciężkości. Podpieraliśmy spławik/zestaw w pozycji poziomej i ocenialiśmy równowagę. Nie braliśmy jednak pod uwagę roli środka wyporności i położenia tych dwóch punktów/środków wobec siebie.

Jeśli zatem chodzi o spławiki typu waggler/slider przedstawione na ostatniej rycinie, to najlepszy byłby spławik o stosunkowo długim korpusie, który będzie miał równomiernie rozłożoną objętość. Do tego grubsza antena o bardzo małej gęstości. Taki wzorzec stara się chyba utrzymać w swoich spławikach firma Cralusso.
Zupełnie inne są natomiast niektóre slidery Rive, gdzie dominuje krótki i pękaty korpus oraz bardzo cienka antenka.
Zapewne w tym wszystkim producenci starają się znaleźć jakieś kompromisy. Nie tylko bowiem stabilność się liczy. Aerodynamika, odporność anteny na falę, jej czułość - to wszystko trzeba jakoś połączyć.
Pozdrawiam
Mateusz

Offline koko

  • Zaawansowany użytkownik
  • ****
  • Wiadomości: 400
  • Reputacja: 260
  • Płeć: Mężczyzna
  • Lokalizacja: Bydgoszcz
  • Ulubione metody: bat
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #7 dnia: 07.01.2018, 09:46 »
Spławik można scharakteryzować jego cechami użytkowymi. Niektóre z pożądanych cech nawzajem się wykluczają lub przynajmniej są w konflikcie. :( Takimi przykładami  może być komfort zarzucania przy dużym wietrze i duża czułość zestawu, duża stabilność na boczne zakłócenia  i stabilność zakotwiczenia ,większa stabilność i gorsze własności aerodynamiczne, duża czułość anteny i jej widoczność, itd.
Najczęściej wybieramy kompromis, bo nie ma spławika idealnego na każde warunki. Czasem jednak korzystniej jest przy naszym aktualnym łowieniu użyć spławika o lepszej jednej własności kosztem pogorszenia innych.


.......
Jeśli zatem chodzi o spławiki typu waggler/slider przedstawione na ostatniej rycinie, to najlepszy byłby spławik o stosunkowo długim korpusie, który będzie miał równomiernie rozłożoną objętość. Do tego grubsza antena o bardzo małej gęstości. Taki wzorzec stara się chyba utrzymać w swoich spławikach firma Cralusso.
........

Tak rzeczywiście jest. Im wyżej położony środek wyporności korpusu tym większa jego stabilność. Środek dłuższego korpusu jest wyżej niż pękatego.  Większą stabilność  daje także grubsza antena, ale czy tak jest lepiej? :-\

Pod względem skuteczności zakotwiczenia (pisałem o tym w wątku „zestawy zakotwiczone”), a także pod kątem spowolnienia dryfu zestawu kiedy łowimy na pływanego grubsza antena będzie dużo gorsza niż cienka.

Stabilność spławika powinna spełniać nasze wymagania pod tym kątem. Jednak nadmierne jej zwiększanie nic praktycznie nie daje, a może być powodem niepotrzebnego  pogorszenia innych cech spławika. :)
Marian

Offline JackM

  • Zaawansowany użytkownik
  • ****
  • Wiadomości: 288
  • Reputacja: 10
  • Płeć: Mężczyzna
  • Lokalizacja: Kielce
  • Ulubione metody: waggler i feeder
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #8 dnia: 07.01.2018, 18:24 »
Świetny materiał, dużo cennych informacji :thumbup: :bravo:
Jacek

Offline koko

  • Zaawansowany użytkownik
  • ****
  • Wiadomości: 400
  • Reputacja: 260
  • Płeć: Mężczyzna
  • Lokalizacja: Bydgoszcz
  • Ulubione metody: bat
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #9 dnia: 17.05.2018, 06:44 »
We wpisie #3  w tym wątku opisałem  jaki musi być spełniony warunek aby spławik zamontowany w zestawie po włożeniu do wody przyjął położenie pionowe. Tym koniecznym warunkiem  jest aby jego środek wyporności był położony wyżej niż środek ciężkości spławika liczony razem  z jego obciążeniem. Jest to warunek statycznej  stabilności, czyli takiej  kiedy na spławik nie ma innych zewnętrznych oddziaływań.

W rzeczywistości na spławik w trakcie łowienia  oddziaływują  dodatkowe siły poziome w postaci wiatru i powierzchniowego dryfu wody. Siły te próbują odchylić nasz stabilny spławik od pionu.  Im większy wiatr,  większej średnicy i dłuższy  odcinek  anteny wystający nad wodę, większy dryf, tym  odchylenie spławika od pionu będzie większe. :( Zależy nam aby to oddziaływanie było minimalne.

Zachodzi pytanie od jakich parametrów spławika zależy jego dynamiczna stabilność pionowa.
Poniższy rysunek pokazuje spławik w rzeczywistych warunkach. Nasz spławik  w wodzie można potraktować jak dźwignię dwustronną, której podparciem  jest środek wyporności  W spławika.



Na górę tej dźwigni działa siła N będąca  wypadkowym zewnętrznym oddziaływaniem w postaci wiatru i różnicy oddziaływania dryfu między górą i dołem spławika. Na drugi koniec dźwigni znajdujący się w środku ciężkości  spławika  C działa siła reprezentowana przez masę m będącą sumą masy spławika i jego obciążenia zewnętrznego.

Wypadkowa siła N w praktyce ma wartości rzędu ułamek grama siły. Kąt ß jest odchyleniem spławika od pionu, d1 jest odległością pomiędzy środkiem ciężkości spławika C i środkiem jego wyporności W, d2 jest odległością pomiędzy środkiem wyporności i wypadkową siłą N.
Można wykazać, że pomiędzy kątem ß odchylenia od pionu spławika,  a pozostałymi wielkościami zachodzi zależność:
   
              tanß=N*d2/m/d1

N w [G]
d2 i d1 w [cm]
m w [g]
   
Dla małych kątów ß, mniejszych od ok. 15 stopni,  wartość funkcji  tan ß jest w przybliżeniu równa kątowi ß wyrażonemu w radianach. Zależność powyższą można więc z niewielkim błędem przekształcić na bezpośrednią zależność kąta  ß wyrażonego w stopniach od parametrów spławika:

   ß=180*N*d2/3,14/m/d1
                         
Przy konkretnej wartości  siły zakłócającej N, kąt odchylenia ß od pionu zależy więc od kombinacji trzech wielkości związanych  ze spławikiem. Kombinację tę  można by nazwać współczynnikiem P podatności  spławika na odchylenia  od pionu:

   P=d2/m/d1

Im większy ten współczynnik, tym spławik jest podatniejszy na odchylenia od pionu spowodowane siłami bocznymi.
Z powyższej zależności widać, że dla danej siły N im większa  jest odległość końca spławika od jego środka wyporności  (w sliderze  głównie wpływa na to długość anteny),  tym wartość współczynnika  jest większa i odchylenie od pionu większe. Im większa odległość pomiędzy środkiem wyporności i ciężkości lub większa masa całości, tym współczynnik podatności  jest mniejszy.
 
Trzeba zauważyć, że wpływ tych trzech wielkości na stabilność pionową jest równorzędny.

Stabilniejsze przy podobnej budowie będą spławiki  wyporniejsze , ponieważ  ich masa będzie większa, a odległości d1 i d2 będą podobne. Gdybyśmy chcieli uzyskać taki sam wpływ na odchylenie pionowe spławika o wyporności dwa razy mniejszej musielibyśmy w tym spławiku albo skrócić około dwa razy antenę w sliderze, albo dwa razy zwiększyć odległość pomiędzy środkiem wyporności i ciężkości zmieniając odpowiednio jego budowę.

Bardzo ciekawą sprawą jest informacja jaka największa wartość tego współczynnika  gwarantuje w praktyce jeszcze wystarczający komfort łowienia.
W przypadku spławika typu ołówek współczynnik ten można łatwo i dokładnie obliczyć. :) Przykładowo w takim spławiku  o długości 23 cm, wyporności  2,5 g i gęstości ok. 0,26 g/cm3  ten współczynnik  wynosi rzędu 0,4  do 0,55 przy wystawaniu nad wodę odcinka od 1 do 3 cm.  Wartości takie zapewniają już dużą odporność  spławika na boczne wpływy zewnętrzne.

 Taki sam współczynnik podatności  przy takiej samej średnicy wystającej nad wodę  anteny niezależnie od wyporności spławika czy jego budowy spowoduje w tych samych warunkach zewnętrznych praktyczne takie samo odchylenie od pionu. :)
 
Stosowanie cienkich i długich antenek w spławikach typu slider jest bardzo korzystne. Jednak w mało wypornych spławikach  jest to trudne do realizacji z uwagi na problem z osiągnięciem wystarczająco dużej odległości pomiędzy środkiem ciężkości i wyporności. Środek wyporności obniża się wraz z maleniem średnicy anteny i dodatkowo  odległość między środkiem wyporności i ciężkości  maleje. Rośnie także odległość d2 pomiędzy środkiem wyporności i siłą zakłócającą N.
Marian

Offline Koń

  • Moderator Globalny
  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 3 374
  • Reputacja: 481
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #10 dnia: 17.05.2018, 08:40 »
:bravo:

Super lektura w sam raz przed robotą :thumbup:
Mateusz

Offline Syborg

  • Moderator Globalny
  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 9 323
  • Reputacja: 838
  • Płeć: Mężczyzna
  • Ulubione metody: spinning
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #11 dnia: 02.01.2019, 20:02 »
Ja bardziej wierzę wyczynowemu wędkarzowi, który opublikował dziesiątki wartościowych filmów o wędkarstwie.

Ja jednak nie byłbym tak bezkrytyczny w stosunku do wiedzy "mistrzów", szczególne tej z zakresu fizyki. Gdyby wyczynowi wędkarze uczyli fizyki na podstawie swoich wyników nad wodą, własnej obserwacji i zdrowego rozsądku, byłoby kiepsko.

Poniżej przykład na przekłamanie sprawy fundamentalnej, czyli wyporności spławików.

Marian podaje następujące fakty (w swoim świetnym artykule o fizyce spławika):

"Należy podkreślić, że wyporność użytkowa spławika zależy tylko i wyłącznie od objętości części spławika znajdującej się nad wodą i nie zależy od materiału jaki ma podlegać zanurzeniu. Nie ma żadnego znaczenia, czy część nad wodą jest z materiału pływającego, czy też z materiału niepływającego, liczy się tylko objętość.

A co twierdzi "mistrz"? A no twierdzi, że wyporność spławika i jego czułość zależą od materiału, z którego wykonano antenkę. Wierzy on, że pusta w środku antenka będzie miała większą wyporność od takiej samej, tylko pełnej, co przełoży się na czułość spławika.

Dwie różne tezy, skrajnie sprzeczne, wykluczające się, więc komu uwierzysz w tym przypadku? Temu, który "opublikował dziesiątki wartościowych filmów o wędkarstwie", czy też temu, który "tylko" pisze?
Jacek

Offline Wiecho

  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 1 451
  • Reputacja: 273
  • Płeć: Mężczyzna
  • Nie znoszę chamstwa i prostactwa
  • Lokalizacja: Katowice
  • Ulubione metody: waggler i feeder
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #12 dnia: 02.01.2019, 20:51 »
Prawo Archimedesa mówi jasno, że siła wyporu zależy wyłącznie od objętości zanurzonej częsci spławika  i finito. 
Wiesiek

Offline Tomba

  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 1 519
  • Reputacja: 271
  • Płeć: Mężczyzna
  • Lokalizacja: Poznań
  • Ulubione metody: method feeder
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #13 dnia: 02.01.2019, 22:38 »
Ja bardziej wierzę wyczynowemu wędkarzowi, który opublikował dziesiątki wartościowych filmów o wędkarstwie.

Ja jednak nie byłbym tak bezkrytyczny w stosunku do wiedzy "mistrzów", szczególne tej z zakresu fizyki. Gdyby wyczynowi wędkarze uczyli fizyki na podstawie swoich wyników nad wodą, własnej obserwacji i zdrowego rozsądku, byłoby kiepsko.

Poniżej przykład na przekłamanie sprawy fundamentalnej, czyli wyporności spławików.

Marian podaje następujące fakty (w swoim świetnym artykule o fizyce spławika):

"Należy podkreślić, że wyporność użytkowa spławika zależy tylko i wyłącznie od objętości części spławika znajdującej się nad wodą i nie zależy od materiału jaki ma podlegać zanurzeniu. Nie ma żadnego znaczenia, czy część nad wodą jest z materiału pływającego, czy też z materiału niepływającego, liczy się tylko objętość.

A co twierdzi "mistrz"? A no twierdzi, że wyporność spławika i jego czułość zależą od materiału, z którego wykonano antenkę. Wierzy on, że pusta w środku antenka będzie miała większą wyporność od takiej samej, tylko pełnej, co przełoży się na czułość spławika.

Dwie różne tezy, skrajnie sprzeczne, wykluczające się, więc komu uwierzysz w tym przypadku? Temu, który "opublikował dziesiątki wartościowych filmów o wędkarstwie", czy też temu, który "tylko" pisze?
Ja niestety bardziej wierzę obserwacjom praktyków i temu, co sam zobaczę niż najdłuższym nawet pseudonaukowym wywodom podważającym te obserwacje.
Nie zgadzam się z niektórymi tezami Marcina "koko", np., że zatarta rolka kołowrotka powoduje mniejsze skręcenia żyłki niż sprawna, skoro wszelkie obserwacje w praktyce pokazują, że jest na odwrót. I nie wierzę, że szeroka, lekko się obracająca rolka to tylko chwyt marketingowy.
Podobnie manipulowanie (być może nie celowe) pojęciem "wyporność" w odniesieniu do powszechnie stosowanego pojęcia wyporności spławika. Pojęcie "wyporność" odnoszące się do określania wielkości statków to masa wody wyparta przez te statki. W takim rozumieniu taką samą wyporność miałby spławik z balsy jak spławik z kamienia o tej samej objętości. Tymczasem przez wyporność spławika oraz jego antenki rozumiemy raczej ich siłę wyporu, czyli wagę ciężarków ołowianych potrzebną do zrównoważenia siły wyporu spławika. A siła ta jest równa różnicy wagi spławika (antenki) i wagi wody wypartej przez ten spławik. Zgodnie z prawem Archimedesa, że ciało zanurzone w wodzie traci (pozornie) na wadze tyle, ile waży woda wyparta przez ten spławik. I tak do zatopienia pustej w środku (lżejszej) antenki potrzeba większego obciążenia, niż do zatopienia pełnej a co dopiero drucianej antenki. Kto nie wierzy, niech spróbuje wyważyć spławik z drucianą antenką tak, aby antenka była zatopiona w połowie.
A jak komuś mało to niech spróbuje popłynąć pontonem napełnionym wodą zamiast powietrzem albo obejrzy poniższy filmik.

Pozdrawiam,
Tomek

Offline Syborg

  • Moderator Globalny
  • Ekspert
  • *****
  • Wiadomości: 9 323
  • Reputacja: 838
  • Płeć: Mężczyzna
  • Ulubione metody: spinning
Odp: Fizyka spławika - spławik i jego czułość
« Odpowiedź #14 dnia: 02.01.2019, 23:22 »
Przykład z pontonem jedynie potwierdza Twoje niezrozumienie tematu. Mylisz pływalność z wypornością, a wyporność z siłą wyporności (wyporność jest miarą siły wyporności). Podstawą do zrozumienia zagadnienia wyporności, pływalności i czułości spławika jest rozdzielenie korpusu od antenki sygnalizacyjnej. Powołując się na kamień, zakładasz sytuację, gdy gęstość całego ciała (spławika) jest większa niż gęstość płynu, a to błąd, bo w przypadku spławika jest inaczej. Kwestia dotyczyła antenki sygnalizacyjnej, nie całego spławika, więc nie można zakładać, że jego korpus nie pływa (bo jest wykonany z materiału o większej gęstości od gęstości wody).

Jacek