Golfhemmo Keijo haluaa lisää pituutta

Titleist Callaway Srixon Cleveland Clicgear TaylorMade
Golfhemmo Keijo (HCP 20) kuuli pelikaveriltaan Urpolta, että Urpon draiverilyöntiin tuli 20 metriä lisää pituutta kun hän vaihtoi golftavaratalon myyjän suosittelemana uuden ns. low spin- varren draiveriinsa. Niinpä Keijokin päätti haluta lisää pituutta avauksiinsa ja heti.
Keijokin siis marssi golftavarataloon ja pyysi pituutta avauksiin ja heti. Myyjä Simo ilmoitti, että heillä on juuri tarjouksessa huippuhyvä low-spin varsi hintaan 299 euroa. Keijo mietti hetken ja päätti että 299 on kyllä halpa hinta 20 lisämetristä, ei edes 15 euroa/metri. Keijo uskoo että tämä low-spin varsi tekee sen mitä myyjä Simokin sanoi, eli spinnit alas ja rullit ylös.
Tottakai Keijokin tietää, että alakierre on se joka pitää pallon ilmassa ja on selvittänyt etukäteen senkin, paljonko hänen swingillänsä tarvitaan palloon alakierrettä maksimaalisen pituuden saavuttamiseksi, joka siis määräytyy hänen mailanpään nopeuden, attack anglen ja dynamic -loftin kautta. Keijo on selvittänyt myös, että se maaginen 300 rpm vähemmän kierrettä toisi hänelle lisää lyöntipituutta. Sitten vaan uusi varsi kiinni, ”impact teippiä” lapaan ja rangelle. Ensimmäinen lyönti ja Keijo osuu heti draiverin sweet spottiin (n. lavan painopisteeseen) ja kun lyönnissä sattui vielä olemaan optimi attack angle ja dynamic loft, niin alakierre todella pieneni 300 rpm ja sitä kautta lyönti piteni 6 metriä. Jes. Keijo innostuu tästä kuudesta metristä..!
Seuraavassa lyönnissä taas attack angle ja dynamic loft on taattua Keijo-laatua, mutta nyt osuma kohdistui 15 mm sweet spotin yläpuolelle ja siitä seurannut gear-ilmiö vähensi kierrettä 700 rpm, jolloin kierteen kokonaisvähennys oli 300 + 700 rpm = 1000 rpm. Mutta nyt lyönnin pituus oli jopa lyhyempi  kuin yksikään lyönti vanhalla Keijon perus spin -Fujikuralla ikinä!?? What? Kävikö niin, että Keijon alakierteen määrä jäi liian pieneksi suhteessa mailanpään nopeuteen, attack -angleen ja dynamic-loftiin? Kyllä, nyt taisi käydä Keijolle kylmät. Seuraavasasa lyönnissä on jälleen attack angle ja dynamic loft kohdillaan, mutta osuma kohdistui 15 mm sweet spotin alapuolelle ja sen seurauksena alakierre lisääntyi 700 rpm, jolloin kerteen kokonaislisäys oli 300 – 700 rpm = 400 rpm, eli ei päästy optimiin -300 rpm tälläkään kertaa, vielä kerran Keijo….
Eli mitä tästä opimme? Kun tämä onnekas Keijo sattui jostain löytämään varren, joka todella pakottaa hänet swingaamaan niin, että optimiosumassa se vähentää alakierrettä 300 rpm, joka oli hänen tavoitteensa, niin great! Optimiosumissa kyllä, mutta koska Keijo on samalainen perusklubituuppari kuin 80% kaikista muistakin miestuuppareista, niin Keijo ei osu sweet spotiin kuin joka viides kerta. Joka viides kerta tuo siis Keijolle hänen niin kaipaamansa ruhtinaaliset 6 metriä lisää pituutta, mutta 4 viidestä lyönnistä saattaa olla lyhyempiä kuin vanhalla Keijon perus spin -Fujikuralla lyödyt avaukset…
Sama pätee muuten niihin säädeltäviin lavan painoihin, jolla muutellaan lavan painopisteen paikkaa….katsellaan sitä seuraavassa, kun Keijo päättää hankkia uuden 28 eri säätömahdollisuutta omaavan draiverin korjatakseen sitä slaissia…

VARREN MERKITYS LYÖNNISSÄ

Golfmailan varsi on ehkä vaikeaselkoisin asia golfmailasta puhuttaessa. Mitä enemmän asiaan perehtyy, sitä epäselvemmäksi asia muuttuu. Tietyt asiat selittyy fysiikan lakien avulla, mutta osansa on myös inhimillisillä tekijöillä, koska ihminen on se joka varresta pitää kiinni ja swingaa. Se myös lopulta suurimmilta osiltaan määrittelee minkälainen osumasta ja lyönnistä tulee, ei varsi tai lapa.
Varsia markkinoidaan ja myydään sen erilaisten ominaisuuksien mukaan; pituus, paino, painopiste, kiertojäykkyys, kokonaisjäykkyys, tip/butt-jäykkyys, low/high spin, low/high launch…
Todellisuudessa ilmeisesti vain varren pituus, paino, painopiste ja kiertojäykkyys ovat selviä, kaikki muut eivät niinkään. Kokonaisjäykkyyttä ilmoittava L,A,R,S,X-järjestelmä on vain suuntaa antava kuten jatkossa huomataan, samoin tip/butt-jäykkyydet ilmoitetaan useimmiten vain varren suhteellisina jäykkyyksinä varren eri osien välillä.
Kaikista epämääräisimpiä ovat varrelle määritellyt low/high spin ja launch –ominaisuudet, koska niille ei löydy fysiikan lakeihin perustuvaa selitystä. Jos ajatellaan kierteitä (spin), niin ne syntyvät vain ja ainoastaan lyöntipinnan (face angle) kulmasta suhteessa lyöntipinnan tulokulmaan (attack angle/club path) osumassa palloon, eli silloin kun lyöntipinta on kohtisuorassa (pysty/vaaka) tulokulmaan nähden, ei kierrettä periaatteessa synny. Mailan lavan loft-kulma aiheuttaa osumassa aina tietyn alakierteen palloon, koska lyöntipinnan tulokulma palloon on aina käytännössä pienempi kuin loft-kulma lavassa. Lisäksi puumailoissa joissa lavan painopiste on lyöntipinnasta taaksepäin, kierrettä aiheuttaa ns. gear-ilmiö, aina silloin kun osuma palloon ei tapahdu lyöntipinnan painopisteeseen (usein sweet spot). Painopisteestä sivuun tai ylös/alas tapahtuva osuma pyrkii pyöräyttämään lapaa painopisteensä ympäri. Siitä seuraa kierrettä palloon sen litistyessään ja pyörähtäessä vastakkaiseen suuntaan lyöntipintaa vasten.
Jos taas ajatellaan pallon lähtökulmaa (launch angle) oletuksella että lavan tulokulma (club path) osumaan on suora, niin siihen vaikuttaa mailan lavan lyöntipinnan pystykulma osumahetkellä (dynamic loft) ja lyöntipinnan tulokulma (attack angle) palloon osumassa. Toki käytännössä lähtökulmaan vaikuttaa jonkin verran myös lavan tulokulma (club path) ja lyöntipinnan asento vaakasuorassa. Usein lähtökulma (launch angle) ja pallon lentorata (ball trajectory) sekoitetaan englannin kielisissä termeissä, ball tarjectory viittaa koko pallon lentorataan lyönnissä ja siihen vaikuttaa myös kierteet ja pallon nopeus.
Joten, mitä tekemistä varrella on kierteiden (spin) ja lähtökulman (launch angle) kanssa? Se jo tiedetään fysiikan/matematiikan kautta, että varrella ei ole suoranaista vaikutusta osumahetkellä käytännössä gear-ilmiöstä syntyviin kierteisiin, johtuen osumahetken lyhyestä kestosta (alle 5 ms) ja mailan MOI:sta. Lisäksi tiedetään tehtyjen tutkimusten perusteella, että varsi ei vaikuta sen millään ominaisuuksillaan kovinkaan paljon mailanpään nopeuteen, eikä vaikuta merkittävästi myöskään lavan/lyöntipinnan asentoon sen suhteessa palloon enää osuman aikana.
Siten ainoa tarkasteltavaksi jäävä asia on se, onko varren jollakin omaisuudella sellainen vaikutus, että se muuttaa tai pyrkii muuttamaan lyöntipinnan tulokulmaa tai sen asentoa johonkin suuntaan back swingin aikana osumaan tultaessa. Seuraavassa aiheeseen liittyvää pohdintaa, osa on fysiikan/matematiikan kautta käsiteltyä ja osa erilaisiin tutkimuksiin perustuvaa tietoa. Jokainen voi itse luoda oman käsityksensä ja uskomuksensa siitä miten asiat todellisuudessa ovat tai eivät ole.

 

1. VARREN TAIPUMINEN DOWNSWINGISSÄ

Määritelmä:
”Downswingin alussa varsi taipuu taaksepäin johtuen mailan lavan hitausmomentista
pelaajan varteen sen grippipäässä tuottaman vääntömomentin tuloksena. Kun downswing etenee, varsi oikenee asteittain ja taipuu eteenpäin juuri ennen osumaa ja on taipuneena koko asuman aikana” (Penner, 2003).
Varsi on tietyssä vaiheessa downswingiä taipuneena yhtä aikaa sekä eteen- että taaksepäin, kuten kuvasta a) nähdään.

 

2. VARREN MERKITYS OSUMASSA PALLOON 

Onko varsi osumassa pelkkä ”naru”?
Kiinnitetään varsi grippipäästään ruuvipenkiin ja laitetaan sen tip-päähän roikkumaan ½ kg paino. Huomataan, että jäykinkin varsi taipuu vähintään 10 mm, eli silloin varsi taipuu noin 20 mm / 1 kg.
Kun tiedetään, että osumassa varsi voi tuottaa palloon 1000 kg voiman 5 ms aikana, niin paljonko varren pitäisi taipua tuottaakseen sellaisen voiman, jolla olisi merkittävä vaikutus palloon lentoon? Oletetaan, että jos tämä tarvittavan voiman muutos on 1%  jolloin se on jo juuri ja juuri havaittava ja mitattavissa, eli tässä tapauksessa 1% 1000 kilosta olisi 10 kg.
Kuinka paljon  varren tulisi taipua tuottaakseen tuon edes 1% muutoksen eli 10 kg voiman lapaan? Jos siis 1 kg taivuttaa vartta 20 mm, niin 10 kg voiman tuottaakseen varten varren pitäisi taipua 200 mm. Tarkoittaa sitä, että varren tulisi taipua vähintään 200 mm osuman aikana tuottaakseen merkittävän vaikutuksen pallon lentoon. Eli käytännössä varrella ei juurikaan ole vaikutusta pallon lentoon.
Tämän tutkielman päätelmä : Varsi ei tuota riittävästi hyödyllistä voimaa lapaan osumassa. Kun mailan lapa on lähetty kiihtymään kohti palloa (downswing) lyöjän omalla voimalla, ei varrella enää osumahetkessä ole sen enempää vaikutusta kuin jos se olisi naru.

 

3. VARREN KIERTOJÄYKKYYDEN VAIKUTUS LAVAN KIERTYMISEEN OSUMASSA

Varren kiertojäykkyydellä yleensä tarkoitetaan sitä, kuinka paljon varsi kiertyy asteissa pituussuuntaisen akselinsa ympäri tietyllä vääntömomentilla. Mitä pienempi asteluku, sitä kiertojäykempi varsi. Lyönnissä lavan osuma palloon aiheuttaa aina jonkin suuruisen vääntömomentin varteen, vaikka lavan hitausmomentti (MOI) vähentääkin varren kiertymistä akselinsa ympäri merkittävästi.
Mikä on varren kiertojäykkyyden vaikutus vaakasuoraan gear-efektiin? Asiaa voidaan lähestyä esimerkiksi seuraavasti:
  • Selvitetään paljonko osumassa pallo aiheuttaa lapaan vääntömomenttia
  • Selvitetään paljonko lapa kiertyy kohdan 1. vääntömomentilla
  • Selvitetään paljonko kohdan 2. lavan kiertymä aiheuttaa varressa vääntömomenttia
  • Päätellään onko varteen syntyvä vääntömomentti suhteessa kohdassa 1. selvitettyyn pallon aiheuttamaan vääntömomenttiin merkittävä. Jos näin ei ole, ei varren kiertojäykkyys ei pysty rajoittamaan osuman synnyttämää lavan kiertymistä (gear-ilmiötä).
Osuman aiheuttama vääntömomentti varteen on suurempi jos lavan MOI on pieni. Tässä esimerkissä käytetään 4000 g-cm2 MOI:sta (pienemmästä päästä) draiverin lapaa ja erittäin kiertojäykkää (2 astetta) vartta. Tuloksena analyysista saadaan, että osumassa pallon aiheuttama vääntömomentti lapaan on yli 80 kertaa suurempi kuin osuman seurauksena syntyvä vääntömomentti varteen.
Tämän tutkielman päätelmä: Varren kiertojäykkyydellä ei näyttäisi olevan merkitystä vaaksuoraan gear-efektiin eikä siten merkittävästi vaikuta gear-ilmiöstä johtuvaan sivukierteen määrään. Syynä on se, että lavan hitausmomentin osuus lavan kiertymisen vastustamisesta on 99 % ja varren vain 1 %. Pieni vaikutus varren kiertojäykkyydellä gear-efektiin saattaa olla puumailoilla, joiden lavan MOI on erityisen pieni, kuten hybridit. Kiertojäykkyydellä on jonkin verran vaikutusta siihen miten ”kovalta” tai ”pehmeältä” varsi tuntuu osumassa palloon ja lähtökohtana kiertojäykkyyden valinnalle olisi ensisijaisesti pelaajan oma mieltymys.
Yleisesti ottaen kiertojäykkyyspohdinta koskee lähinnä grafiittivarsia, johtuen niiden valmistusmenetelmästä, joka mahdollistaa suuremman kiertojäykkyyden vaihteluvälin, kun taas teräsvarsien kiertojäykkyysvaihteluväli on paljon pienempi johtuen teräksen ominaisuuksista.

4. VARREN TIP-JÄYKKYYDEN VAIKUTUS LAVAN KIERTYMISEEN OSUMASSA

Mikä on varren tip-jäykkyyden vaikutus pystysuuntaiseen gear-efektiin ja sitä kautta syntyvän alakierteen määrään? Asiasta ei olla täysin yksimielisiä, tässä alan asiantuntijoiden kommentteja aiheesta:
Tom Wishon: ”Pystysuuntaisen gear-efektin vaikutus alakierteeseen on vain 300-500 rpm..”
Dana Upshaw: ”Ero pallon osumissa lavan alaosaan tai yläosaan (ero max 5 cm) ja siitä syntyvän pystysuuntaisen gear-efektin vaikutuksesta syntyvän kierteen määrän ero on jopa 3300 rpm (alle 240 km/h pallon nopeuksilla)..”
Edellä mainituissa arvioissa esiintyy suuri ero ja ymmärtääkseni molemmat ovat ainakin matemaattisesti mahdollisia.
Samaa asiaa voi lähestyä myös alla esitellyllä tavalla ja päätyä yhdenlaiseen johtopäätökseen edellä esitettyjen arvioiden lisäksi, arvioitaessa varren tip-jäykkyyden vaikutusta lavan pystysuuntaiseen pyörähtämiseen osumassa:
  1. Selvitetään lavan pystysuuntaisen tason vääntömomentin suuruus jonka pallo aiheuttaa lapaan osumassa. (Pallon nopeus 240 km/h ja osuma 20 mm lavan painopisteen yläpuolella).
  2. Selvitetään lavan pystysuuntaisen pyörähtämisen määrä painopisteensä ympäri osumassa kohdan 1. antamalla vääntömomentilla, olettaen että varren vastus sitä vastaan = 0.
  3. Selvitetään varren tipin pyörähtäminen (kiertyminen) akselinsa ympäri kohdan 1. antamalla vääntömomentilla, olettaen että lavan vastus (hitausmomentti) sitä vastaan = 0
  4. Verrataan kohdan 2. antaman lavan pyörähtämisen määrää suhteessa kohdan 3. antaman varren tipin kiertymisen määrään. Jos varren tipin kiertymisen määrä on suuri suhteessa lavan pyörähtämisen määrään, niin silloin varren jäykkyys ei rajoita pystysuuntaista gear-efektiä, koska lavan oma MOI on määräävä tekijä lavan pyörähtämisen vastustamisessa.
Kohta 3 edellä on erityisen haastava, koska osuma tuottaa varren tip-päähän kaksi vastakkaista voimaa. Jos kuvitellaan osuma joka tapahtuu lavan yläosaan, niin syntyy yhdistelmävoima:
  • voima joka kohdistuu kohtisuoraan lyöntipintaan ja pyrkii taivuttamaan lapaa taaksepäin
  • vääntömomentti joka pyrkii kääntämään lyöntipintaa ylöspäin ja taivuttamaan vastaavasti vartta eteenpäin (kuva 1.)

Kuva 1                                                Kuva 2                                       Kuva 3

Centilever beam (kuva 2.) – analyysin avulla voidaan kuitenkin tarkastella varren käyttäytymistä kahden yhtä aikaa siihen vaikuttavan voiman, pistekuorman ja kiertomomentin, aikana.
Kuvassa 3. on pysäytyskuva videosta, josta näkyy että osumassa varressa syntyy impulssiaalto, joka alkaa läheltä lapaa ja etenee kohti varren toista päätä. On mitattu, että tässä lyönnissä aallon nopeus on noin 4,8 cm/ms. Toisin sanoen, koska osuma kestää niin lyhyen (5 ms) ajan, niin siinä ajassa aalto ei ehdi edetä kuin reilut 20 cm varren tip-päästä kohti grippipäätä. Siten vain 20 cm alkupäästä (tip) on se varren osuus, joka on vaikutuksen alaisena itse osumassa ja siten käytännössä vain se osa varresta voi vaikuttaa lavan pyörähtämiseen osuman aikana.
Analyysissä on käytetty varsia joiden tip-jäykkyydet, joita tarvitaan laskennoissa, on mitattu EI-menetelmällä. Toinen on erittäin tip-jäykkä varsi ja toinen erittäin tip-löysä naisten varsi. Monimutkaisten laskutoimitusten jälkeen on saatu loppupäätelmä.
Kun aika on kulunut osuman alkusta (0 ms) sen lopuun (5 ms) niin impulssiaalto on edennyt kärjestä noin 24 cm ylöspäin ja silloin lavan pyörähtäminen ja varren tip-pään kiertyminen ovat maksimissaan.
Sillä hetkellä (5 ms) laskenallinen lavan pyörähtäminen ilman varren vastusta on noin 3 astetta ja varren kiertyminen ilman lavan hitausmomentin vaikutusta on noin 18 astetta erittäin jäykällä varrella ja noin 50 astetta erittäin löysällä naisten varrella. Toisin sanoen lavan MOI:n osuus vääntömonentin absortiosta jäykällä varrella on 84% ja varren 16% jä löysällä varrella 94%/6%.
Tämän tutkielman päätelmä: Varren tip-jäykkyydellä ei ole kovin paljon vaikutusta siihen, miten paljon lapa pyörähtää osumassa painopisteensä ympäri, koska lavan oman hitausmomentin vaikutus on niin suuri. Tämä johtaa myös siihen, että varren tip-jäykkyydellä ei juurikaan ole vaikutusta gear-ilmiöstä johtuvaan alakierteen määrään.

5. VARREN JÄYKKYYDEN VAIKUTUS MAILAN GRIPIN JA LAVAN KINEMATIIKKAAN

Referoitu tutkimus:
”The influence of golf shaft stiffness on grip and clubhead kinematics”
Sasho J. MacKenzie and Daniel E. Boucher Department of Human Kinetics, St. Francis Xavier University, Antigonish, Nova Scotia, Canada 2016.
Tutkimuksessa oli mukana oli 33 golfin pelaajaa HCP 12,1 (+- 7.4), jossa jokainen löi draiverilla 28 lyöntiä samalla draiverilla kahdella samanlaisella eri varrella ; Pingin PWR 65 Regular (R-Flex) ja PWR 65 Tour X-Stiff (X-Flex). Varret oli mitattu asianmukaisesti vastaamaan esitettyjä jäykkyyksiä, MOI ja balance point oli yhdenmukaistettu.  Tarkoituksena oli tutkia varren jäykyyden vaikutusta lyöntiin. Mailaan oli kiinnitetty useita markkereita (sensoreita) eri kohdissa mailaa, joilla mitattiin lavan asentoa ja taipumista (kuva 4).

Kuva 4                                                     Kuva 5

Kuvassa 5. nähdään miten lavan loft-kulma muuttuu osumassa. ”Bend loft” on kulma, joka syntyy varren taipumisesta eteenpäin osumahetkellä.
Tulokset:

A                                  B                         C                           D                           E                         F

Kick velocity = Nopeuden lisäys, jonka joustava varsi tuottaa verrattuna täysin jäykkään joustamattomaan varteen siitä syystä että downswingissä varsi palautuu jättämäasennosta (lag) eteenpäin (lead) asentoon. Jäykemmällä varrella on selvästi pienempi Kick velocity. Mutta vaikka näin on, sillä ei ole juurikaan vaikutusta mailanpään nopeuteen (kuva B) koska jäykemmällä varrella lyötynä varren grippipään kulmakiihtyvyys (Grip Ang Vel) on taas selkeästi suurempi, eli nämä kumoavat toisena lähes kokonaan. Miksi grippipään kulmakiihtyvyys on pienempi löysemmällä varrella, sitä ei täysin varmasti osata sanoa, mutta voi olla että se johtuu siitä, että lyöjien swingi muuttuu kun varren jäykkyys muuttuu (jokin adaptoiva/kompensoiva muutos swingissä).
Grip Ang Vel = varren gripin kulmanopeus downswingissä ja se on selvästi suurempi jäykällä varrella.
Lyöntipinnan taipuminen ylöspäin (bend loft) johtuen varren taipumisesta osumassa, oli noin 2 astetta suurempi löysemmällä varrella kuin jäykällä, mutta dynaaminen loft (Delivered loft) osumassa oli vain 0,4 astetta pienempi jäykällä varrella. Tämä voi johtua siitä, että lyöjillä on taipumus de-loftata mailaa enemmän löysemmällä varrella lyötynä.
Tuloksista nähdään myös se, että osumassa lapa on enemmän taipuneena eteenpäin (Lead) löysemmällä varrella kuin jäykällä, samoin lavan kärki on enemmän taipuneena alaspäin (Toe-down). Lead-asento sulkee lapaa ja Toe-down asento avaa sitä. Lie-kulma muuttuu myös toki enemmän löysällä varrella. Kummallakin varrella lyötynä lyöntipinta sulkeutuu osumassa, mutta ehkä yllättäen enemmän jäykemmällä varrella, joka voi selittyä sillä, että Toe-down pyrkii avaamaan lapaa ja se on suurempi löysällä varrella.
Tuloksista voi vetää sellaiset johtopäätökset, että varren jäykkyydellä ei ole suurtakaan merkitystä Dynamic-loftiin tai että jäykempi varsi sulkisi lapaa enemmän osumassa kuin löysä. Mutta mukana on inhimilliset tekijät ja sitä kautta ihmisen taipumus esimerkiksi pitää kiinni mailasta ja/tai swingata eri tavalla eri jäykkyisellä ja/tai painoisella varella varustetulla mailalla. Tästä on osoituksena tässä tutkimuksessa se, että täysin  poikkeavia yksittäisiä tuloksia saatiin myös. Jotain hyötyä tästä voi saada draiverin fittaukseen, esimerkiksi tilanne, jossa haetaan pienempää back-spinniä pienemmän loftin kautta. Jos pelaaja lyödessään jäykemmällä varrella tuottaa enemmän dynamic-loftia kuin löysällä, osoittaa se sen, että jäykemmällä varrella lyödessään hän swingaa eri tavalla tai muuten ote mailasta on erilainen, tuottaen lapaan osumahetkellä asennon, jossa lyöntipinta on enemmän ylöspäin. Tällöin parempi tapa hakea pienempää loftia voisi olla käyttää lapaa, jossa on pienempi loft ja käyttää löysempää vartta.

6. HIGH KICK- vs LOW KICK – VARSI

Referoitu tutkimus:

”A dynamic evaluation of how kick point location influences swing parameters and related launch conditions Christopher Joyce, Angus Burnett, Alvaro Reyes, Stephen Herbert”

Tässä tutkimuksessa tutkittiin varren kick-point paikan vaikutusta lyöntiin. Mukana oli 20 edistyneempää golfin pelaajaa (handicap = 1.9 ± 1.9 score), jossa jokainen löi 5 lyöntiä kahdella draiverilla, jossa toisessa oli 56 g stiff low kick –varsi ja toisessa 78 g stiff high -kick varsi. Alla olevassa taulukossa (Table 1.) näkyy mailojen speksit.

Tulokset:

Mielenkiintoista tuloksissa on se, että Attack angle on pienempi high kick- varrella ja myös se ,että alakierteen määrä on suurempi high kick -varrella. Nämä kaksi asiaa voi hyvinkin liittyä toisiinsa, mutta sitä ei tässä tutkimuksessa pystytty toteamaan varmasti. Samoin ehkä yllättävää on se, että tulokset näyttävät sen, että downswingin lopussa ennen osumaa high –kick varsi taipuu enemmän, joten oletettavasti se aiheuttaa myös suuremman taaksepäin taipumisen (lag) joka taas voi olla syynä pienempään Attack angle –arvoon.

7. YHTEENVETO

Koska eteen ei ole vielä tullut yhtään tutkimusta, jossa olisi riittävästi muuttujia ollut mukana yhdessä ja samassa tutkimuksessa, niin olen tehnyt yhteenvedon useasta eri tutkimuksesta. Niiden tuloksista olen sitten tehnyt matriisin varren eri ominaisuuksien vaikutuksista swingiin, pallon lentorataan sekä osumaan/lavan asentoon osumassa. Tässä pitää muistaa, että vaikka varsi ei itsessään vaikuta juurikaan kierteisiin ja/tai nousukulmaan, niin silti niissä muuttujissa on eroja varsien välillä ihmiskokeissa. Syynä on mitä ilmeisimmin ihmisen taipumus swingata hiukan eri tavalla erilaisilla ominaisuuksilla varustetuilla varsilla. Kuten aikaisemmin jo todettu, paras varsi pelaajalle on se varsi, mikä tuntuu parhaimmalta lyödessä ja tuottaa optimaalisen osuman palloon.
Referoidut tutkimukset:

Nils Florian Betzler
”The Effect of Differing Shaft Dynamics on the Biomechanics of the Golf Swing”

Christopher Joyce & Angus Burnett
”A dynamic evaluation of how kick point location influences swing parameters
and related launch conditions”

Christopher Joyce, Angus Burnett and Stephen Herbert
”THE EFFECTS OF THE DEFLECTION POINT AND SHAFT MASS ON SWING
AND LAUNCH PARAMETERS IN THE GOLF SWING”

Sasho J. MacKenzie and Daniel E. Boucher
”The influence of golf shaft stiffness on grip and clubhead kinematics”

Darren J Stefanyshyn
”The influence of golf club shaft stiffness on clubhead kinematics
at ball impact”

 

 

1. Varsien valmistusmenetelmät

a) Teräsvarret
Siinä missä grafiittivarret esiteltiin 1970-luvulla, teräsvarsia valmistettiin jo 1920 luvulla. Valmistusprosessi menee suunnilleen niin, että korkeasti seostettu teräsnauha muovataan putken muotoon jonka jälkeen sauma hitsataan. Putken halkaisija on suurempi tässä vaiheessa kuin lopullisen varren, koska lopullinen seinämän paksuus ja varren halkaisija syntyy vasta veto-/venytysvaiheessa, joka suoritetaan 6-8 kertaa ennen kuin saavutetaan varren lopulliset mitat. Sen jälkeen puristustyökaluilla muovataan varsi kartioksi, mahdollisesti askelittain kapenevaksi, paitsi esim. Project X –varret valmistetaan ilman askelia. Lopuksi varsi tarvittaessa suoristetaan ja päällystetään nikkelillä ja kromilla korroosiota vastaan.
b) Grafiittivarret
Grafiitti- nimestään huolimatta nämä varret valmistetaan tyypillisesti hiilikuituvahvisteisesta polymeereistä (CFRP). Perinteisesti varsi on joko liuskoista laminoitu (Sheet-laminated) tai säikeistä kierretty (Filament-wounded). Säikeistä kierretyn varren etuna on ainakin se, että siinä ei synny saumoja varteen samoin kuin liuskoista laminoiduissa. Epoksi on siinä kiinnitysaineena. Saumat aiheuttavat epäjohdonmukaisuuksia  (spine) varren mekaanisiin ominaisuuksiin, esimerkiksi jäykkyyteen . Filament-wound menetelmä mahdollistaa monipuolisemman varren konstruktion ja on kalliimpi menetelmä.

 

2. Varsien geometria

Varsien mitoista yleensä vain paino, pituus, tip- ja butt pään halkaisijat on ilmoitettu valmistajien taholta. Seinämän paksuus kussakin kohdassa vartta ja kartion mittoja ei ole juurikaan saatavilla. Yleensä varren tip-pää on 0,355 tai 0,350 tuumaa grafiittivarsissa ja 0,355 tai 0,370 tuumaa teräsvarsissa. Varsia valmistetaan kahdella tip-muodolla, joko kartio (taper tip) tai suora (parallel tip). Teoriassa taper-tip vartta ei voi asentaa parallel-lapaan eikä päinvastoin. Taper-tip varsia ei voi trimmata tip-päästään ja siksi se rajoittaa mailan fittausta jossain määrin. Butt-pään halkaisja on yleensä 0,580 – 0,600 tuumaa.
Muihin varren mittoihin liittyen, Huntley (2007) analysoi 33 garfiittivartta ja tuloksena oli se, että seinämän paksuus asettui välille 0,7 – 1,1 mm. Jotkut varret oli tehty tasaisella seinämän paksuudella läpi varren (paitsi tip- ja butt päiden vahvistukset), toisissa varsissa seinämän paksuus oheni tasaisesti tipistä butt-päähän mentäessä. Toleranssi seinämän paksuuden vaihtelussa oli 10 -90 micrometriä. Seinämän paksuudella varren eri kohdissa on vaikutusta varren tasapainopisteeseen (balance point)

3. Varren pituuden määritelmä

Valmiin mailan pituus on relevantimpi tekijä kuin pelkän varren pituus, varren pituus määräytyy sen mukaan, mikä mailan pituus on sopiva pelaajalle ja millainen on lavan hosel (putki lavasssa johon varsi asetetaan). Sääntöjen mukaan maksimi pituus kaikille mailoille, paitsi putteri, on 48 tuumaa.
Mailan pituuden määritelmä:

4. Varren taipumispisteen paikka (Bend point position)

Määritelmä missä varren Bend point sijaitsee voidaan ilmaista; Varsi kiinnitetään butt-päästään puristimeen ja asetetaan paino sen tip-päähän. Bend point on siinä kohtaa vartta missä taipumisen säde on pienin. Varsi ei taivu täydellisen kaaren mukaisesti, koska sen poikkileikkaus muuttuu pitkin vartta sen pituussuuntaan liikuttaessa.
Varren halkaisija muuttuu asteittain pienemmäksi butt-päästä tip-päähän mentäessä samalla kuin seinämän paksuus kasvaa. Tämä aiheuttaa sen että jäykkyys pienenee asteittain kohti tip-päätä mentäessä, koska varren seinämän paksuuden kasvaminen ei täysin kompensoi halkaisijan pienenemistä. Golf-termein puhutaan low-, mid- ja high -kick point varsista. Eli missä kohtaa vartta taipumispiste sijaitsee mitattaessa sen paikka tip-päästä tai sen sijainti tip-päästä suhteessa koko mailapituuteen, joka on usein välillä 48% – 56%.

 

5 . Varren yleinen jäykkyys

Ensinnäkin, varsien jäykkyyksiä ei ole mitenkään standardisoitu. Markkinointia varten varsien jäykkyyksiä kuvaamaan on luotu yleisesti käytössä oleva LARSX –järjestelmä (Ladies, Amateurs, Regular, Stiff, X-stiff), jota ei siis mitenkään ole standardisoitu, vaan yhden valmistajan ”Stiff” -varsi voi kokonaisjäykkyydeltään vastata toisen valmistajan ”Regular” –vartta jne. Tässä järjestelmässä kuvataan varren keskiarvojäykkyyttä varren päiden välillä, eli se ei määrittele absoluuttista jäykkyyttä yhdessäkään tietyssä kohdassa vartta. Keskiarvojäykkyys voidaan mitata esimerkiksi taajuusanalysaattorilla, jolloin tulokseksi saadaan varren värähtelytaajuus CPM (cycles per minute).
Toinen yleinen jäykkyyksiä kuvaava järjestelmä 4.0 – 4.5 – 5.0 – 5.5 – 6.0 – 6.5 – 7.0 on FM recision/Brunswick/Royal Precision (sama yhtiö) kehittämä ja Riffle/Project X –varsissa käytetty järjestelmä, jossa on määritelty pelaajan swingin nopeus suhteessa tarvittavaan varren jäykkyyteen.
Näiden kahden järjestelmän ja rinnalle valmistajat ovat luoneet myös yksinkertaisen jäykkyysprofiili –mallin, eli varren Butt-, Mid- ja Tip- jäykkyydet. Tässä jaetaan varsi kolmeen yhtä suureen (Miyazaki neljään) osaan ja mitataan kunkin osan keskiarvojäykkyys suhteessa sen muiden osien keskiarvojäykkyyksiin. Tällä tavoin pyritään kuvaamaan tiettyjä varren ominaisuuksia, kuten pallon lentorataan ja kierteisiin vaikuttavia (low/mid/high launch – low/mid/high spin) sanomalla esimerkiksi, että varsi on jäykkä tai pehmeä –tippinen. Kuten myöhemmin huomataan, asia ei välttämättä ole aivan näin yksinkertainen.
Miayzaki on kehittänyt oman 4-numeroisen järjestelmänsa , jossa kuvataan jäykkyyksiä varren neljässä eri osassa ja jossa ensimmäinen numero kuvaa varren jäykkyyttä grippipäässä ja siitä kohti toista varren päätä (butt, mid-butt, mid- tip, tip) ja jokainen numero voi olla välillä 0-9 alla olevan taulukon mukaisesti, jossa sitä verrataan LARSX-järjestelmään. Tässä pitää muistaa, että nämä ovat suhteellisia jäykkyyksiä varren eri osisssa, käytännössä tip- pää ei olla koskaan absoluuttisesti butt – päätä jäykempi, vaikka Miyazakin koodissa tip-numero voikin olla isompi kuin butt-numero.

Miyazaki- menetelmä
Näillä jäykkyysprofiili -järjestelmillä pyritään kuvamaan sitä, millä kohtaa vartta (bend point tai kick point) tapahtuu sen merkittävin eteenpäin taipuminen siinä vaiheessa kun varsi palautuu backswingin alussa ladatusta jännityksestä osuma-alueella (release). Sanotaan. että mitä ylempänä vartta tämä alue on, sitä enemmän se tuottaa matalampaa lyöntikaarta ja mitä alempana se on varressa, sitä nostavampi varsi on. Mutta nämäkään asiat eivät välttämättä todellisuudessa mene aivan näin.
Varelle ilmoitetaan myös sen taspainopiste (Balance point). Sillä tarkoitetaan sitä varren kohtaa pituussunnassa missä varsi on tasapainossa. Se mitataan useimmiten varren tip-päästä (cm tai  inch). Balance point voidaan asettaa haluttuun kohtaan varressa siirtämällä varressa olevaa sen omaa massaa ylemmäs tai alemmas vartta. Siten voidaan tehdä esimerkiksi maila, jossa on painavampi lapa tai pidempi varsi ilman että swingipaino nousee liian suureksi. Nykyisillä valmistusmenetelmillä voidaan varren massaa asettaa varren eri kohtiin epätasaisesti säätelemällä sen seinämän paksuutta eri kohdissa vartta. Voidaan tehdä esimerkiksi rautasetin mailoihin varret, joissa pidemmissä raudoissa on kevyemmät varret kuin lyhyemmissä, mutta silti swingipaino pysyy kaikissa mailoissa samana (esim DG AMT)

6. Varren taivutusjäykkyys (Bending stiffness) ja EI-jäykkyys (Rigidity)

Taivutusjäykkyys mitataan siten, että varsi kiinnitetään grippipäästään ja sen tip-päähän asetetaan tietty kuorma [N] jonka jälkeen taipuma [m] mitataan ja yksikkönä on N/m.
Varsissa olevat saumat voivat aiheuttaa epäyhdenmukaisuutta varren jäykkyydessä, riippuen missä saumakohta on suhteessa mittaussuuntaan. Joidenkin arvioiden mukaan tästä johtuva ero varren jäykkyydessä voi olla 0-3%. Tästä syystä on syytä asentaa varret kaikkiin mailoihin siten, että varsien saumat asetetaan samaan suuntaan suhteessa lyöntisuuntaan (Spine alignment).
Huntley (2006) on tutkinut, että keskimäärin L,T ja S varsien taivutusjäykkyys (1 metri kiinnityspisteestä tip-päähän) ; 135-140 N/m, 154-162 N/m ja 168-173 N/m.
EI-jäykkyys taas mitataan asettamalla tietty kuorma varteen tiettyyn kohtaan sen pituussunnassa ja samalla varsi lepää kahden tukipisteen varassa. Taipuma mitataan ja yksiköksi tulee Nm2.
Kun halutaan profiloida varsi tarkemmin sen suhteen, mikä on sen absoluuttinen jäykkyys kussakin kohdassa vartta sen pituusakselinsa suhteen, niin voidaan käyttää EI- mittausmenetelmää ja mittalaitetta (kuva 1). Siinä varsi voidaan mitata vaikka kymmenestä eri kohdasta ja luoda kunkin varren kohdan taipumien perusteella EI-taipumiskäyrä. Varsi laitetaan siinä kahden tukipisteen päälle, jotka ovat esim. 20 cm päässä toisistaan ja sen jälkeen kohdistetaan tietty voima tiettyyn kohtaan vartta ja mitataan varren taipuma kustakin kohdasta johon voima on asetettu. Tuloksena saadaan varren jäykkyys kussakin kohdassa vartta lujuusopin laskukaavan avulla:

EI=FL^3/48s

E= Kimmokerroin (teräs n. 20680 Kn/cm^2)
I = Poikkipinnan hitausmomentti (cm^4)
F=Kuormittava voima
L=Tukipisteiden välimatka
s=Taipuma

Saadaan siis tuotettua käyrä, joka kuvaa varren jäykkyyttä sen päästä päähän tietyn välimatkoin mitattuna. Yksikkönä EI-jäykkyydelle on Kn cm^2.

 

Kuva 1. Fingolf – EI-Machine

Kuvassa 2. on esimerkki EI-jäykyysprofiilista Project X 6.0 varrelle, siinä on mukana vertailuprofiili True Temper DG S300 varresta. Vaakasuora akseli esittää vartta sen grippipäästä (700 mm) tip-päähän (100 mm) ja käyrä osoittaa pystyakselilla varren kunkin kohdan vastaavan EI-jäykkyysarvon Kn cm^2. Sinänsä pystyakselin absoluuttisilla arvoilla ei ole suurta merkitystä, käytännössä käyriä voidaan parhaiten käyttää eri varsien vertailuun. Arvo riippuu mittaustavasta, eli käytetystä painosta ja tukipisteiden etäisyydestä mittalaitteessa. Mitattuja varsia löytyy www.fingolf.fi/blogi.

Kuva 2.

7. Varren kokonaisvaltainen värähtelytaajuus taivutuksessa (CPM)

Varren taivutusjäykkyyttä voidaan mitata myös taajuusanalysaattorilla ja tuloksena on sen värähtelytaajuus CPM (cycles per minute). Varsi kiinnitetään sen grippipäästä mittalaitteen puristimeen (clamp) ja näpäytetään sormilla kevyesti heilumaan edestakaisin. Laite mittaa sen jälkeen kuinka monta kertaa minuutissa värähtely tapahtuu. Mitä jäykempi varsi, sitä suurempi CPM –luku. Tämä mittaustapa summaa tavallaan koko varren jäykkyyden, eli sen varren keskimääräinen jäykkyys koko sen pituudeltaan. Koska varren paino vaikuttaa tulokseen, voi kaksi saman jäykkyistä vartta antaa eri CPM –arvot. Eri mittaajien tuloksia on vaikea verrata, koska tulokseen vaikuttaa myös miten leveät puristimen leuat ovat, onko grippi kiinni varressa, mitataanko lavalla vai ilman, mikä on käytetty tip-paino, jne.
Varsinkin sheet-laminated grafiittivarsien osalta on huomioitava, niissä olevat saumakohdat vaikuttavat värähtelytaajuuteen ja siitä johdettuun jäykkyyteen. On kuitenkin epäselvää mikä saumakohtien vaikutus todellisuudessa on swingiin ja lyöntiin.

 

8. Varren kiertojäykkyys (Torque)

Kiertojäykkyys tarkoittaa sitä, että miten paljon varsi kiertyy asteissa varren pituussuuntaisen keskiakselinsa ympäri siihen kohdistuneen tietyn säteittäisvoiman johdosta ja kuinka hyvin varsi vastustaa tätä voimaa.

 

9. Varren massa

Kokonaispaino on se mitä oikeaan mittaan trimmattu varsi painaa ennen se on asennettu lapaan. Yleensä varret painavat 40-135 grammaa, jossa teräsvarret painavat noin 75-135 g ja grafiittivarret noin 40-90 g.