Sweet Spot ja Gear-ilmiö

Titleist Callaway Srixon Cleveland Clicgear TaylorMade

Sweet spot

Pekka Heija 8.2.2019
Mikä on tuo mystinen sweet spot. Teknisesti ottaen sen pitäisi olla äärettömän pieni piste, jossa sijaitsee lavan painopiste ja johon osumalla lapa ei kierry mihinkään suuntaan. Mailanvalmistajat kuitenkin tarkoittavat sillä aluetta lyöntipinnassa, johon osuessaan pallon nopeus tietyllä mailanpäännopeudella ei vaihtele enempää kuin x % ja COR-arvo ei pienene merkittävästi . Kun siihen listään toleranssi, se muuttuu pisteestä alueeksi.
Mutta, lavan sweet spot ei kuitenkaan aina sijaitse aivan lavan painopisteessä, varsinkaan draivereissa (kts. kuva 1.)  Eli useimmissa kaupasta ostettavissa draivereissa painopiste on lavan pituussunnassa suunnilleen keskellä (paitsi ns. Draw -draivereissa) mutta lavan korkeussuunnassa se  sijaitsee usein sweet spotin (suunnilleen mailan lyöntipinnan geometrinen keskipiste) yläpuolella useita millimetrejä.  Syvyyssuunnassa se on yleensä noin 35-45 mm lyöntipinnan takapuolella. Eli tästä seuraa, että sweet spottiin osuttaessa ei osutakaan samalla lavan painopisteeseen ja sen seurauksena jokainen sweet spottiin osunut lyönti kääntää lapaa johonkin suuntaan, riippuen painopisteen paikasta (Gear-ilmiö).  Tämä on tietoinen ratkaisu, jolla helpotetaan pallon ilmaan nousua ja/tai kompensoidaan klubipelaajille ominaisia swingivirheitä, kuten slice/hook -lyöntejä.

 

Kuva 1 ja 2. Esimerkki ns- Draw-bias draiverista, jossa nähdään painopisteen paikka suhteessa sweet spottiin. Painopiste on noin 5 mm sweet spotista kantaan päin ja 5 mm sen yläpuolella. Tästä konstruktiossa joku ehkä ajattelee, että kun lavan painopiste siirretään lähemmäs kantaa niin se vaikuttaa lyöntiin siten, että lyönnissä lapaa kääntyy nopeammin kiinni koska kannan puolella on enemmän painoa ja se hidastaa sitä osaa lavasta johon painoa on lisätty (kanta)  ja siten  auttaa slice-lyöntiin. Mutta toisaalta samalla vaikka lyönti tässä osuukin sweet spottiin, niin silti se pyrkii kiertämään lyöntipintaa painopisteensä ympäri kääntäen lapaa aukipäin jolloin  gear-ilmiö aiheuttaa palloon draw -kierteen. Tämä siksi, että painopistettä on siirretty lähemms kantaa ja osuma kohdistuu tässä painopisteen viereen kärjen puolelle. Kuvassa 2. näkyy lisäpaino lavan pohjassa joka aiheuttaa painopisteen siirtymisen kantaan päin.

Gear-ilmiö

Pekka Heija 8.2.2019
Kun lyönnissä pallo osuu puumailan lavassa muuhin kuin sen lyöntipinnalle projisoituun painopisteeseen (draiverissa se on yleensä 35-45 mm lavan lyöntipinnan takana lavan sisällä), niin lapa pyrkii aina pyörähtämään painopisteensä ympäri (kuva 2.). Eli kun pallo osuu lavan kärkeen pois sen painopisteestä, lapa kiertyy ja tavallaan lyöntipinta siirtyy kellon suuntaan (oikeakätinen). Kun pallo on painautuneena lyöntipintaa vasten ja siksi sen liukuminen on vähäistä, niin seurauksena on pallon pyörähtäminen vastakkaiseen suuntaan ja siitä aiheutuu vasemmalle suntautuva kierre (hook). Kantaosumassa tapahtuu päin vastoin.
Lavan lyöntipinnan kaarevuus (bulge,roll) kompensoi syntynyttä kierrettä jonkin verran (kuva 3.). Rautamailoissa painopiste on lähellä lyöntipintaa, joten siinä ei gear-ilmiötä käytännössä esiinny vaan lapa ikäänkuin vain kääntyy alta pois osuman seurauksena. Noin 200 metrin draiverilyönnissä, 4 mm osuman siirtyminen kärkeen/kantaan päin ja siitä johtuvan gear-ilmiön takia syntyy kierre, joka aiheuttaa laskennallisesti oin 8 metrin eron keskilinjasta pallon alastulossa vasemmalle tai oikealle.
Sama ilmiö tapahtuu myös jos lyönti osuu lavan painopisteen ylä- tai alapuolelle lyöntipinnassa (kuva 4.). Yläpuolelle osuttaessa lapa kääntyy lyöntipinta ylöspäin aiheuttaen loftin (dynamic loft) lisääntymisen  ja samalla syntyy gear-ilmiönä yläkierre. Näin syntyvä yläkierre ei kuitenkaan ole niin suuri, että se kumoaisi kokonaan alakierteen, mutta pienentää sitä merkittävästi.  Siksi se on hyvä kohta osumalle jos halutaan lyöntiin lisää nousukulmaa ja vähemmän alakierrettä. Painopisteen alapuolelle osuttaessa lapa pyörähtää lyöntipinta alaspäin ja se aiheuttaa vastaavasti loftin (dynamic loft) pienenemisen ja gear-ilmiön takia alakierteen lisääntymisen. Noin 200 metrin draiverilyönnissä (carry) n. 10 mm osuman siirtyminen painopisteen yläpuolelle, aiheuttaa gear-ilmiön takia noin 500-1500 rpm alakierteen pienenemisen, riippuen lavan painopisteen todellisesta paikasta suhteessa lyöntipinnan keskikohtaan (sweet spot).
Painopisteen paikkaa muuttamalla suhteessa sweet spottiin, voidaan vaikuttaa myös gear-ilmiöstä johtuviin kierteisiin ja sitä kautta lyöntipituuksiin (Kaikki kierre syö energiaa lyönnissä mailan lavasta palloon)

Kuva 2.                                                Kuva 3.                             Kuva 4.

 

 

 

 

 

COR

Pekka Heija 7.2.2019
COR (Coefficient of restitution) tarkoittaa mitattua enegiahäviötä kahden kappaleen törmäyksessä. Sen arvo on aina välillä 0 (törmäys jossa kaikki energia häviää törmäyksessä) ja 1 (törmäys jossa energiaa ei häviä lainkaan vaan kaikki energia siirtyy toisesta kappaleesta toiseen).  Kun joustamaton lyöntipinta osuu palloon lyönnissä, käytännössä kaikki energian menetys osumassa johtuu pallon kompressiosta. Osumahetkellä (impact) voimat ovat niin suuret että pallo puristuu kasaan merkittävästi jopa pienemmillä mailanpään nopeuksilla  (kuva 1.) ja sen takia iskuenergian menetys on suhteellisen suuri. Energian häviämistä voidaan pienentää tekemällä lyöntipinnasta hiukan joustava. Vaikka se lisääkin itsessään energian häviötä osumassa, niin samalla pallon puristuminen pienenee ja koska pallo pehemämpänä aiheuttaa osumassa enemmän energiahäviötä kuin lyöntipinta, niin sen kautta saadaan lapaan optimaallisempi energian häviämisen jakautuminen. Joustamattoman lyöntipinnan COR on n. 0,77 (perinteinen rautamaila) lyötäessä hyväksytyllä pallolla.
Tämä energian häviämisen määrä (COR) lavan ja pallon törmäyksessä on määritelty USGA:n taholta. USGA on määrännyt lavan max COR- arvoksi 0,83 eli max 83 % energiasta saa siirtyä mailan lavasta palloon osumassa (törmäyksessä). Sitä on mitattu siten, että tietynlainen heiluri osuuu lavan lyöntipintaan tietyllä nopeudella ja samalla mitataan sitä aikaa jonka heiluri ja lyöntipinta ovat kontaktissa toisiinsa. Siitä johdetaan tietty korrelaatio energian säilymiseen/häviämiseen törmäyksessä. Nykyisissä draivereissa on kaikissa max COR 0,83 ja vielä niin, että suunnilleen sama arvo säilyy, vaikka ”off -center”  osuma olisi 10 mm suuntaan tai toiseen sweet spotista.
Joidenkin tutkimusten mukaan varren tip-jäykyyden vaikutus spinniin gear-ilmiön kautta olis max. 15 % luokkaa, eli puhutaan mksimissaan 100-700 rpm.

 

Kuva 1.

 

Smash factor

Smash factor tarkoittaa pallon nopeuden suhdetta mailanpään nopeuteen. Sillä voidaan mitata kuinka hyvin
lyönti onnistui, mutta myöskin käytettävän mailan ominaisuuksia. Sen maksimi arvo ei ole 1,5  eikä edes  siihen arvoon pysty parhaat pelaajat. Smash factor  on tärkeä tekijä golf-lyönnissä.
Vpallo  =  Vlapa 1 + e    * cos(loft) * (1 - 0.14 * ”off center”)
              1 + m/M
 
Vpallo = Pallon nopeus
e = COR
m = Pallon massa (46 g)
M = Mailan lavan paino
Loft = lavan loft –kulma
”Off center” = Etäisyys jonka osuma eroaa sweet spotista

Ja edellisestä voidaan ratkaista Smash Factor (SF):

SF = Vpallo = 1 + e    * cos(loft) * (1 - 0.14 * ”off center”)          
       Vlapa     1 + m/M
Millaisia arvoja smash factor voi saada käytännössä? Yllä olevasta kaavasta nähdään mitkä muuttujat vaikuttavat SF:n arvoon ”off-center” etäisyyden lisäksi; Pallon paino, lavan paino, loft ja COR. Lasketaan käytännön maksimi SF
tavallisella draiverilla, jossa on hyvin pieni loft ja hyväksytyllä pallolla.
Pallon paino on std  46 g ja maksimi COR on 0,83.  Oletetaan vielä, että lyönti osuu sweet spottiin ja käytetään  lapaa jossa on 5 asteen loft (käytännössä harva pelaa) ja 200 g lapaa, joka on keskimääräinen paino draiverin lavalle. Kaavalla saadaan tulokseksi:

SF = 1,482

Toki SF- arvo nousee jos mailan lavan painoa lisätään tai loftia pienennetään, mutta silloin ollaan jo kaukana käytännöstä. Itse asiassa maksimi on tasan 2,0 ja siihen päästään äärettömällä lavan painolla,  COR =1 ja loft = 0 asetta suorittamalla täydellinen osuma sweet spottiin.
Launch monitorit (Trackman, Flight scope , ES , etc)  näyttävät joskus yli 1,50 lukemia, sen täytynee johtua mittauksessa tapahtuvista epätarkkuuksista.
Miksi smash factor on niin tärkeä? Koska sillä on suuri vaikutus pallon nopeuteen ja sitä kautta lyöntipituuteen.
Suurentamalla smash factoria esim 1,30 > 1,40 voidaan lyöntiä pidentää (carry)  noin 25 metriä. Se on merkittävä muuttuja kun mietitään miten pelaaja voi saada lisää lyöntipituutta. Oheisesta taulukosta (atulukko 1.)  näkee kuinka paljon smash factorin parantuminen tietyllä mailanpään nopeudella vastaa mailanpään nopeuden kasvattamista, eli esimerkiksi 161 km/h mailanpään nopeudella lyödyn lyönnin smash factorin parantaminen esim 0,1:llä  vastaa samaa kuin lisäisi  mailanpään nopeutta 10,8 km/h.  Mailanpään nopeuden parantaminen niin paljon ei ole ihan helppo asia pelaajalle. Tämä kuvastaa sitä, että osumatarkuuden parantamisella voi saavuttaa suhteessa todella paljon lyöntipituutta.

 

 

Taulukko 1.

 

Jatkuu pian….

 

MOI ja Swingipaino

Swingipaino (Swingweight)

Mailan Swingipaino  mitataan yksikössä massa x pituus esim g*cm ja konvertoidaan keinotekoiseen skaalaan. Arvo esitetään kirjain/numeroyhdistelmänä esim. D2 (A0-G9). Mitä alempi kirjain ja pienempi numero, sitä kevyemmältä mailan pää tuntuu swingatessa. Se on lineaarinen funktio (massa x pituus akselilla). Se voidaan laskea;  koko mailan massa x mailan painopisteen etäisyys vartta pitkin. Pyörähdysakseli sijaitsee joko 14″ (Lorythmics scale) tai 12″  (”Official” scale) mailan grippipäästä. Mittaaminen  on helpointa sitä varten suunnitellulla laitteella:

Swingweight scale

 

MOI (Moment Of Inertia)

Hitausmomentti MOI, jota lyhennettä ei juurikaan muualla käytetä kuin golf-maailmassa ja joka esiintyy varsinkin mailojen mainoksissa (Virallinen yksikkö hitausmomentille on I [kg m^2]). Tämä arvo kertoo kuinka paljon maila ”vastustaa” omalla massallaan swingissä kulmakiihtyvyyttä. Sen suuruuteen vaikuttaa pääasiassa varren pituus ja paino, varren painopisten, sekä lavan paino ja lavan painopisteen etäisyys varresta lavan pituussuunnassa. Mitattaessa MOI on sen pyörähdysakseli mailan grippipäässä.
Lavan MOI (kuva 4.) on osana koko mailan MOI:ta (kuva 3.)  ja se vaikuttaa siihen kuinka helposti lapa kiertyy ”Off center”- osumissa painopisteensä ympäri. Mitä suurempi lavan MOI, sitä anteeksiantavampi lapa on osumissa ohi lavan painopisteen.  (”Off center” – osumissa lapa pyrkii aina pyörähtämään oman painopisteensä ympäri sitä voimakkaammin mitä kauempana osumakohta on painopistettä).

Kuva 3.                       Kuva 4.