Pagaia tradizionale

Il Presidente Ugo Paggi presenta il seminario di Giorgio Perrotta, noto nell’ambiente del Kayak Italiano per essere un Maestro Formatore della ASD Sottocosta nonché storico costruttore artigianale di pagaie tradizionali (dette anche Groenlandesi). L’occasione si presta anche ad una rapida sintesi delle attività del 2018 che si distinguono per la sperimentazione di un modello di associazionismo basato più sulla collaborazione e la condivisione delle proprie abilità e conoscenze che su un approccio verticale e commerciale del tipo Istruttore -> Allievo. L’iniziativa di Giorgio si inquadra proprio in questa logica, rinunciando momentaneamente al proprio ruolo di Formatore per guidare invece i Soci della Compagnia all’approfondimento del rapporto tra pagaia e tecnica della propulsione.

Il Presidente Ugo Paggi apre il seminario

Non si tratta di stilare una classifica tra i tipi di pagaia per decretare quale sia la migliore quanto piuttosto di comprenderne la natura in rapporto alle peculiari sollecitazioni indotte all’acqua ed alla reazione che questa manifesta come propulsione dello scafo. Giorgio indica immediatamente il cuore del proprio intervento:

“Nei corsi si danno dei cenni sulla tecnica di pagaiata e poi si entra subito in kayak. Nel tempo gli Istruttori indicheranno le correzioni da apportare al gesto tecnico ma di propulsione non si parla mai ed è un errore!”

In effetti si tratta di un argomento assai ostico non solo perché i princìpi di fluidodinamica che costituiscono l’essenza di tale concetto sono di complessa schematizzazione per i non addetti ai lavori [ndr. come chi scrive] ma anche perché la declinazione pratica di questi princìpi è poco divulgata sia per le pagaie moderne, essendo coperta da segreto industriale dalle case costruttrici che investono rilevanti capitali in ricerca scientifica, sia per le pagaie tradizionali, non essendoci al contrario un mercato tale da giustificare una altrettanto diffusa ricerca. Come guida parallela alle spiegazioni di Giorgio, si può fare affidamento all’ottimo articolo di Pascal Hémon, pubblicato nel 2017 dalla International Sports Engineering Association, con il titolo “Hydrodynamic characteristics of sea kayak traditional paddles“.

Giorgio Perrotta risponde alle domande

Esistono essenzialmente tre tipi di pagaie (cfr. articolo “Pagaiata in avanti” in questo stesso Blog):

  1. Moderne (dette anche Europee);
  2. A Cucchiaio (dette anche Wing o Olimpiche);
  3. Tradizionali (dette anche Groenlandesi).

Sotto l’applicazione della forza muscolare, una pagaia imprime propulsione allo scafo tramite la combinazione di due distinti effetti sull’acqua: portanza ed inerzia. Dal modo con cui la forma della pagaia sollecita i due effetti deriva la tecnica di utilizzo ottimale da parte del pagaiatore; molto simile per le pagaie moderne e wing, del tutto diverso per quelle tradizionali.

Portanza e Trascinamento (cfr. lift & drag effect) – Un fluido (aria o acqua) perturbato da un solido a velocità relative ampiamente subsoniche risulta incompressibile e tende a conservare costante la somma della propria pressione statica e cinetica. Ad una certa distanza dal solido che perturba il fluido, il fluido stesso non risulta sollecitato mentre quello all’interno di un tubo virtuale intorno all’oggetto solido in moto relativo subisce accelerazioni dovute alla conservazione della portata a monte ed a valle dell’oggetto perturbatore, non potendo il fluido comprimersi al ridursi della sezione resistente. Se la sezione dell’oggetto solido non è simmetrica rispetto alla direzione del moto, la parte di fluido che transita in una minore sezione libera è costretta ad accelerazioni maggiori di quella cha ha più spazio a disposizione: la prima aumenta la propria pressione cinetica a scapito di quella statica di più di quanto sia costretta a fare la porzione di fluido che ha più spazio. In entrambe le sezioni le porzioni di fluido conservano la medesima pressione totale ma quella che ha più spazio a disposizione ha una pressione statica maggiore della porzione complementare. La differenza di pressione statica genera allora una accelerazione trasversale al senso del moto relativo del solido; tale accelerazione è detta “portanza” (cfr. lift). Un profilo alare è studiato proprio per sollecitare nel fluido il comportamento appena descritto al variare dell’angolo di attacco (incidenza) della lunghezza trasversale della sezione alare (corda); con l’accortezza di accompagnare il fluido in moto relativo a contatto con il solido fino al ricongiungimento. Infatti se è agevole per i fluidi reali trasformare pressione statica in pressione cinetica durante una accelerazione, lo è molto meno il processo inverso e la troppo repentina riconversione di pressione cinetica in pressione statica, durante la decelerazione del fluido perturbato, potrebbe comportare il distacco dello stesso dalla superficie solida, con conseguente formazione di perturbazioni a valle del solido. Tale fenomeno in un fluido è detto “cavitazione” e si manifesta con la formazione di bolle gassose. La cavitazione del profilo alare produce una rarefazione del fluido a valle del moto relativo con una differenza pressoria che, essendo positiva da mote a valle, costituisce una resistenza al moto ed una perdita di efficienza complessiva dello stesso. Nel verso opposto al movimento relativo della pala la corrente fluida genera una forza resistente al moto stesso di “trascinamento” (cr. drag) che, tramite la densità del fluido, è proporzionale alla sezione frontale della pala ed al quadrato della velocità relativa. Le due forze sono presenti contemporaneamente ed aumentano all’aumentare dell’angolo di incidenza del moto relativo fino ad un limite (stallo) oltre il quale la portanza non è più possibile a causa del distacco del moto laminare dalla superficie del profilo alare. La forza di Trascinamento è una resistenza dal punto di vista del solido che avanza nel fluido, che infatti comporta una evidente spesa energetica per mantenere il moto relativo, ma diviene una forza propulsiva dal punto di vista del pagaiatore che è solidale allo scafo del kayak.

Inerzia (cfr. inertial effect) – La molecola dell’acqua è notoriamente costituita da un atomo di Ossigeno e due di Idrogeno. La relativamente elevata carica positiva del nucleo dell’Ossigeno addensa su se stesso il complesso della carica negativa dei due elettroni ancora liberi che gli atomi di Idrogeno non hanno messo in comune per la realizzazione dei due legami covalenti della molecola. Il risultato è una molecola con una geometria piana ed una polarità negativa in corrispondenza del nucleo dell’Ossigeno e positiva nel punto opposto, dove il nucleo degli atomi di Idrogeno (un singolo positrone) rimane sguarnito dalla copertura delle cariche negative degli elettroni liberi che si sono addensati verso il nucleo di Ossigeno. I legami elettrostatici che si formano tra molecole dipolari attigue di acqua possono essere rotti con relativa facilità da forze impulsive a bassa intensità trasmesse da un corpo rigido in moto relativo nella massa d’acqua; comportando così una reazione fluida dell’acqua stessa che, al netto di una resistenza viscosa all’attraversamento del solido, semplicemente fluisce introno al solido stesso. Viceversa se il solido sollecita l’acqua con una forza impulsiva di particolare intensità, i legami elettrostatici manifestano una dinamica di rottura troppo lenta rispetto all’intensità della sollecitazione e, non avendo il tempo di rompersi per consentire il passaggio del solido, restituiscono una reazione vincolare più simile a quella di un solido che a quella di un fluido. La superficie della pala di una pagaia che, al termine della fase di ingresso, accelera una certa massa d’acqua nel verso opposto a quello di avanzamento dello scafo sollecita la predetta massa con una forza di “inerzia” (cfr. inertial) proporzionale alla superficie della pala ed alla accelerazione con cui il pagaiatore sollecita l’acqua. Al diminuire della accelerazione della pala lungo la traiettoria della passata in acqua aumenta la probabilità che i legami elettrostatici tra molecole di acqua riescano a rompersi in tempo; fino a quando la velocità relativa della pala si avvicina a quella di avanzamento e l’effetto di reazione vincolare solida dell’acqua diviene trascurabile quindi anche la opposta reazione propulsiva nel verso di avanzamento dello scafo. Questo comportamento è comunemente ricercato ad esempio dai nuotatori che accelerano una porzione di acqua con la mano per ottenere la propulsione di una bracciata o dai giocatori di rimbalzello che cercano il più alto numero di rimbalzi lanciando un sasso su una superficie d’acqua.

La foggia e l’utilizzo dei tre tipi di pagaie si distinguono in relazione al modo con cui inducono la propulsione attraverso una o o più delle tre forze appena descritte:

  1. Moderne – attraverso pale con pronunciata concavità e di ampia sezione trasversale, cercano una effetto di Trascinamento e, nella prima parte della passata in acqua, anche di Inerzia. La traiettoria deve essere quanto più possibile parallela e vicina allo scafo per far coincidere la direzione della forze idrodinamiche con quella di avanzamento ed il colpo deve prevedere una chiara accelerazione sin dall’istante successivo a quello dell’ingresso della pala in acqua altrimenti non ci sarebbe sufficiente accelerazione della massa d’acqua catturata dalla concavità della pala per suscitare la reazione inerziale desiderata. Per consentire la accelerazione richiesta, la pala dovrà avere una corsa di ampio spazio e quindi essere immersa oltre i punta-piedi, per poi essere estratta all’altezza del fianco al fine di evitare che la concavità spinga l’acqua dal basso verso l’alto;
  2. A Cucchiaio – accanto alle forze di Trascinamento e di Inerzia delle pagaie moderne, la profondissima concavità ed il riccio nel bordo di ingresso consento anche un effetto di Portanza nel verso di avanzamento se la traiettoria del colpo è divergente dalla direzione del moto e fino allo svincolo che avviene sempre all’altezza del fianco ma più lontano dallo scafo. L’aumento della propulsione rispetto alle pagaie moderne, a pari potenza erogata dal pagaiatore, risulta di circa il 5% ed anche la sensazione di aggancio e stabilità sull’acqua risulta chiaramente superiore, permettendo anche una rotazione del busto più vigorosa e potente;
  3. Tradizionali – essendo strette e biconvesse, rinunciano al tentativo di imprimere forze di Inerzia, tentativo che provocherebbe cavitazione e scarso rendimento, e si concentrano sulle forze di Trascinamento che ricercano con: passate veloci; asse della pagaia molto basso sulla superficie dell’acqua; angoli di incidenza delle pale negativi (circa 40° con la superficie che entra in acqua rivolta verso il cielo e non verso l’acqua stessa come per le pagaie moderne) e con traiettorie che iniziano solo all’altezza dei puntapiedi e terminano con svincoli effettuati anche dietro i fianchi, dove le forze di trascinamento risultano ancora efficaci per bassissimi angoli di pagaiata.

Tra le pagaie tradizionali si annoverano le c.d. Groenlandesi, utilizzate dalle popolazioni Inuit e le più antiche c.d. Aleutine, utilizzate dalle popolazioni Unangan per traversate di ragguardevole lunghezza e difficoltà. Queste ultime hanno pale a foglia di maggiore superficie proprio per stimolare la sollecitazione dell’effetto inerziale e possono presentare nervature di rinforzo che producono così la perdita della simmetria assiale tipica delle pagaie Groenlandesi.

Lo studio proposto da Pascal Hémon, sotto ipotesi semplificative, quantifica le forze idrodinamiche impresse dalle pagaie all’acqua e quindi trasmesse allo scafo come effetto propulsivo, dando un supporto oggettivo alla esperienza che ogni pagaiatore può sperimentare nel corso della propria attività. Integrando la risultante delle Forze idrodinamiche stimate per via sperimentale rispetto alla durata adimensionata di un colpo tirato da un pagaiatore esperto (non da un atleta professionista), Hénon ha potuto paragonare in una medesima scala l’Impulso caratteristico di tre tipi di pagaie. Le pagaie tradizionali, sebbene chiaramente meno efficaci di quelle moderne ed a cucchiaio, conservano tuttavia una rilevante capacità di spinta a fronte di una potenza richiesta marcatamente inferiore grazie sia alla rinuncia ad imprimere forti accelerazioni iniziali alla pagaia per cercare suppletive forze di inerzia sia per la traiettoria del colpo che permette di mantenere bassa la pagaia e quindi di non affaticare le articolazioni ed i muscoli delle spalle.

PagaiaImpulso
Groenlandese12,9
Aleutina13,9
Moderna18,8
[Fonte Pascal Hémon]

Ne risulta un attrezzo estremamente efficiente che consente lunghe percorrenze con basso consumo calorico: un compromesso perfetto per i Popoli che l’hanno concepito e che erano costretti ad estenuanti e pericolose battute di pesca in condizioni meteo che potevano divenire facilmente ostili e per le quali era consigliabile economizzare il più possibile le energie disponibili. Se viceversa, per attività agonistiche o sportive, è proprio la potenza di spinta l’obiettivo ricercato allora le pagaie che suscitano anche forze di Inerzia e di Portanza sono le più indicate perché è possibile preparare anzitempo le scorte di energia per l’attività e sicuramente integrarle a piacimento al rientro. Giorgio ricorda che occorre però saper gestire resistenze parassite dovute alla verticalità nell’utilizzo della pagaia moderna che impone certamente la rotazione extra della mano di comando, per compensare la sfasatura delle pale, e con ogni probabilità la torsione indotta dal non perfetto angolo di attacco della pagaia rispetto a quello di compensazione progettato dall’industria costruttrice, specie quando la stanchezza interessa i deltoidi ed i gomiti cominciano a lavorare più bassi di quanto dovrebbero. Il rischio del cattivo utilizzo delle pagaie tradizionali invece, prosegue Giorgio, consiste non solo nell’erronea convinzione che debbano essere usate come una pagaia moderna (tendenzialmente verticali e con angoli di incidenza positivi cioè con la superficie che entra in acqua rivolta verso il basso invece di essere rivolta verso l’alto come si dovrebbe con le tradizionali) ma anche da una eccessiva immersione della pala. Infatti poiché il colpo con una pagaia tradizionale deve essere basso e lontano dallo scafo (la lunghezza totale delle pagaie di questo tipo è compresa tra 2,30m e 2,40m), la parte più interna della pagaia opporrebbe solo resistenza se immersa perché più lenta della velocità relativa di traslazione rispetto alla parte terminale della pala.

Giorgio conclude con la raccomandazione a valutare l’utilizzo delle pagaie tradizionali in un ambito ricreativo ed esplorativo poiché, scontata la coerenza del gesto tecnico in riferimento alle ipotesi progettuali di ciascun tipo di pagaia, la maggiore intensità potenziale delle pagaie moderne (da una forza impulsiva adimensionata I di circa 13 ad una di circa 19 ovvero il 46% in più) si paga in termini di uno sforzo più che proporzionale rispetto al guadagno propulsivo che si può ottenere e tale aspetto, volontariamente pianificato nella preparazione atletica di un agonista/sportivo e confinato negli ambiti controllati di un allenamento o di una gara, potrebbe invece risultare sgradito o addirittura pericoloso in ambiti ludici o dove imprevisti e meteo possono richiedere uno sforzo suppletivo che diviene possibile solo economizzando preventivamente le energie. Viceversa, sperimentare gesti tecnici diversi ed emotivamente più coinvolgenti con le pagaie moderne [ndr. anche con attività diverse quali, surfski, stand up paddling e outrigger] non solo potrebbe aprire nuovi orizzonti nel curriculum vitae di un pagaiatore ma aumenterebbe di certo la sua sensibilità alla reazione dell’acqua e con essa la sua abilità nella pagaiata tradizionale. Infatti l’apprendimento di nuove catene cinematiche, sebbene risulti difficile in età matura, stimola la propriocezione e conseguentemente le abilità fisiche in ogni campo. La coscienza di un miglioramento tecnico innesca un circolo virtuoso per il quale il benessere conseguente ad una attività ricreativa nella natura diviene più profondo perché arricchito tanto dalla sensazione di maggiore libertà di movimento nello spazio-tempo quanto dalla evidenza che in occasione di ogni uscita si può sperimentare qualcosa di nuovo: consolidare e raffinare un gesto già appreso, confrontarsi con tecniche diverse utilizzate dai propri compagni di avventura, verificare la propria risposta fisiologica alle sollecitazioni di certe tecniche o di determinati obiettivi cronometrici… in questo modo quella stessa pagaia, funzionale ad una semplice attività ricreativa come placido rifugio dalle sollecitazioni della vita sociale, diviene una sorta di pillola rossa essenziale per scoprire insieme quanto può essere profonda la tanta del Bianconiglio.

Il tramonto sul Lago di Bracciano

Oltre a sperimentare l’inserzione di fogli in fibra di carbonio per rendere più robuste o elastiche pagaie realizzate con una essenza rispettivamente troppo tenera o troppo rigida, Giorgio propone e mostra in anteprima ai Soci della Compagnia, tra i quali anche una pregiata rappresentanza dello storico Gruppo Canoe Roma, un nuovo tipo di pagaia tradizionale che presenta una pala a foglia, del tipo Aleutina, ma con una geometria compensata per maggiori prestazioni e per cimentarsi con una pagaia tradizionale anche con un afflato agonistico (cfr. gare di Ocean Racing). Infine, gli Ospiti del seminario hanno gentilmente declinato l’invito di Giorgio a provare subito in acqua alcune delle sue recenti creazioni e, particolarmente colpiti dal concetto di “preparare le scorte energetiche” per le attività ad alta intensità, hanno preferito gratificarsi con una lauta integrazione calorica per poi godersi un immanente tramonto invernale sul Lago di Bracciano!

Tutti a pranzo a preparare le scorte di energia per le prossime attività

Potrebbe inspiegabilmente tornare utile sapere che il record di rimbalzi per il lancio di un ciottolo sull’acqua è 88, ottenuto da Kurt Steiner nel 2014, mentre il record per la maggiore distanza coperta spetta a Keisuke Hashimoto, ottenuto nel 2017 con 169 m. L’angolo di attacco ottimale è risultato di 20°!

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