Podstawową lekcją, jaką odbiera od doświadczonych zawodników każdy adept pojawiający się na strzelnicy, jest ta, by w żadnym wypadku nie myśleć o rywalach. Kto chce za wszelką cenę pokonać przeciwnika, jeszcze nim na dobre zacznie się rywalizacja, skazany jest na porażkę. Gdy się stoi vis-à-vis tarczy, nic – ani „celne oko”, ani liczba zdobytych wcześniej medali – nie liczy się tak bardzo, jak umiejętność opanowania własnych słabości i koncentracja. Tu wygrywa się z samym sobą, a rekordowe wyniki osiągają zazwyczaj ci, którzy sumiennie odrobią tę lekcję. Wtedy przychodzi pora na kolejną: poza niedokładnością strzału spowodowaną przez człowieka, jest jeszcze wszystko to, co wiąże się z rozrzutem amunicji i dokładnością broni. Zamontowany w imadle karabin nigdy bowiem nie strzela w to samo miejsce. Ale nawet gdy celuje się w „dziesiątkę”, która jest mniejsza od jednogroszówki, o przypadku mowy być nie może.

– Zarówno w karabinie pneumatycznym, jak i dowolnym, rekordy świata są mocno wyśrubowane: 60 „dziesiątek” na 60 strzałów, i nie jest to, bynajmniej, dziełem ślepego trafu, lecz mocnego wsparcia naukowo-technologicznego. Bez tego takie wyniki byłyby nieosiągalne – przekonuje bez cienia wątpliwości prof. Grzegorz Gładyszewski z Katedry Fizyki Stosowanej Politechniki Lubelskiej, a w wolnych chwilach – kiedy tylko nie fotografuje i nie żegluje – zawodnik, trener i działacz klubu strzeleckiego „Snajper” oraz sędzia międzynarodowy.

Z inspiracji Gary’ego Coopera

Młodzieńcza fascynacja westernami pchnęła go nie tylko na strzelnicę, ale i na hipodrom. Wtedy, jako kilkunastolatek, nie zdawał sobie jeszcze sprawy, jak dużo w zręcznościowych popisach Johna Wayne’a czy Gary’ego Coopera zależy od… fizyki. A doprawdy trudno o lepszą synergię. Nie ma chyba drugiej dyscypliny, w której wachlarz zagadnień fizycznych byłby tak szeroko stosowany: od mechaniki przez optykę aż po termo- i hydrodynamikę. Jedynie amunicji sportowej nie można wyprodukować, bo to w Polsce jest zakazane, czego akurat prof. Gładyszewski żałuje, twierdząc, że seryjne pociski nigdy nie będą tak precyzyjne, jak ręcznie składane. A on chętnie by nad takimi popracował. Za to samą lufę karabinu da się bez przeszkód zbadać na wskroś: jej drgania, wpływ materiału, z jakiego jest wykonana, mocowanie czy zależność temperatury w jej wnętrzu na precyzję. Proces złożenia się i oddania strzału to kolejny, niczym wręcz nieograniczony, obszar naukowego zainteresowania. Nie można zapominać o strojach, które w głównej mierze mają służyć ustabilizowaniu postawy zawodnika.

– Strzelectwo jest sportem, w którym trzeba być maksymalnie nieruchomym. Z drugiej strony, te stroje nie mogą być sztywne jak zbroja, bo staną się niezgodne z przepisami – wyjaśnia, pokazując materiał, który otrzymał właśnie od polskiego producenta, ubierającego polskich strzelców. Nie wiadomo dokładnie co to za tworzywo, bo wszystkie firmy w tajemnicy trzymają technologię produkcji. Wprawdzie zawodnicy już z niego korzystają, ale nie przeszkadza to w niczym, by jeszcze bardziej podnieść jego jakość. Chodzi o to, żeby znaleźć jego „graniczne optimum”.

– Producent ma za zadanie opracować materiał na tyle elastyczny, by być w zgodzie z restrykcyjnymi przepisami, ale jednocześnie zbliżyć się możliwie jak najbliżej do górnej granicy tych kryteriów. Zawodnik musi mieć handicap z używania tego konkretnego stroju i nie bać się groźby dyskwalifikacji. W osiągnięciu tych celów pomaga fizyka – prof. Gładyszewski sięga w tym momencie po konkretne zagadnienie z obszaru swojej naukowej domeny: moduł Younga. To nic innego jak wielkość fizyczna określająca sprężystość danego materiału. Pomiar zostanie dokonany za pomocą specjalistycznego urządzenia o nazwie Microtest.

Rozrzut bywa fatalny

Takie udogodnienia technologiczne to w dzisiejszym sporcie żadna nowość. Niezbędnym wyposażeniem wielu strzelnic jest na przykład trenażer SCATT. Pełni on rolę rejestratora techniki strzelania w trakcie treningu, uzupełniając tym samym subiektywną ocenę trenera. Za pomocą wbudowanych weń narzędzi statystycznych analizuje się m.in. ruch broni (opisany współrzędnymi śladu celowania), rytm strzelania, czas oddania strzału czy wpływ momentu oddania strzału na jego wynik. Fizycy z Politechniki Lubelskiej dołożyli do tego swoją cegiełkę. Stosując szybką transformatę Fouriera znaleźli charakterystyczne częstości, najczęściej związane z pulsowaniem krwi.

– Jeśli wierzchołki, typowe dla częstości bicia serca, są bardzo wysokie, to znaczy, że tętno przenosi się na broń. Zawodnik tego oczywiście nie widzi, bo są to bardzo małe amplitudy, niemniej czuje, że mu nie idzie, mimo że wszystko wykonuje dobrze, zgodnie z zaleceniami treningowymi. Niewielka poprawka dzięki opracowanemu przez nas algorytmowi sprawi, że będzie strzelał o wiele celniej – przewiduje mój rozmówca, zapowiadając już niebawem publikację na ten temat. Dodaje przy tym, że całość prac z trenażerami elektrycznymi sprowadza się właśnie do minimalizowania takich odchyleń, spowodowanych czy to przez bicie serca czy niestabilność postawy. Jednym słowem do poprawienia statyki. Nie tylko zresztą u zawodnika. Błędy ludzkie nakładają się tu bowiem na rozrzut amunicji, który z kolei powodowany jest niedokładnością broni. Może to być związane np. z drganiami lufy. Wiadomo, że pocisk dolatuje do końca lufy dużo później niż dźwięk. Ta uprzedzająca go fala powoduje małe, niewidoczne gołym okiem drgania, zaburzające precyzję strzału. Jeśliby udało się dobrać amunicję tak, by wylatywała ona nie w momencie, gdy lufa przechodzi przez położenie tzw. równowagi (ma największą prędkość ruchów), lecz kiedy jej wychylenie jest maksymalne, i – nie zatrzymując się wprawdzie, lecz zmieniając kierunek ruchu – osiąga minimalną, wręcz zerową prędkość, byłby to z naukowego punktu widzenia „strzał w dziesiątkę”.

– Każdy, kto miał styczność z mechaniką, wie, że można zmienić częstość drgań własnych takiego układu przez zmianę np. rozkładu jego masy. Dokładając obciążnik w odpowiednim miejscu powodujemy, że częstość tych drgań się zmienia. W odpowiednim, bo trzeba pamiętać o momencie bezwładności, który silnie wpływa na charakterystykę broni. Umieszczając ten obciążnik o konkretnej masie, można tak regulować drganiami tej lufy, że da się ją wręcz dopasować do amunicji – zauważa prof. Gładyszewski, nie kryjąc swoich zamiarów co do takiego tuningu. Jak na złość, od tego roku Międzynarodowa Federacja Strzelectwa Sportowego zakazała używania aktywnych urządzeń antywibracyjnych. Całe szczęście, że dozwolone są pasywne reduktory drgań, i w tym kierunku zmierzają prace lubelskiego zespołu.

– Musimy wpierw sprawdzić, czy rzeczywiście niewielka zmiana położenia obciążenia na lufie powoduje drastyczną zmianę częstości jej drgań. Moim zdaniem to mit. Te zmiany muszą być nieco większe, ale to trzeba sprawdzić doświadczalnie, policzyć, a potem – kto wie? – opatentować odpowiedni reduktor drgań, dzięki któremu lufa będzie drgać w taki sposób, że pocisk wyleci w jej maksymalnym położeniu – spogląda w przyszłość lubelski uczony.

Strzelając… rogalem

Jego dotychczasowe badania już obaliły kilka innych mitów, które funkcjonowały do tej pory wśród strzeleckiej braci. Jak choćby ten z wpływem temperatury na celność. Szczegółowe eksperymenty, przeprowadzane we współpracy z Instytutem Agrofizyki PAN, tego nie potwierdziły. Za pomocą kamer termowizyjnych obserwowano, co dzieje się w lufie w trakcie pojedynczego strzału i całej serii. Okazało się, że zmiana temperatury jest bardzo mała – od 0,3° po jednym strzale do maksimum 5° po oddaniu 40 strzałów – i nie koreluje w żadnym stopniu z punktem trafienia w tarczę. Wbrew obiegowej opinii, pierwsze strzały nie służą rozgrzaniu lufy, lecz jej oczyszczeniu z resztek zalegających substancji. Podobnie rzecz się miała z… deszczem.

– Zawsze śmieję się, gdy zawodnicy przychodzą na strzelnicę i od razu mówią, że wyników dziś nie będzie, bo pada. I oczywiście ich nie ma, bo to tzw. samospełniająca się przepowiednia. Tymczasem nasze analizy pokazują, że prawdopodobieństwo trafienia w kroplę jest bardzo niewielkie. Policzyliśmy, że nawet jak do niego dojdzie, to punkt trafienia na tarczy zmienia się zaledwie o 1,5 milimetra. Przy typowym, 15–18-milimetrowym rozrzucie amunicji nie ma to większego znaczenia – wyrokuje, myśląc już o kolejnym czynniku atmosferycznym, który chciałby wziąć na warsztat. Z wiatrem nie będzie już jednak tak łatwo, bo nie da się go zasymulować. Wprawdzie na wrocławskiej AWF czyniono takie próby za pomocą dużej ilości wiatraków, ale to przecież nie to samo.

– Z rozmów z zawodnikami widzę, że różnie rozwiązują ten problem. Jedni np. czekają aż wiatr ustanie, co jest ryzykowne, bo zanim to nastąpi może się skończyć konkurencja. Inni kręcą przyrządami, czyli dopasowują ich uregulowanie do wiatru. Są też i tacy, którzy wybierają najtrudniejsze rozwiązanie: kiedy widzą, że silnie wieje, to zmieniają punkt celowania.

Pocisk, poddany prawom hydrodynamiki, leci wówczas tzw. rogalem. To wpływ efektu Magnusa. Najłatwiej zaobserwować go na boisku, gdzie piłkarze często w ten sposób „oszukują” przeciwników. Podkręcając futbolówkę sprawiają, że leci ona w kierunku bramki nie prosto, ale półkolem. Profesor Gładyszewski tłumaczy, że inna prędkość względem powietrza z jednej strony, a inna z drugiej powoduje wypadkową siłę dośrodkową, dzięki której piłka skręca. Podobnie jest z wylatującym z gwintowanej lufy pociskiem, który znoszony jest po skosie w górę, a jeśli wiatr wieje w przeciwną stronę, to po skosie w dół.

– Zawodnicy muszą wtedy przy regulacji przyrządów uwzględniać korektę na efekt Magnusa. Oczywiście, oni to robią, ale z czego to wynika – już nie za bardzo zdają sobie sprawę. Tymczasem fizyka rozwiązuje wiele takich problemów – podkreśla prof. Gładyszewski, którego zdaniem ta dziedzina wiedzy jest niezwykle istotna, ale bardziej na poziomie wyczynowym, gdzie walczy się już o najwyższe laury. W sporcie amatorskim wszystko w dużej mierze zależy od samego strzelca. Przydatność fizyki widać dopiero wtedy, gdy w grę wchodzi precyzja o mniej niż milimetrowej skali. Dość powiedzieć, że w karabinie dowolnym do środka tarczy, mniejszego niż moneta jednogroszowa, strzela się z 50 metrów. W karabinie pneumatycznym odległość jest wprawdzie mniejsza – 10 metrów – ale „dziesiątka” ma średnicę ledwie pół milimetra. Najlepsi trafiają praktycznie za każdym razem. To w dużym stopniu zasługa ich talentu, wyszkolenia, ale i wsparcia naukowo-technologicznego.

– Najważniejsze, że zawodnicy poszukują, nie odżegnują się od takiej formy współpracy – nie kryje satysfakcji prof. Gładyszewski, jakby na potwierdzenie przywołując niemieckiego strzelca Maika Eckhardta, który bardzo dużo wysiłku wkłada w dopracowanie nowych elementów broni, w wyposażenie i robi to z iście inżynierskim zacięciem. Osiągane przez niego wyniki tylko potwierdzają słuszność obranej drogi. Pierwsze „jaskółki” można dostrzec też i u nas. Wielce wymownym przykładem jest choćby umowa między Politechniką Lubelską a Polskim Związkiem Strzelectwa Sportowego. Patenty i pionierskie rozwiązania opracowane w Katedrze Fizyki Stosowanej mają pomóc w przygotowaniach do najbliższych igrzysk olimpijskich w Rio de Janeiro. Bez zbytniej przesady już teraz można być spokojnym o efekty. Sześć lat temu na uniwersjadzie w Bangkoku syn profesora Gładyszewskiego, Adam, też – jakżeby inaczej – strzelec, zdobył srebrny medal, przebijając tym samym osiągnięcia ojca.

– Nie chcę powiedzieć, że to tylko dzięki pracom badawczym, jakie wówczas wykonywaliśmy, ale wiedza fizyczna z pewnością nam się przydała w ćwiczeniach przed zawodami – zaznacza, przez skromność nie wspominając o swoich niegdysiejszych zwycięstwach w Tournoi de l’Amitie oraz zawodach 1er Challenge STS Gueret w konkurencji karabinu pneumatycznego. 