1. As the deflection is generated the required effort is mainly used to accelerate the lower mass elements. During the further rotary motion the effort at the grip can be reduced, since the along the lower mass elements distribubed energy contributes to accelerate the upper mass elements (redistribution / transfer of energy). At the beginning of the rotary motion the grip tension is small, around the vertical position there is a high tension for a very short moment ('peak') and at the end of the cast the rod hand is able to relax.

    The 'broomstick' transfers the energy introduced at the grip (similar to a plunger rod) 'one by one' towards the tip and could be effective somehow - but never as efficient (ratio benefit / effort) as a well deflected fly rod.
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    Beim Aufbau der Biegung wird der Aufwand hauptsächlich zur Beschleunigung der unteren Massenelementen benötigt. Im weiteren Verlauf der Rotationsbewegung kann der Aufwand im Griff reduziert werden, weil die in den unteren Massenelementen befindliche Energie zur Beschleunigung der oberen Massenelemente beiträgt (Umverteilung / Übertragung von Energie). Zu Beginn der Rotation ist der Druck auf den Griff gering, um die vertikale Position ist der für einen kurzen Augenblick höher ('peak') und zum Ende des Wurfes hin kann die Rutenhand entspannt werden.

    Der 'Besenstiel' überträgt die im Griff eingetragene Energie (ähnlich einer Kolbenstange) 'eins zu eins' zur Spitze hin und kann zwar effektiv sein - aber nie so effizient (Verhältnis Nutzen / Aufwand) wie eine gut gebogene Fliegenrute.

    # vimeo.com/249444926 Uploaded 954 Plays 0 Comments
  2. An english version could be found here: vimeo.com/202627400.
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    Der Ellenbogen leitet den Fliegenwurf ein, er geht voran. Sobald der Ellenbogen nicht weiter vorangehen kann, setzt sich die Rotationsbewegung durch. Eine nachführende Bewegung schließt den Fliegenwurf ab. Die Technik des vorangehenden Ellenbogens beinhaltet eine Bewegung, die im oberen Körper beginnt und weiter über die Schulter in den Oberarm gelangt. Diese Technik verzögert die Rotation bis ganz an das Ende des Fliegenwurfes und ist hilfreich eine tiefere Biegung zu erzeugen, die nützlich für eine deutliche Umverteilung des Drehimpulses / Trägheitsmomentes entlang der Fliegenrute ist. Die Umverteilung des Drehimpulses / Trägheitsmoments ermöglicht die Übertragung von kinetischer Energie zur Spitze der Fliegenrute hin. Die nachführende Bewegung, mit welcher der Fliegenwurf abgeschlossen wird, hilft die Gegenbiegung zu reduzieren. Beide Einflüsse - die Übertragung von kinetischer Energie zur Spitze der Fliegenrute hin als auch die reduzierte Gegenbiegung - sind nützlich für einen effizienten, kraftreduzierten Fliegenwurf. Aus vorgenannten Gründen erlaubt die Technik des vorangehenden Ellenbogens effizient zu werfen.
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    Weiterführenden Erklärungen zur Umverteilung befinden sich in diesem Video hier: vimeo.com/221467605

    # vimeo.com/248961626 Uploaded 460 Plays 0 Comments
  3. This Video is about the varying angular velocities of the mass elements on the fly rod shaft. It shows how a fly rod representing a flexible, non rigid object / body behaves as it is rotated. See also vimeo.com/187846392
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    Earlier phase of rotation: the angular velocities ω of the upper mass elements are slower (!) than the lower ones. Later phase of rotation: the angular velocities ω of the upper mass elements are faster (!) than the lower ones. The fastest angular velocity shifts from the lower towards the upper mass elements meanwhile the lower mass elements decelerate.The towards the tip shifting fastest angular velocity indicates, that in association with the modification of the moment of inertia, some kinetic energy, angular momentum respectively, redistributes towards the tip too.

    # vimeo.com/226547073 Uploaded 1,023 Plays 0 Comments
  4. An english version of this video could be found here: vimeo.com/221011910
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    A) Optimierung der Energieübertragung (Vorteil der Biegung): Die Biegung der Fliegenrute bewirkt im Wesentlichen eine
    1.) Speicherung von Energie (potentielle Federenergie),
    2.) Änderung des Trägheitsmomentes bzw. eine
    Umverteilung des Drehimpulses.
    Beide Effekte begünstigen die Energieübertragung vom Griff zur Spitze der Fliegenrute hin und in die Fliegenschnur hinein.
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    A1) Speicherung von Energie (potentielle Federenergie): Die Biegung speichert eine potentielle Energie, die zum Ende des Wurfes über den Weg der Rückstellung wieder freigegeben wird.
    -
    A2) Änderung des Trägheitsmomentes bzw. Umverteilung des Drehimpulses: In dieser Wurfsequenz führt die Biegung der Fliegenrute zu einer
    1.) Verkürzung ihrer Projektion um ca. 45%,
    2.) Verschiebung der Winkelgeschwindigkeiten der Massenelemente zur Spitze hin.
    -
    Beide Effekte verändern das Trägheitsmoment und verteilen den Drehimpuls um, was zu einer deutlich besseren Energieübertragung entlang der Fliegenrute führt.
    -
    Im Folgenden wird die Umverteilung des Drehimpulses genauer betrachtet:
    -
    Während der früheren Phase der Rotation tragen aufgrund der Biegung die unteren Massenelemente der Fliegenrute mehr zur Winkelgeschwindigkeit bei als die oberen (ω obere < ω untere).
    -
    Während der späteren Phase der Rotation ist es umgekehrt. Nun tragen die oberen Massenelemente mehr zur Winkelgeschwindigkeit bei als die unteren (ω obere > ω untere).
    -
    Da die unteren Massenelemente ihre höchste Winkelgeschwindigkeit während der früheren Rotation erreichen, wird der Aufwand des Werfers (input) eher für die Beschleunigung dieser unteren als für die oberen aufgewendet.
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    Diese Winkelgeschwindigkeit, welche entlang der unteren Massenelemente verteilt ist, verschiebt sich im Laufe der späteren Rotation zunehmend in die oberen Massenelemente.
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    Während dieser Verschiebung der Winkelgeschwindigkeit zu den oberen Massenelementen hin, verlangsamen sich die unteren bereits, weshalb der Werfer seinen Aufwand reduzieren kann.
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    Die sich in Richtung der Spitze verschiebende Winkelgeschwindigkeit zeigt an, dass sich im Unterschied zu einer starren Fliegenrute auch der Beitrag des Drehimpulses zur Spitze hin verschiebt.
    -
    Dieser sich nach oben bewegende Beitrag des Drehimpulses ‚entrollt‘ die Biegung zur Spitze hin und nimmt dabei eine kinetische Energie mit (dargestellt durch den roten Punkt).
    -
    Der sich ändernde Beitrag des Drehimpulses entspricht dem „Zentrum der rotierenden Masse“.
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    B) Minimierung des Energieverlustes (Nachteil der Biegung): Insbesondere die Speicherung von Energie (potentielle Federenergie) als auch die Gegenbiegung verursachen einen Verlust von Energie, die der Werfer aufwendet. Der Energieverlust aufgrund der Speicherung kann nicht vermieden werden, jedoch kann der Verlust aufgrund der Gegenbiegung gering gehalten werden, indem sie reduziert wird.
    -
    In dieser Wurfsequenz beträgt die größte Gegenbiegung ca. 10 Grad.
    -
    Bezogen auf die größte vorangegangene Biegung von ca. 62 Grad ist die Gegenbiegung in dieser Wurfsequenz ziemlich klein (10 Grad * 100[%] / 62 Grad = 16 %).
    -
    Die beschriebenen Elemente eines effizienten Fliegenwurfes werden von einer tieferen Biegung (innerhalb des Leistungsvermögens der Fliegenrute) begünstigt, die
    - kontinuierlich bis zum Beginn der Rückstellung ansteigt,
    - sich während der späteren Rotation zur Spitze hin ausrollt.
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    Wie kann diese Biegung erreicht werden ? Im Wesentlichen durch eine
    - deutliche Translationsbewegung zu Beginn des Fliegenwurfes,
    - Rotation, die sehr spät umgesetzt wird,
    - Dämpfung der Fliegenrute während der späteren Rotation,
    - harmonische Bewegung den ganzen Fliegenwurf hindurch.
    Üben, üben, üben (was auch die Verwendung von ultra weichen Fliegenruten beinhalten sollte) ...
    -
    Wie zuvor erläutert, geht es beim effizienten, kraftreduzierten Fliegenwurf um die Kontrolle der Biegung, was eine Optimierung der Vorteile und eine Minimierung der Nachteile bedeutet. Die Rotation allein kann keinen effizienten Fliegenwurf beschreiben, wenn nicht auch auf eine optimale Biegung geachtet wird !
    -
    Weitere Informationen über den Einfluss des Drehimpulses, des Trägheitsmomentes und weitere Feststellungen können in der Arbeit „Experimentelle Untersuchungen zur Biegung der Fliegenrute“ (Rev. 2.0 – 11/2014) nachgelesen werden. passion-fliegenfischen.de
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    „Eine optimale Biegung führt zu einer Rotation zum richtigen Zeitpunkt, aber Rotation zum richtigen Zeitpunkt muss nicht zu einer optimalen Biegung führen.“

    # vimeo.com/221467605 Uploaded 746 Plays 0 Comments
  5. Eine deutsche Version dieses Videos gibt es hier: vimeo.com/221467605
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    A) Optimizing of the energy transfer (advantage of the deflection): The deflection of the fly rod causes basically a
    1.) storage of energy (potential 'spring' energy),
    2.) modification of the moment of inertia, redistribution of angular momentum respectively.

    Both effects benefit the energy transfer from the grip towards the tip of the fly rod and into the fly line.
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    A1) Storage of energy (potential 'spring' energy):The deflection stores some potential energy, which is released over the path of retraction at the end of the fly cast.
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    A2) Modification of the moment of inertia, redistribution of angular momentum respectively: In this casting sequence the deflection of the fly rod leads to a
    1.) shortened projection of the fly rod by about 45%,
    2.) shift of the angular velocities of the mass elements towards the tip.
    -
    Both effects modify the moment of inertia and redistribute the angular momentum, which leads to a significant better energy transfer along the fly rod shaft.
    -
    In the following a closer look on the redistribution of angular momentum is made:
    -
    Due to the deflection during the earlier phase of the rotary motion the lower mass elements contribute more to the angular velocity than the upper ones (ω tip m.e. < ω lower m.e.).
    -
    During the later phase of the rotary motion it is the other way round. Now the upper mass elements contribute more to the angular velocity than the lower ones (ω tip m.e. > ω lower m.e.).
    -
    Since the lower mass elements gain their fastest angular velocity during the earlier rotary motion, the effort of the caster (input) is rather used to accelerate those than the upper ones.
    -
    This angular velocity, which is distributed along the lower mass elements, shifts increasingly towards the upper mass elements during the later rotary motion.
    -
    During this shift of the angular velocity towards the upper mass elements the lower ones decelerate, for which reason the caster can reduce his effort (input).
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    The towards the tip shifting angular velocity indicates, that in contrast to a rigid fly rod the contribution of angular momentum shifts towards the tip too.
    -
    This upward moving contribution of angular momentum unrolls the deflection towards the tip taking up some kinetic energy (shown by the red dot).
    -
    This varying contribution of angular momentum equals the shift of the "center of the rotating mass”.
    -
    B) Minimizing the energy loss (disadvantage of the deflection): Basically the storage of energy (potential 'spring' energy) as well as the counterflex of the fly rod cause some loss of the energy the caster applies. The loss caused by the storage can’t be avoided, but the loss caused by the counterflex can be kept small by reducing it.
    -
    In this casting sequence the biggest counterflex is about 10 degrees.
    -
    In relation to the biggest previous deflection of about 62 degrees the counterflex of this fly casting sequence is quite small (10 deg * 100[%] / 62 deg = 16%).
    -
    The described elements of an efficient fly cast are favoured by a deeper deflection (in the range of the capacity of the fly rod), which
    - increases continuously until the retraction starts,
    - unrolls towards the tip during the later rotary motion.
    -
    How can this deflection be achieved ? Basically a
    - significant translatory motion at the beginning of the fly cast,
    - rotary motion which prevails very late,
    - damping of the fly rod during the later rotary motion,
    - harmonious movement through the entire casting stroke.
    Practice, practice, practice (which should include the use of ultra soft fly rods too) ...
    -
    As explained before efficient, power minimized fly casting is about controlling the deflection, which means to optimize its advantages and to minimize its disadvantages. The rotary motion alone can’t include the idea of an efficient fly cast without paying attention to an optimal deflection !
    -
    Further informations about the impact of angular momentum, the moment of inertia respectively as well
    as other conclusions can be found in the “Experimental investigations on the fly rod deflection”
    (Rev. 2.0 - 11/2014). passion-fliegenfischen.de
    -
    “An optimal deflection leads to a rotation at the right time, but rotation at the right time must not lead to an optimal deflection.”

    # vimeo.com/221011910 Uploaded 1,200 Plays 0 Comments

Angular Momentum in Fly Casting

Tobias Hinzmann

Here you can find some of my self-produced videos about fly casting. The conclusions of my work "Experimental investigations on the fly rod deflection" in which I set me apart with the physics taking place during the fly cast in a simplified way are with…


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Here you can find some of my self-produced videos about fly casting. The conclusions of my work "Experimental investigations on the fly rod deflection" in which I set me apart with the physics taking place during the fly cast in a simplified way are with these videos. Especially the findings about the contribution of angular momentum, the modification of the moment of inertia respectively is shown in some of my videos in order to clarify this impact better.

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