Fizika karateja

Razprave o člankih na Kvarkadabri (www.kvarkadabra.net).
Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14376
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Fizika karateja

Odgovor Napisal/-a shrink » 7.1.2005 0:06

Dober članek.
Če udarec poenostavimo v obravnavo trka dveh prostih teles, enega z maso m1, ki na začetku miruje (to je seveda plošča), in drugega z maso m2, ki se na začetku giblje s hitrostjo v (to je seveda roka), potem je sproščena energija ob trku


W=(1-e2) m1m2v2 / (2m1+2m2),

kjer je e razmerje med razliko končnih hitrosti in razliko začetnih hitrosti (v našem primeru je ta slednja kar v). Dejansko je e mera za elastičnost trka. Pri popolnoma elastičnem trku, kjer se celotna kinetična energija ohrani (in je torej sproščena energija W enaka 0) je tako e=1, pri popolnoma neelastičnem trku pa je e=0.
Glede količine e pa moram dati pripombo:

V tehniških vodah jo imenujejo restitucijski koeficient trka (ang. coefficient of restitution) in je po definiciji razmerje med sunkom (impulzom) notranjih sil v restitucijski fazi in sunkom (impulzom) notranjih sil v kompresijski fazi:

e = Ir / Ik

Za normalni centralni trk dveh krogel (težišči se nahajata na premici), ki se pred trkom gibljeta v isti smeri s hitrostmi v1 > v2, in po trku v isti smeri z u1 < u2, se da izpeljati:

e = (u2-u1)/(v1-v2)

Torej je e razmerje med relativno hitrostjo krogel po trku in relativno hitrostjo krogel pred trkom. Koeficient trka je vpeljal že I. Newton.

Uporabniški avatar
mriz
Prispevkov: 2036
Pridružen: 13.5.2004 23:52
Kraj: maribor

Odgovor Napisal/-a mriz » 8.1.2005 4:49

članek je res zanimiv, vendar se mi zdi v praksi dokaj neuporaben.
Če udarec poenostavimo v obravnavo trka dveh prostih teles, enega z maso m1, ki na začetku miruje (to je seveda plošča), in drugega z maso m2, ki se na začetku giblje s hitrostjo v (to je seveda roka), potem je sproščena energija ob trku


W=(1-e2) m1m2v2 / (2m1+2m2),
a je masa m2 mišljena samo masa roke ali tudi telesa? namreč vsak močan udarec dobi svojo pravo moč s pomočjo celega telesa.

Gost

Re: Fizika karateja

Odgovor Napisal/-a Gost » 8.1.2005 16:55

shrink napisal/-a: Glede količine e pa moram dati pripombo:

V tehniških vodah jo imenujejo restitucijski koeficient trka ...
Hvala za pripombo/pojasnilo. Sem dodal, da je e restitucijski koeficient trka.

Gost

Odgovor Napisal/-a Gost » 8.1.2005 17:10

mriz napisal/-a: a je masa m2 mišljena samo masa roke ali tudi telesa? namreč vsak močan udarec dobi svojo pravo moč s pomočjo celega telesa.
V prvem clanku, ki sem ga citiral (avtorji Wilk, McNair, Feld) uporabijo za maso m2 kar maso pesti, to je 0.7kg. Pri izmerjenih pospeskih pesti od 3500m/s^2 do 4000 m/s^2 (te so izmerili s kamero, ki naredi od 1000 do 5000 slik na sekundo) da to za maksimalno silo na pest med udarcem od 2400N do 2800N. To je v skladu z neposrednimi meritvami sil (tu so merili spreminjanje sile podlage na plosco med udarcem), ki so dale v povprecju maksimalno silo 1900N, vendar pa so opazili tudi sile do 2900N. Privzetek, da pri tipu udarca, ko skusa karateist prelomiti plosco, v trku efektivno sodeluje le pest, se torej zdi smiselen.
Seveda lahko karateist poveca efektivno maso, tako da pri nekaterih udarcih stopi naprej, skupaj z udarcem

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14376
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Odgovor Napisal/-a shrink » 8.1.2005 22:34

članek je res zanimiv, vendar se mi zdi v praksi dokaj neuporaben.
Ni mi jasno, zakaj naj bi bil članek neuporaben. Menim, da je zelo lepo razloženo, zakaj je s primernim udarcem možno zlomiti klade iz raznih materialov, če je le porušna trdnost materiala manjša od porušne trdnosti kosti.

Tako je npr. udarec, ki ga je Ralph Macchio izvedel v filmu Karate Kid 2, ko je zlomil kup ledenih blokov, realno izvedljiv, saj je bil prikazan stereotipični karate udarec (shuto-uchi).

Ne moremo pa trditi, da je možen udarec, ki ga je izvedel Jean-Claude van Damme v filmu Blood Sport. V njem so ga namreč izzvali, da kot dokaz pripadnosti klanu, katerega je zastopal, izvede udarec "Dotik smrti" na kupu opek. To je v filmu zgledalo tako, da je s celotno površino dlani udaril po zgornji opeki, kar je imelo za posledico prelom opeke, ki je bila čisto na dnu. Fantastika!

Uporabniški avatar
mriz
Prispevkov: 2036
Pridružen: 13.5.2004 23:52
Kraj: maribor

Odgovor Napisal/-a mriz » 9.1.2005 2:51

Ne dvomim v pravilnost ugotovitev v članku. Dvomim pa da je karateistom nujno potrebno vedeti matematično ozadje njihovih podvigov. Pomiri se, saj nisem mislil nič slabega.

Vsi filmi v katerih igra van Damme pa so itak žalitev za večino borilnih športov.

Gost napisal/-a:Seveda lahko karateist poveca efektivno maso, tako da pri nekaterih udarcih stopi naprej, skupaj z udarcem
Torej za konkretno napadalne udarce, s katerimi želimo nasprotnika podreti,
enačba W=(1-e2) m1m2v2 / (2m1+2m2) ne velja, saj je treba upoštevat maso roke, ki se giblje z neko hitrostjo in maso telesa (ali dela telesa), ki se prav tako v času udarca giblje v smeri nasprotnika z neko drugo hitrostjo. A se motim?

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14376
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Odgovor Napisal/-a shrink » 9.1.2005 14:21

Ne dvomim v pravilnost ugotovitev v članku. Dvomim pa da je karateistom nujno potrebno vedeti matematično ozadje njihovih podvigov.
Ozadje je kvečjemu fizikalno. Ne, karateistom res ni potrebno vedeti tega, ker se tehnika, ki je dobro preizkušena, prenaša preko tradicije iz učitelja na učenca. Verjetno pa so začetni mojstri preizkušali udarce na lastni koži. Če bi bili fizikalno podkovani, bi se lahko izognili preizkušanju (in s tem spodrsljajem) in bi takoj vedli, kako se stvarem streže.
Pomiri se, saj nisem mislil nič slabega.
Ne vem, kje tebi občutek, da se razburjam.
Torej za konkretno napadalne udarce, s katerimi želimo nasprotnika podreti,
enačba W=(1-e2) m1m2v2 / (2m1+2m2) ne velja, saj je treba upoštevat maso roke, ki se giblje z neko hitrostjo in maso telesa (ali dela telesa), ki se prav tako v času udarca giblje v smeri nasprotnika z neko drugo hitrostjo. A se motim?
Če se roka giblje hitreje kot telo (karateist izteguje roko), potem v enačbi upoštevamo samo maso roke, hitrost roke pa je tako in tako vektorska vsota hitrosti telesa in relativne hitrosti roke glede na telo.

Če sta hitrost roke in telesa enaki (karateist ne izteguje roke), potem lahko roko in telo smatramo kot sistem in v enačbo vstavimo celotno maso (celotnega telesa).

Enačba velja v vsakem primeru, saj je izpeljana iz izreka o ohranitvi gibalne količine in zakona o ohranitvi energije. V omenjenih primerih je potrebno pač ugotoviti, katera telesa sodelujejo v trku (bodisi deska in roka, bodisi deska in sistem roka+telo).

Uporabniški avatar
mriz
Prispevkov: 2036
Pridružen: 13.5.2004 23:52
Kraj: maribor

Odgovor Napisal/-a mriz » 9.1.2005 23:35

Če bi bili fizikalno podkovani, bi se lahko izognili preizkušanju (in s tem spodrsljajem) in bi takoj vedli, kako se stvarem streže.
kje je v tem zabava? :D



Jaz si hočem to enačbo predstavljati v napadu na človeškega nasprotnika.
Če recimo stojiš kot deska in samo iztegneš roko, se mi zdi smiselno da z enačbo vstaviš samo maso roke.
Če imaš roko iztegnjeno in se vržeš v nasprotnika :) , se mi zdi smiselno da vstaviš maso celega telesa.

Če pa roko iztegneš in še medtem ko roko izteguješ planeš v nasprotnika, pa se mi ne zdi da je treba upoštevat samo maso roke. Tak udarec je dosti močnejši tudi od variante, kjer vstaviš maso celega telesa (kjer sta hitrosti telesa in roke enaki)

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14376
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Odgovor Napisal/-a shrink » 10.1.2005 1:41

mriz napisal/-a:
Če bi bili fizikalno podkovani, bi se lahko izognili preizkušanju (in s tem spodrsljajem) in bi takoj vedli, kako se stvarem streže.
kje je v tem zabava? :D
Seveda je ni. Še posebej, ko si je kak sensei iz 17. st. zlomil roko pri preizkušanju udarcev. 8)
Če pa roko iztegneš in še medtem ko roko izteguješ planeš v nasprotnika, pa se mi ne zdi da je treba upoštevat samo maso roke. Tak udarec je dosti močnejši tudi od variante, kjer vstaviš maso celega telesa (kjer sta hitrosti telesa in roke enaki)
Fizikalna utemeljitev? Kaj je zate "močnejši"?

Kar se tiče kvantitativne analize trka dveh teles mas m1 in m2, ki se gibljeta eno za drugim s hitrostmi v1 in v2 (pri tem je v1 > v2) je celotni sunek (impulz) notranjih sil (t.j. sil s katerimi interagirata telesi, ki sta v stiku) enak:

I = (1+e)*m1*m2*(v1-v2)/(m1+m2)

Impulz (produkt sile in časovnega intervala) karakterizira "moč" trka.

Če v našem primeru vzamemo nasprotnika in karateista enakih mas (m) in še predpostavimo, da nasprotnik miruje (v2=0), karateistova hitrost pa je v1=v, potem dobimo:

I = (1+e)*m*v/2

Torej je "moč" trka odvisna od produkta mase in hitrosti karateista. Iz tega sledi, da je "moč" udarca karateista omejena s tem produktom. To pa ni nič novega, saj je izhodišče zakon o gibalni količini, ki pravi, da je sunek zunanje sile, ki deluje na telo, enak spremembi gibalne količine telesa. Če bi uspeli izmeriti trajanje trka, bi silo s katero bi deloval karateist na nasprotnika enostavno izračunali tako, da bi delili impulz s časom trajanja trka.

Na osnovi povedanega res ne vem, kako bi moglo veljati:
Tak udarec je dosti močnejši tudi od variante, kjer vstaviš maso celega telesa (kjer sta hitrosti telesa in roke enaki)

Uporabniški avatar
mriz
Prispevkov: 2036
Pridružen: 13.5.2004 23:52
Kraj: maribor

Odgovor Napisal/-a mriz » 10.1.2005 11:08

Zame je močnejši udarec ta, ki nasprotnika podre. Knockout, razumeš?
Fizikalno ti težko utemeljim karkoli, ker nimam dovolj znanja. Pač se mi ne sklada to kar sem že povedal s tem kar vidim(in občutim) na treningih.

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14376
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Odgovor Napisal/-a shrink » 10.1.2005 11:50

mriz napisal/-a:Zame je močnejši udarec ta, ki nasprotnika podre. Knockout, razumeš?
Fizikalno ti težko utemeljim karkoli, ker nimam dovolj znanja. Pač se mi ne sklada to kar sem že povedal s tem kar vidim(in občutim) na treningih.
Knockout gor al' dol, zakonov fizike se ne da obiti.

Gost

Odgovor Napisal/-a Gost » 26.4.2005 11:43

Kaj pa če bi hitrosti telesa dodal še hitrost roke........?

Uporabniški avatar
mriz
Prispevkov: 2036
Pridružen: 13.5.2004 23:52
Kraj: maribor

Odgovor Napisal/-a mriz » 26.4.2005 12:06

Jaz ne vidim druge možnosti. Pri težjih udarcih, ko še zraven "vržemo" telo, bi po moje morali upoštevati maso in hitrost telesa(ali vsaj dela telesa) in še maso in hitrost roke. Kombinacija teh 4 podatkov bi bil končen rezultat.

kartako
Prispevkov: 65
Pridružen: 11.6.2004 10:41
Kraj: LJ
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a kartako » 26.4.2005 13:08

Ja pri daljnovzhodnih borilnih veščinah je bistveno da iskoristiš silo in maso nasprotnika(ga vržeš na njegovo finto) pa bistven je še spin roke in telesa(zdi se mi da na DIFu tud nekaj u tej smeri študirajo, ampak pri tem vprašanju je bistvo da dodaš hitrosti telesa še hitrost roke(a je to fizikalno korektno al je finta v prazno kot pri teoriji relativnosti)

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14376
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Odgovor Napisal/-a shrink » 26.4.2005 13:17

Vse se da popisati z osnovnimi zakoni mehanike:

- zakon (izrek) o (ohranitvi) gibalni(e) količini(e)
- zakon (izrek) o (ohranitvi) vrtilni(e) količini(e)
- zakon o ohranitvi energije

Tu ni debate.
pa bistven je še spin roke in telesa
spin = vrtilna količina

Odgovori