Eкин= (mv
2
Давление же, с которым кулак воздействует на тело пропорционально силе удара, разделенной на площадь ударной поверхности.
P=Eкин/Sпов.
где
m —масса тела (кулака),
v – скорость, обеспеченная волновым принципом,
Sпов. – площадь бьющей поверхности
Допустим, что
Sпов. кулака = 24 см
2
Sпов. шуто, 4х фаланг, кулака 45
о
2
Sпов. 1й фаланги = 1 см
2
m = 0,8 кг – средний вес кулака взрослого мужчины
v = 5,8 м/с – средняя скорость прямого удара кулаком начинающего каратиста
Eкин = 0,8*5,8
2
Pкулака = Eкин /24 = 0,6 Дж/см
2
Pшуто, 4х фаланг = Eкин /12 = 1,1 Дж/см
2
Pпальца, фаланги = Eкин /1 = 13,6 Дж/см
2
Как известно, энергия может превращаться из одной формы в другую, поэтому и полученное выше количество энергии кулака (13,6 Дж) можно употребить для, например, метания камня ввысь. То же количество энергии также можно было бы освободить при свободном падении камня с известной высоты.
Екин = 1/2*mV
2
Епот = mgh
Екин = Епот
1/2*mV
2
h = Екин/mg
Если в качестве массы возьмем предмет (камень) массой m=1кг, то при ускорении в g=10 м/сек
2
h = 13,6 Дж/1кг*10м/с
2
Это совершенно очевидно доказывает, насколько в каратэ важен фактор скорости для силы удара. Вдвое увеличенная скорость в четыре раза увеличивает энергию удара, а вдвое увеличенная масса дает всего лишь в два раза большую энергию. Итак, сила, необходимая в каратэ, не есть сила, которою поднимаются тяжести, а сила, полученная как результат скорости; мышечная сила, преобразованная в скорость, в контакте с противником превращается в энергию удара.
Увеличить массу ради увеличения силы удара довольно проблематично, а вот натренировать скорость, – вполне под силу любому. Ведь нам уже известно, что сила удара больше всего зависит от скорости и времени соприкосновения кулака с целью. При высокой скорости любой удар обязательно достигнет цели.
Мы рассмотрели первый аспект – скорость удара. Вторым аспектом удара является время соприкосновения – чем меньше время соприкосновения руки с целью, – тем больше значение силы воздействия по тому же второму закону Ньютона:
F = m (v1 – v2) / (t1 – t2)
Допустим, что
v1=5,8 м/с
v2=0
(t1-t2) – время соприкосновения кулака с целью. Для примера, возьмём два значения – 0,1 с (удар с оттяжкой руки) и 0,5 с (толчковый удар без оттяжки, когда тело противника от воздействия удара подаётся назад). Получим два наглядных результата значения силы удара:
F1=0,8*5,8/0,1=46,4
F2=0,8*5,8/0,5=9,28
при увеличении скорости в два раза
F1=0,8*11,6/0,1=92,8
F2=0,8*11,6/0,5=18,56
Как видим, при нанесении хлёсткого удара с оттяжкой значение силы воздействия значительно больше, чем при обычном толчковом ударе. Также, мы видим, что при увеличении скорости удара большое время соприкосновения (удар без оттяжки) может свести на нет воздействие скорости удара.
Вторым моментом удара с оттяжкой является воздействие проникающей ударной волны на внутренние органы. Тело человека имеет неоднородную структуру – кости (более плотные), мышцы, плотные органы, наполненные кровью (а жидкость, как известно, не сжимается) и полые органы. Каждый из этих органов по разному поглощает и отражает полученную ударную волну с некоторым временем задержки и когда основная ударная волна отразится от противоположной стороны тела и вернётся обратно в исходную точку удара, её результирующее значение будет меньше изначальной. Однако, если кулак в то время всё ещё будет находиться в точке удара, то происходит сдавливание тканей и образуется гематома, а часть ударной волны возвращается через бьющую руку в тело атакующего. В случае, если рука к этому времени отдёрнута, то ударная волна возвращается обратно в тело, где складывается с отражёнными волнами от внутренних органов и её значение возрастает многократно. В этом случае на поверхности тела гематома не образуется, а внутри тела происходит настоящий взрыв.
Таким образом, именно скорость является решающим фактором в нанесении удара. То же самое касается и фехтования. При нанесении удара Мастером меча на лезвии не остается следов крови. Это связано именно со скоростью нанесения реза, хотя в обоих случаях принято говорить о нанесении удара при помощи внутренней энергии Ци.
Во время соревнований мы часто можем наблюдать выполнение спортсменами толчковых ударов, идущих не от таза, а от плеч. Как правило, такие удары не приводят к желаемому эффекту в большинстве случаев. Мышцы тела, при такой форме исполнения, напрягаются и закрепощаются уже во время движения кулака к цели ДО момента его соприкосновения с ней. Такие удары достаточно медленны в исполнении, сила их зависит исключительно от атлетичности бойца и эффективны максимум в своей весовой категории. Кроме того, привычка вкладывать в удар силу и наносить удары от плеч приводит со временем к проблемам с позвоночником (в области поясницы). К таким же проблемам приводит исполнение ударов без контроля тандэна. Это говорит о плохом техническом исполнении и отсутствии тренированности в нанесении прямых ударов.
Из физики нам известно, что опора воздействует на предмет с силой равной или меньшей чем сила, с которой предмет действует на опору (упругость).
F = m*g
2
где ф – угол между плоскостью опоры и горизонтальной плоскостью.
В момент соприкосновения ударной поверхности с целью, последняя может быть представлена как опора. Наибольшее воздействие оказывается при значении угла 90
о
При ударе под углом 45
о
2
о
Принято считать, что при нанесении удара в момент сближения бойцов их скорости складываются, и сила удара возрастает. Нет, это совсем не так.
Например, если два легковых автомобиля одной марки столкнутся на скорости каждой из них 60 км/час, то повреждения у них будут одинаковы. Если же на такой скорости легковой автомобиль столкнется с КАМАЗом, то у легкового автомобиля повреждения будут куда более значительными по сравнению с повреждениями КАМАЗа. Тело с большей массой способно передать большую энергию деформации телу с меньшей массой на одинаковых скоростях. И другой пример. Если из ручного противотанкового гранатомета выстрелить холостым зарядом в борт БМП с расстояния в пару десятков метров, то выстрел легко прошьет борт машины. Здесь условия несколько другие – тело с большей скоростью способно передать большую энергию деформации другому телу, даже с большей массой, но двигающемуся с меньшей скоростью.
Если обратиться к разделу физики ДИНАМИКА (упругие и неупругие соударения), то на примере баллистического маятника видно, что импульс силы, переданный маятнику, будет тем большим, чем большей была скорость пули. Если же оба тела движутся навстречу примерно с равной скоростью, то больший импульс силы в виде энергии деформации будет принят телом с меньшей массой. Кроме того, тело с большей массой передает и больший импульс (энергию деформации) телу с меньшей массой. Поэтому, навстречу движению атаки противника боец должен провести встречный контрудар таким образом, чтобы полностью или частично нейтрализовать воздействие массы атакующего или нанести более значительное воздействие в зависимости от соотношения масс бойцов и скорости собственного удара.
Тело противника можно представить как опору, а кулак как груз, воздействующий на нее. В момент удара, на кулак воздействует упругость опоры и импульс силы в виде ударной волны, которая, проникая в тело противника, возвращается обратно в кулак, воздействуя на тело спортсмена, наносящего удар. При нарушении условия жесткости структуры тела, когда ударная волна не может «утечь» через ноги спортсмена в землю, она воздействует на тело самого спортсмена в местах, наиболее чувствительных или слабых по отношению к обратной волне, что чревато возникновением множества микротравм и незаметно, но деструктивно воздействует на организм. Это очень легко проверить на практике. Если при нанесении ударов, например, локтем по боксерскому мешку, намеренно терять связь с опорой (полом), то уже через несколько ударов можно ощутить, как каждый удар отдает болью в области головы. Отсюда можно сделать два очень важных вывода: