Автошкола – "Чем мы рискуем, не пристегиваясь ремнями безопасности". Определить силу удара известна скорость и масса


Как определить силу удара?

С какой силой Земля притягивает яблоко, висящее на ветке? Вы скажите, с силой тяжести этого яблока. Но вот Ньютон этого не знал, когда сидел под яблоней. Несчастный первооткрыватель также не знал, с какой силой падающее яблоко приложится к его голове. На самом деле то, что Ньютон открыл свой великий закон притяжения после падения яблока, является лишь мифом, догадкой, легендой. Но не в этом суть. Иногда у нас возникают такие вопросы: «с какой силой боксёр бьёт грушу, человека?», «как её определить?», «от чего она зависит?», «как уцелеть в автомобильной аварии?» и, наконец, «как сильно яблоко ударило Ньютона?».

Яблоко, висящее на дереве, действительно притягивается к земле с силой своей тяжести. Эта сила постоянна во времени, то есть не меняется, и численно равна произведению массы яблока (например, 0,2 килограмма) на ускорение свободного падения (около 10 м/с*с).

То есть получим силу в 2 Ньютона. Именно такую силу нужно приложить, чтобы держать в руке наше яблоко.

Чтобы узнать ускорение свободного падения, можно бросить тело с высокой башни и вычислить из кинематических соображений быстроту, с которой тело набирало скорость, падая. Так и сделал в своё время Галилей. Формулу силы тяжести можно вывести и интуитивно: чем больше масса яблока и чем больше быстрота, с которой яблоко, падая, набирало скорость, тем больше его сила тяжести. Итак, с висящим яблоком разобрались. Теперь рассмотрим, с какой силой яблоко ударяется об голову Ньютона. Для наглядности перейдём к другой ситуации, а потом вернёмся к учёному.

Боксёр решил, что он натренировал свой кулак достаточно, и ударил с определённой силой по бетонной стене. В следующий миг, он усомнился в своих кулаках, испытав жгучую боль. Тогда боксёр надевает свои перчатки и снова бьёт в стену, причём с той же определённой силой. На этот раз боли он почти не почувствовал. Вы скажите, перчатки смягчили энергию удара, а может силу... Так что же именно? Перчатки не могут уменьшить энергию удара (вообще они её уменьшают, но не значительно). Они уменьшают лишь силу удара, а она по 3-ему закону нашего Ньютона как раз равна силе, с которой стена отталкивает назад кулак боксёра. Именно эта сила нам и нужна. А за счёт чего перчатки уменьшили силу удара? За счёт того, что они «размазали» или продлили удар во времени. Перчатки увеличили время контакта кулака со стеной. Без них время контакта было на несколько тысячных долей секунды меньше, чем с ними. Но этих миллисекунд хватает, чтобы время контакта в перчатках было больше времени контакта без них в несколько раз. Пусть в 5 раз. Тогда в 5 раз слабее ударит по стене боксёр и в 5 раз меньше боли при этом испытает. Естественно, я говорю о средней силе контакта, ведь на самом деле силу удара сначала увеличивается, потом уменьшается. Выведем интуитивно формулу для вычисления силы удара. Чем больше скорость, с которой двигался кулак до столкновения, чем больше его масса и чем меньше время контакта его со стеной, тем больше будет среднее значение силы, с которой кулак ударяется о стену. Только что мы с вами вывели 2-ой закон Ньютона в общем виде.  Эта  формула выглядит так:

в числителе стоит разница между скоростью кулака до удара и после него. В нашем примере кулак потом остановился, значит, скорость V2 будет равна нулю. Из нашей формулы видно, что в бетонную стену бить больнее, чем в деревянную (ведь у деревянной стены время контакта больше, следовательно, знаменатель дроби больше и поэтому сила отдачи меньше), и что не следует бегать босиком по бетонному полу (ведь в этом случае нагрузка на коленный сустав в несколько раз выше, чем в случае, когда бегаешь по деревянному полу в обуви). Предостерегу: будете бегать босиком по бетону или кирпичу – износите свой коленный сустав и начнутся проблемы. Даже в тапках этого делать не следует. Лучше обувь с толстой подошвой. Это я заявляю вам из собственного жизненного опыта.

Возвращаясь к Ньютону и яблоку, оценим силу удара последнего. Падая с высота 3 метра, яблоко будет иметь скорость до удара порядка 8 метров в секунду. Пусть после удара оно отлетит в обратном направлении со скорость 2 метра в секунду (со знаком «–» раз в обратном направлении). И пусть время контакта – 0,004 секунды, то есть 4 миллисекунды. Это время можно измерять с помощью высокоскоростной камеры. Тогда по нашей формуле сила удара яблока составит 500 Ньютон, а это в 250 раз больше, чем сила притяжения яблока к Земле. Выглядит это неправдоподобно. Кажется, такая сила просто раздавит несчастного учёного. Но приняв тот факт, что сила эта действует на его голову лишь доли секунды, сказанное становится более реалистичным. Из всего этого можно сделать вывод: не сидите под яблонями.

Из вышесказанного следует: чем меньше время контакта в ударе, тем больше сила удара. Поэтому в автомобильных авариях везёт больше тем, кто сидит на задних сиденьях или у кого срабатывает подушка безопасности, ведь в этом случае они будут тормозить большее время и сила удара «размажется» во времени.

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Сила удара - импульс, скорость, техника и упражнения

Сила удара — импульс, скорость, техника и упражнения на взрывную силу для бойцов

Сила удара - импульс, скорость, техника и упражнения на взрывную силу для бойцов Сила удара — импульс, скорость, техника и упражнения на взрывную силу для бойцов

Выпуск снят в фитнес-клубе Лидер-Спорт

Организатор турнира по силе удара Панчер, мастер спорта по пауэрлифтингу, многократный чемпион и рекордсмен Петербурга по жиму лежа Павел Бадыров продолжает рассуждать о силе удара, скорости удара, а также показывает упражнения на взрывную силу для бойцов.

Удар

Удар — кратковременное взаимодействие тел, при котором происходит перераспределение кинетической энергии. Часто носит разрушительный для взаимодействующих тел характер. В физике под ударом понимают такой тип взаимодействия движущихся тел, при котором временем взаимодействия можно пренебречь.

Физическая абстракция

При ударе выполняется закон сохранения импульса и закон сохранения момента импульса, но обычно не выполняется закон сохранения механической энергии. Предполагается, что за время удара действием внешних сил можно пренебречь, тогда полный импульс тел при ударе сохраняется, в противном случае нужно учитывать импульс внешних сил. Часть энергии обычно уходит на нагрев тел и звук.

Результат столкновения двух тел можно полностью рассчитать, если известно их движение до удара и механическая энергия после удара. Обычно рассматривают либо абсолютно упругий удар, либо вводят коэффициент сохранения энергии k, как отношение кинетической энергии после удара к кинетической энергии до удара при ударе одного тела о неподвижную стенку, сделанную из материала другого тела. Таким образом, k является характеристикой материала, из которого изготовлены тела, и (предположительно) не зависит от остальных параметров тел (формы, скорости и т. п.).

Как понимать силу удара в килограммах

Импульс движущегося тела p=mV.

При торможении о препятствие этот импульс «гасится» импульсом силы сопротивления p=Ft (сила вообще не постоянная, но можно взять какое-то среднее значение).

Получаем, что F = mV / t — сила, с которой препятствие тормозит движущееся тело, и (по третьему закону Ньютона) движущееся тело действует на препятствие, т. е. сила удара:F = mV / t, где t — время удара.

Килограмм-сила — просто старая единица измерения — 1 кгс (или кГ) = 9,8 Н, т. е. это вес тела массой 1 кг.Для пересчёта достаточно силу в ньютонах разделить на ускорение свободного падения.

ЕЩЁ РАЗ О СИЛЕ УДАРА

Абсолютное большинство людей даже с высшим техническим образованием смутно представляют, что такое сила удара и от чего она может зависеть. Кто-то считает, что сила удара определяется импульсом или энергией, а кто-то – давлением. Одни путают сильные удары с ударами, приводящими к травмам, а другие считают, что силу удара надо измерять в единицах давления. Попробуем внести ясность в эту тему.

Сила удара, как и любая другая сила, измеряется в Ньютонах (Н) и килограмм-силах (кгс). Один Ньютон – это сила, благодаря которой тело массой 1 кг получает ускорение 1 м/с2. Одна кгс – это сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 g = 9,81 м/с2 (g – ускорение свободного падения). Поэтому 1 кгс = 9,81 Н. Вес тела массой m определяется силой притяжения Р, с которой он давит на опору: P = mg. Если масса Вашего тела 80 кг, то Ваш вес, определяемый силой тяжести или притяжением, P = 80 кгс. Но в просторечье говорят «мой вес 80 кг», и всем всё понятно. Поэтому часто о силе удара тоже говорят, что он составляет сколько-то кг, а подразумевается кгс.

Сила удара, в отличие от силы тяжести, достаточно кратковременна по времени. Форма ударного импульса (при простых столкновениях) колоколообразна и симметрична. В случае удара человека по мишени форма импульса не симметрична – она резко нарастает и относительно медленно и волнообразно падает. Общая длительность импульса определяется вложенной в удар массой, а время нарастания импульса определяется массой ударной конечности. Когда мы говорим о силе удара, мы всегда подразумеваем не среднее, а максимальное её значение в процессе соударения.

Бросим не очень сильно стакан в стенку, чтобы он разбился. Если он попал в ковёр, он может и не разбиться. Чтобы он разбился наверняка, надо увеличить силу броска, чтобы увеличить скорость стакана. В случае со стенкой – удар получился сильнее, так как стенка жёстче, и поэтому стакан разбился. Как мы видим, сила, действующая на стакан, оказалась зависящей не только от силы вашего броска, но также и от жёсткости места, куда попал стакан.

Так и удар человека. Только бросаем мы в мишень свою руку и часть тела, участвующую в ударе. Как показали исследования (см. «Физико-математическую модель удара»), часть тела, участвующая в ударе, на силу произведённого удара влияет мало, так как очень низка её скорость, хотя эта масса значительна (достигает половины массы тела). Но сила удара оказалась пропорциональна этой массе. Вывод простой: сила удара зависит от массы, участвующей в ударе, только косвенно, так как с помощью как раз этой массы происходит разгон нашей ударной конечности (руки или ноги) до максимальных скоростей. Также не забудьте, что импульс и энергия, сообщённая мишени при ударе, в основном (на 50–70%) определяется как раз именно этой массой.

Вернёмся к силе удара. Сила удара (F) в конечном счёте зависит от массы (m), размеров (S) и скорости (v) ударной конечности, а также от массы (M) и жёсткости (K) мишени. Основная формула силы удара по упругой мишени:

Из формулы видно, что чем легче мишень (мешок), тем меньше сила удара. Для мешка весом 20 кг по сравнению с мешком 100 кг сила удара уменьшается только на 10%. Но для мешков 6–8 кг сила удара уже падает на 25–30%. Понятно, что, ударив по воздушному шарику, какой-либо значительной величины мы вообще не получим.

Следующую информацию Вам придётся в основном принять на веру.

1. Прямой удар – не самый сильный из ударов, хотя и требует хорошей техники исполнения и особенно чувства дистанции. Хотя есть спортсмены, которые не умеют бить боковой, зато, как правило, прямой удар у них очень силён.

2. Сила бокового удара за счёт скорости ударной конечности всегда выше, чем прямого. Причём при поставленном ударе эта разница достигает 30–50%. Поэтому боковые удары, как правило, самые нокаутирующие.

3. Удар наотмашь (типа бэкфиста с разворотом) – самый лёгкий по технике исполнения и не требующий хорошей физической подготовки, практически самый сильный среди ударов рукой, особенно если ударяющий находится в хорошей физической форме. Только надо понимать, что его сила определяется большой контактной поверхностью, что легко достижимо на мягком мешке, а в реальном бою по той же причине при нанесении ударов по жёсткой сложной поверхности площадь контакта сильно уменьшается, сила удара резко падает, и он оказывается мало эффективным. Поэтому в бою требует ещё высокой точности, что совсем не просто реализовать.

Ещё раз подчеркнем, что удары рассмотрены с позиции силы, причём по мягкому и большому мешку, а не по величине наносимых повреждений.

Снарядные перчатки ослабляют удары на 3–7%.

Перчатки, используемые для соревнований, ослабляют удары на 15–25%.

Для ориентира результаты измерений силы поставленных ударов должны быть следующими:

– Для весовой категории 50–60 кг: прямой – 200–300 кг, боковой – 300–450 кг.

– Для весовой категории 60–70 кг: прямой – 250–350 кг, боковой – 350–550 кг.

– Для весовой категории 70–80 кг: прямой – 300–400 кг, боковой – 400–650 кг.

– Для весовой категории 80–90 кг и выше: прямой – 350–500 кг, боковой – 500–800 кг.

Возможно вас заинтересует и это: Как тренировать силу удара — отработка и постановка ударов руками

На этом все, ставьте лайки, делайте репосты — желаю вам успехов в ваших тренировках!

#уроки_бокса

boxinggu.ru

Физико-математическая модель удара

В испытательной лаборатории при предприятии, выпускающем силомеры, в процессе длительных экспериментальных и научных изысканий была создана физико-математическая модель удара человека по упругой мишени. С помощью этой модели можно точно описать и понять весь процесс соударения и объяснить форму ударного импульса.

В качестве модели бьющего человека берется система трех тел, летящих друг за другом и имеющих между собой упругую связь K1 иK2. Первое тело массойm– это кисть с предплечьем (до локтевого сустава) или стопа с голенью. Второе тело массойm1 – это плечо или бедро. Третье тело массойm2 – это часть массы туловища, участвующая в ударе. В момент удара силой мышц человека создается жесткая упругая связьK2, благодаря которой медленная, но относительно большая массаm2 поможет сначала разогнать до максимальных скоростей бьющую конечность, а затем и примет непосредственное участие в ударе, передавая свой импульс и энергию мишени.

Рис. 1. Модель человека, бьющего по упругому мешку.

В зависимости от жесткости связи K1 появляются два варианта развития событий, которые определяют два типа ударов в боксе – прямой и боковой.

Упругую поверхность мишени можно представить как покрытие, состоящее из множества пружинок жесткостью K0. Тогда закон Гука при площади ударной поверхностиSпримет вид:

F = nK0X = SXK0/S0 = SXK = KSX

Здесь n– количество пружинок на площадиS;S0 – площадь, занимаемая одной пружинкой;X– величина деформации;K=K0/S0 – жесткость на единицу площади (удельная жесткость поверхности). Известно, что столкновение тела массойmс упругой стенкой можно описать дифференциальным уравнением гармонических колебаний

В случае столкновения двух тел массами mиMуравнение примет вид:

или, в общем виде,

где

Решение этого уравнения при заданных начальных условиях (при t= 0,dX/dt=v) известно:

X= (v/)sin(t).

Максимальное значение F(сила удара) в этом случае будет равна

Fmax=KSXmax=KSv/,

а время соударения T= /. Получаем две важные формулы:

Замечание. формулы (1) и (2) получены для идеального случая, когда ударная воронка на поверхности мишени имеет цилиндрическую форму. Однако на практике ударная воронка имеет более сложные формы. Ввиду этого формула (1) для расчета силы удара имеет вид

Величина Cизменяется от 0 (всегда больше нуля) до 1, и в случае с идеальной цилиндрической воронкой равна 1. Для других форм воронок она может быть вычислена исходя из того, что приM>>mв момент возникновения максимальной силы удара потенциальная энергия всех сжатых пружин воронки (она рассчитывается как сумма потенциальных энергий всех пружин, каждая из которых сжимается по-разному в зависимости от формы ударного тела) равна исходной кинетической энергии ударного тела. Отсюда можно найти максимальную глубину воронки, а затем и суммарную силу (как сумму сил сжатия всех пружин). КоэффициентCпри этом стоит в подкоренном выражении, как в формуле (1a). Так, например, рассчитано, что для воронки в форме правильного конусаC= 2/3, для правильного полушараC= 8/9. Учитывая, что эта величина стоит под корнем, можно утверждать, что форма воронки сказывается на силе удара не столь значительно. Поэтому дальнейшие рассуждения для простоты продолжим для идеальной цилиндрической ударной воронки.

Перемножая формулы (1) и (2), получаем третье соотношение:

(3)

или

где Р – импульс мешка при упругом столкновении:

P= 2FmaxT/(4)

Разделив друг на друга формулы (1) и (2), получим еще одно соотношение:

Fmax=KSTv/(5)

Формула (1) объясняет, что сила удара зависит от скорости ударной конечности, ее размеров и массы, а также от массы и жесткости мешка.

Если M>5m, то для всех мешков массой от 5mдо бесконечности сила удара не изменится более чем на 10% (при одинаковых параметрах ударной конечности). При изменении жесткости мешка в пределах 20% сила удара меняется не более чем на 10%. При увеличении жесткости мешка более чем на 20% существенно возрастает вероятность травматизма при ударах рукой. Для ударов ногой жесткость мешка можно поднять на 50–70%. В этом случае сила удара возрастает на 25–30%. В зависимости от весовой категории спортсмена сила удара за счет размеров и массы ударной конечности может различаться более чем в 2 раза.

С помощью формулы (2), измеряя время соударения, можно вычислить жесткость мешка KSи его удельную жесткостьK.

По формуле (5), зная силу удара, время соударения и жесткость мешка, можно оценить скорость ударной конечности в момент удара. Скорость ударной конечности можно также определить и из формулы (3), зная импульс мешка (силу удара и время соударения), его массу и массу ударной конечности.

Рассмотрим форму ударного импульса бокового и прямого удара профессионала (ряд 1, 2) и любителя (ряд 3, 4):

Рис. 2. Формы ударных импульсов для различных ударов и спортсменов.

Разложим графически боковой и прямой удар боксера на составляющие, чтобы оценить вклад каждого тела в удар. Получим следующие графики:

Рис. 3. Разложение на составляющие бокового удара профессионального боксера.

Рис. 4. Разложение на составляющие прямого удара профессионального боксера.

Из графиков ударов и вышеприведенных формул можно сделать следующие выводы:

1. Время нарастания удара tопределяется только массами первого и второго тела и жесткостью связи между ними. Третье тело наtвлиять не может.

2. При прямом ударе профессионала время нарастания удара tмаксимально и составляет примерно 10 мс. Это означает присутствие жесткой связи между первым и вторым телом в момент удара. Первое и второе тело ведут себя как единое целое массой (m+m1). Времяtмаксимально.

3. При боковом ударе упругая связь между первым и вторым телом становится значительно слабее, и сила удара на 80% определяется ударом первого тела. При этом время нарастания удара tуменьшается в полтора раза (так какmиm1 примерно равны). Так как упругость связи между первым и вторым телом становится сравнима с упругостью мешка, на графике ударного импульса наблюдается картина затухающих биений.

4. Зная из графика время нарастания удара, можно оценить удельную жесткость мешка:

При массе руки m= 2 кг, площади ударной поверхности кулакаS= 40–45 см2 и времени соударения Т = 2t= 0,012 с (t= 6 мс – время нарастания удара) значениеKсоставляет 3000 кг/(с2•см2).

5. У профессионала скорость кулака при боковом ударе более чем в два раза выше, чем при прямом. Так как, согласно формуле (3),

то, учитывая вклад в силу каждого тела, получаем в случае прямого удара v= 5,5 м/с, а при боковом ударе –v= 12 м/с.

6. Вклад третьего тела в значение максимальной силы удара незначителен – 10–15%. Однако велик его вклад в импульс и в энергию удара: вклад в импульс – до 50% при боковом ударе и до 100% при прямом. Соответственно, прирост энергии удара за счет третьего тела увеличивается при боковом ударе более чем в два раза и более чем в три раза при прямом.

Анализируя видео-ролик на странице «Тренажер в действии», также легко понять, что сила удара пропорциональна общему времени соударения (для конкретного вида ударов). Но время соударения пропорционально ударной массе. Отсюда вывод – максимальную скорость ударяющей конечности, которая определит рекордную силу удара, можно получить, только подключив при ударе как можно большую массу тела.

7. Из графиков видно, что при боковом ударе из-за слабой связи K1 вклад третьего тела в импульс и энергию удара существенно ниже, чем при прямом, но все это с успехом компенсируется вторым телом. Импульс же, сообщенный мешку при боковом ударе первым телом, практически оказался равным импульсу от тела, образованного первым и вторым при прямом ударе. Таким образом, максимальные значения импульса и энергии прямых и боковых ударов отличаются несущественно.

8. Зная зависимость времени соударения от ударной массы, можно оценить массу третьего тела, участвующего в ударе. При общем времени соударения 40 мс это будет примерно 28 кг. А общая задействованная при ударах рукой масса в данном случае составляет не менее 32 кг (50% массы спортсмена).

9. Анализируя удары, видно, что прямой и боковые удары любителя совсем мало отличается друг от друга. Они как бы занимают промежуточные значения между правильными прямым и боковым ударами профессионала. При этом у любителей легких весовых категорий прямые и боковые удары смещены в сторону правильного бокового удара (недостаточно жесткости при нанесении прямых ударов), а у любителей средней весовой категории наблюдается смещение в сторону прямого удара (избыточная жесткость при нанесении боковых ударов).

10. Оказалось, что скорость нарастания удара (она пропорциональна силе удара и скорости ударной конечности) сильно зависит от типа удара и его правильности. Поэтому контролировать правильность удара проще всего, анализируя время нарастания ударного импульса, так как оно не зависит от скорости и силы удара.

Если выводить на индикацию само время нарастания удара, то для правильных боковых ударов оно должно быть минимально, а для правильных прямых наоборот максимально. Различие это должно составлять 40–60%.

studfiles.net

Чем мы рискуем, не пристегиваясь ремнями безопасности

– ВЫ КОГДА-НИБУДЬ падали со стула? – спросили меня в лаборатории “Volvo”.

– Однажды, когда ножка подломилась…

– Надеюсь, было не очень больно?

– Нет, но крайне неприятно.

– А если встать на стул ногами и упасть на пол плашмя? Что будет, как вы полагаете?

– Ничего хорошего. Лучше даже не думать об этом.

– А мы рассчитали последствия: вы ударитесь лицом о пол с такой же силой, как стукнулись бы о ветровое стекло, руль или приборную панель машины при лобовом столкновении на скорости 25 км/ч. Неприятно? Но этого легко избежать, если пристегиваться ремнями безопасности…

Вот такая наглядная арифметика. Вольвовцы перевели удары на разных скоростях “в стулья”. Таким образом, у них получилось, что если 25 км/ч соответствует одному стулу, то 40 км/ч – уже девяти. Представляете себе эффект от падения с такой пирамиды?

Все результаты расчетов мы свели в таблицу, для удобства указав эквивалентную высоту падения не в стульях, а в метрах. Обратите внимание, что удар при ДТП на скорости 100 км/ч будет в точности такой же, как при падении на землю с крыши 12-этажного дома!

Понятно, что в этом случае уже ничто не спасет. Но ведь на меньших скоростях человек может выставить вперед руки и тем самым смягчить удар?

– Нет, не получится, – утверждают специалисты. – Сил не хватит!

Для того чтобы понять, почему их не хватит, придется вспомнить школьный курс физики. Не пугайтесь – в минимальном объеме. Масса тела, как известно, величина постоянная. А вот вес – может меняться. Например, принято считать, что человек средней комплекции весит около 70 кг. На самом деле это значит, что масса его тела составляет 70 кг. В состоянии покоя масса равна весу. Но в нашем случае при ударе автомобиля о препятствие находящемуся в машине человеку будет придано значительное отрицательное ускорение (иными словами – замедление), и его вес изменится. Он составит произведение массы на ускорение.

Впрочем, можно не забивать голову законами физики и не искать калькулятор. Специалисты все уже рассчитали. При ударе на скорости 10 км/ч вес 70-килограммового человека возрастет почти до… тонны. Если быть точным, то до 982 кг. Не великовата ли нагрузка на руки? Если же скорость движения вырастет до 40 км/ч, то вес тела при ударе составит 2.453 кг (см. таблицу). Две с половиной тонны руки точно не выдержат…

Кстати, именно поэтому эксперты категорически запрещают в машине держать детей на руках. Масса годовалого ребенка составляет 10-12 кг (это норма). А при лобовом столкновении на 40 км/ч его вес увеличится… в 35 раз. Согласитесь: 350-420 кг ни одна мама в руках не удержит.

 

Скорость автомобиля при ударе (км/ч) Эквивалентная высота падения (м) Вес человека в момент

 

удара (кг)

10 0,39 982,04
25 2,46 1.748,6
40 6,30 2.453,6
55 11,91 3.154,7
70 19,29 3.780,9
85 28,44 4.349,4
100 39,37 4.861,1

 

ИСТОРИЧЕСКИЙ ФАКТ

ПОЧТИ полвека назад – в 1959 году Нильс Болен, сотрудник отдела безопасности компании “Volvo”, изобрел трехточечные привязные ремни. В следующем году они уже появились на конвейере. Ими стала оснащаться модель “Volvo Amazon” (на фото), ставшая первым в мире автомобилем, серийно оборудованным этим средством безопасности. Потом ремни появились на “Volvo PV544”, а чуть позже их взяли на вооружение и другие автопроизводители.

Вклад компании “Volvo” в дело пассивной безопасности был признан столь важным, что в 1985 году патентное бюро Западной Германии назвало автомобильные привязные ремни одним из восьми самых ценных для человечества изобретений, сделанных за последние 100 лет.

Поначалу ремнями оборудовались только места водителя и переднего пассажира. На задних сиденьях они появились лишь в 1967 году, а еще через два года стандартом (и спереди, и сзади) стали инерционные ремни с катушками, фиксирующимися при столкновении.

Кирилл САЗОНОВ Автор Кирилл САЗОНОВ Издание Клаксон №12 2007 год Фото фото “Volvo”

www.motorpage.ru

Как высчитать силу удара зная кинетическую энергию?

Кинетическая энергия чего? Предположим, что кулака. Сила удара - это что? Если разрушающее воздействие удара, то его обычно и меряют в переданной кинетической энергии. Если же интересует механическая сила (которая в ньютонах) , с которой кулак давит на цель в момент удара, то это сильно зависит от упругих свойств кулака и цели. Если оценивать грубо и считать кулак абсолютно жестким, то средняя механическая сила зависит от глубины, на которую кулак сминает цель: поглощенная кинетическая энергия будет равна произведению средней мех. силы на "расстояние проминания".

Тебе здесь нужна не кинетическая энергия а 2 закон Ньютона формула которого F=m*a где а-ускорение, m- масса руки, f-сила; зная массу и скорость можно вычислить ускорение a=v/t где v-скорость, а t время, подставишь значения посчитаешь получишь силу удара в ньютонах разделишь на 100, получишь в килограммах.

легче действительно через второй закон ньютона, но и через кинетическую энергию можно. Вот как: 1)знаем кинетическую энергию и знаем массу (кулака) , считаем скорость кулака по формуле V = sqrt(2*Eк/m) 2)знаем скорость кулака и массу, считаем импульс кулака P = m*V 3)После удара импульс кулака равен 0. Елси известно время удара - допустим t, то F*t=m*V F = m*V/t - сила удара

touch.otvet.mail.ru

Как рассчитать силу удара

Многих начинающих спортсменов интересует вопрос: как определить силу удара боксера, например, по груше? Сила удара, как и любая другая сила подчиняется физическим законам и зависит от нескольких величин.

Инструкция

  • Чтобы определить силу удара кулаком или иным любым предметом, нужно знать следующие значения: массу ударяющего предмета, время контакта, скорость движения ударяющего предмета. Чем больше та скорость, с которой кулак или иной предмет двигался до столкновения, чем больше его масса и чем короче время контакта его с тем препятствием, на который он натолкнулся и, тем больше будет то среднее значение силы, с которой предмет нанесет удар.
  • По второму закону Ньютона, формула определения силы удара будет выглядеть следующим образом: F = m (v1 – v2) / (t1 – t2), где m – это масса ударяющего предмета, v1 и v2 – это скорость в момент начала удара и после него, а t1 и t2 – это время, которое было затрачено на контакт. Из формулы видно, что чем больше времени занимает удар, тем он слабее. Именно поэтому боксеры на тренировках и соревнованиях надевают мягкие перчатки. Они продлевают время контакта с противником и тем самым смягчают удар. Так же видно, что на силу удара сильно влияет скорость. Чем быстрее летит кулак, тем сильнее будет удар. Поэтому на тренировках спортсмены не только наращивают мышечную массу, но и учатся быстро двигаться.
  • Если речь идет о вертикальном ударе, то есть о силе удара при падении предмета с какой-либо высоты (вспомним Ньютона и яблоко), то для определения силы нужно знать высоту, которую пролетело тело, ускорение свободного падения (оно равно примерно 10 м/с2) и его массу. То есть яблоко массой примерно 200 граммов, пролетевшее три метра и набравшее скорость около 8м/с, соприкоснется с землей в течение 4 миллисекунд. При этом сила удара составит примерно 500 Н. Это достаточно большая величина, но учитывая, что контакт был очень коротким, вред такая сила нанести не может.
  • Поскольку для любого удара верно - чем больше время, тем меньше сила удара - при поездках в автомобиле пользуйтесь ремнями и подушками безопасности. Они затягивают время удара, а значит, смягчают его силу. Именно поэтому в случае аварии они могут спасти вам жизнь.

completerepair.ru

Как развить силу удара. Часть 2

Несокрушимая комбинация

Как мы уже упоминали ранее, быстрота есть мера того, как быстро вы движетесь, в то время как скорость – это не только мера быстроты движения, но и указатель направления движения. Ускорение по определению – это скорость изменения скорости.

В боевых искусствах, чем быстрее вы можете ускориться в том направлении, в котором нанесите уда рукой или ногой, тем большей мощностью будет в результате обладать удар. Это можно объяснить, используя простое уравнение:

Сила = масса х ускорение

Разберём простой пример, пусть нам известно, что сила равна 1000, а масса равна 10, спрашивается, чему же равно ускорение? Воспользуемся уравнением: 1000=10 х ускорение, следовательно, ускорение равно 100. Попробуем теперь ту же силу разделить на большую массу – ускорение получится меньше: 1000=100 х ускорение, и будет равно 10. Если оба сомножителя, масса и ускорение, велики, тогда сила будет ещё больше. Теперь мы понимаем, почему мощность возрастает при увеличении скорости и массы, и почему в полноконтактных рукопашных единоборствах, таких как бокс или кикбоксинг введена градация по весовым категориям.

Однако если тело массивно, то у него будет большая инерция (сопротивление изменению движения). Массивному телу, если оно разогналось, труднее остановиться, поэтому легковеса остановить проще, чем тяжеловеса, зато тяжеловесу труднее будет разгоняться.

Скорость передаётся в мощь удара. Чем скорость выше и чем больше ускорение, тем больше сила удара. Тут, как вы понимаете, есть широкое поле для компромиссов.

 

Результирующая сила

Мощь удара зависит не только от силы, которая в него вложена, но также и от направления. Чтобы потрясти противника как можно сильнее, мы должны постараться нанести удар так, чтобы сумма всех векторов была бы максимально возможной, и чтобы эта сумма, которая также есть вектор, была направлена в выбранном направлении удара. Вектор – объект особый, он характеризуется не только величиной (длиной) силы, но и направлением опять же силы, и в символическом виде его представляют стрелкой. При нанесении удара рукой, который направлен прямо вперёд, и при том, что весь вес вы вложили в этот удар, результирующая сила будет иметь то же направление, что и удар. Однако если вы наносите удар рукой вперёд, а сами в это время делаете шаг назад, то удар много потеряет в своей мощи, поскольку результирующая в этом случае складывается из таких двух векторов, которые направлены в противоположные стороны: один вперёд, а другой назад.

Чтобы рассчитать величину силы, нужно сложить вектора всех сил, которые вы развили в этом направлении, и вычесть те, которые смотрят в противоположную сторону. Тот вектор, который останется в результате всех этих сложений-вычитаний и будет называться результирующим, в данном случае, результирующей силой. Когда два вектора или большее их количество направлены по-разному, то результирующая сила как бы расщепляется по этим разным направлениям, поскольку образующие её векторные составляющие не выстроены вдоль направления результирующей. Поэтому максимальной силы мы не получим.

 

Вращение кулаком

Силу и точность удара рукой можно также увеличить. Если перед ударом провести вращение кулаком, чтобы он занят горизонтальное положение. Тогда ваша рука, действуя словно сверло, пробьёт защиту противника и сможет попасть по небольшой и хорошо защищаемой цели. Поскольку точка, находящаяся в самой середине вращающейся системы, во вращении не участвует, то сила оказывается сфокусированной на очень маленькой площади.

Вращение следует начинать ступнёй, бедром и, наконец, плечом. Тогда продолжение вращения рукой и кулаком будет смотреться естественно. Но помните: если вы начнёте вращение кулаком слишком рано, то непременно поднимете свой локоть ещё до удара. При такой постановки руки удар выйдет размашистым, и свой вес вложить в него вам не удастся, понятно, что результатом будет потеря мощности.

Кроме вышесказанного, дополнительным аспектом вращающего момента является то, что при грамотном его использовании вы сможете меньшей силой навредить противнику больше, сохраняя при этом свои силы.

 

Итак, сделаем вывод и назовём уже известные нам способы увеличения мощности ударов:

•  Вкладываем в удар вес своего тела (если удар продолжает движение всего тела, то бьющий сможет вложить в удар значительную силу).

•  Придаём каждому удару максимальное ускорение (сила удара будет тем больше, чем большую скорость удастся набрать на имеющемся расстоянии).

•  Используем экономичные удары (чем меньше времени затрачено на приведение удара к цели, тем более скоростным он будет). Избегаем пустых движений.

•  Учимся расслабляться (напряжение мышц сдерживает скорость и мешает нам вложить всю мощь в удар по выбранной цели).

•  Раз начали комбинацию, то доводим её до конца (на продолжение приёма потребуется гораздо меньше энергии, чем на его остановку и возобновление или на начало новой комбинации).

•  Выполняем удары в такой комбинации, когда один удар естественно переходит в следующий (избегаем расщепления результирующей, используя правильную механику движения тела).

•  Используем вращательные движения для придания дополнительного ускорения своим ударам (создание дополнительной возможности для увеличения скорости удара, а следовательно и его мощности; а также уменьшение энергетических затрат на проведение приёма требуемой мощности).

Мартина Спрэг «Мощность, скорость, равновесие в боевой практике»,
12.02.2006г

www.master-karate.ru