Kategorie

archiwum (2) fizyka (66) fotografie (42) głupie (5) historia (40) inne (70) karate (94) kata (37) książki (19) multimedia (110) nie wiem już co (8) obozy (18) recenzje (9) rycerka (21) samoobrona (6) seminaria (17) sponsorzy (2) sport (26) technika (81) trening (222) turnieje (17) virtualny sensei (2) ważne (128) wiedza (134) zapisy (9)

sobota, 30 stycznia 2010

Gdzie ta Bohema?



Na premierze spektaklu muzycznego “Gdzie ta bohema - piosenki Jonasza Kofty"w wykonaniu grupy wokalnej GOK w Chybiu mieliśmy swojego człowieka. Swoją nienaganną i wyprostowaną postawą, wytrenowanym w pocie czoła na treningach klubowych ciałem... służył śpiewającym Paniom nasz Michał ;-)

Znowu śnieg...

niedziela, 24 stycznia 2010

II zasada dynamiki w technice uderzenia.

Znalazłem w swoich zbiorach dawny artykuł mojego przyjaciela o zastosowaniu fizyki w uderzeniach karate. Zamieszczam go tutaj i mam nadzieję, że autor nie będzie miał pretensji.

Zdjęcie ze strony Discovermagazine.com


W najprostszym ujęciu 2 zasada dynamiki Newtona mówi, że:

F = m*a (1)

gdzie F jest wektorem siły, m masą, natomiast a wektorem przyspieszenia. O ile zrozumienie czym jest masa w odniesieniu do uderzającej pięści jest proste, to jak rozumieć przyspieszenie, skoro pięść posiada w chwili kontaktu tylko prędkość? Siła generuje się właśnie w momencie kontaktu. To uderzone ciało daziała na obiekt uderzający z siłą reakcji powodując opóźnienie (przyspieszenie skierowane przeciwnie do ruchu). Niestety wartość tej siły zależy od ciała uderzonego, a więc nie można powiedzieć, że karateka, bokser czy ktokolwiek inny ma taką czy inną siłę uderzenia.
Aby zilustrować to zagadnienie można rozważyć wagę, na którą spada ciało o masie m. Waga reaguje oczywiście na nacisk poprzez sprężynę. Wychylenie wskazówki jest wprost proporcjonalne do siły jaka działa na wagę (pomińmy notację wektorową zakładając, że wszystkie wektory mają ten sam kierunek pionowy):

F=k*x (2)

gdzie F jest siłą, która dla ciała spoczywającego na wadze wynosi F=m g (g-przyspieszenie grawitacyjne), k jest współczynnikiem sprężystości, a x wychyleniem wskazówki (ugięciem sprężyny wagi). Jeżeli ciało o masie m spadnie z wysokości h to sprężyna ugnie się zgodnie z zasadą zachowania energii (zakładamy, że x jest dużo mniejsze od h:

(1/2) *k*x^2 = m*g*h (3)

Maksymalne wychylenie wskazówki będzie wskazywać masę (po wstawieniu wzoru 2 do 3 i przekształceniu):

M=F/g= sqrt(2*m*k*h)/g (4)

Na przykład, jeżeli waga ugina się o milimetr przy dziesięciu kliogramach to wówczas obiekt o masie kilograma zrzucony z wysokości 1 metra będzie "ważył" ok. 150 kilogramów. Ze wzoru (4) wynika, iż im mniej sprężysta jest waga (tzn. większe k) tym większa siła jest generowana (większe M). Jest to również powód, dla którego mniej sprężyste ciała łamią się łatwiej.

Skoro siła nie jest dobrą miarą efektu gdy pięść jeszcze nie dotarła do celu to co nim jest? Należy zwrócić uwagę, że ugięcie wagi wyliczyliśmy z prawa zachowania energii. Nie zawsze energia mechaniczna jest zachowana (w przeciwieństwie do całkowitej), niemniej jednak to właśnie energia kinetyczna ciała uderzającego jest dobrym miernikiem efektu destrukcyjnego. Energia ta wyraża się wzorem:

Ek = (m*v^2)/2 (5)

gdzie v jest prędkością. Często bywa, że Ek określa się mianem siły uderzenia (jest tak nawet w pewnym podręczniku medycyny sądowej w rozdziale o uderzeniach ciężkimi przedmiotami). W tym kontekście najlepszą z punktu widzenia efektywności jest sytuacja, kiedy powodujemy deformację uderzanego ciała, a nie jego przesunięcie. Wówczas spożytkujemy całą energię kinetyczną na zniszczenie celu. I tak dzieje się głównie w przypadku uderzeń i kopnięć w korpus, gdyż masa/bezwładność przedmiotu uderzanego jest znaczna. Jednakże zupełnie inaczej ma się sytuacja w czasie uderzeń w głowę. Tu z kolei pożądany inny efekt, gdyż utrata przytomności następuje w przypadku odrzutu czyli ruchu. Wtedy decydującą i istotną dla analizy wielkością fizyczną jest pęd p:

p= m*v (6)

Im większy pęd uzyska ciało uderzane (głowa) tym większe przyspieszenia podczas odrzutu tejże głowy (co można pokazać prostym przeliczeniem) i tym większe prawdopodobieństwo zakończenia walki.

Ostatnim elementem, który komplikuje sprawę jest fakt, iż pięść jest połączona z ciałem i dla maksymalizacji efektu należy to wykorzystać. O ile prędkość pięści może być duża, rzędu ok. 10 [m/s], masa jest stosunkowo niewielka, bo rzędu kilograma. Energia kinetyczna to około 50 [kg m^2/s^2]. Dla porównania, energia kinetyczna pocisku o masie ok. 20 [g] wystrzelonego z pistoletu z prędkością powiedzmy 500 [m/s], to 2500 [kg m^2/s^2]. Gdyby jednak udało się efektywną masę pięści zwiększyć do 50 [kg] to energia byłaby taka jak energia wspomnianego pocisku. Choć nie znaczy to, że efekt byłby taki sam to jednak "gra jest warta świeczki". Niestety, określenie o ile wzrasta masa efektywna pięści jeśli poprzeć ją ruchem ciała jest stosunkowo trudne i jest związane z modelowaniem procesu uderzenia.

Podsumowując ten wstęp do rozważań o fizyce w karate można zauważyć, że nie należy bezpośrednio stosować drugiej zasady dynamiki do określania jak należy uderzać, aby efekt był największy. Można oczywiście zapostulować model procesu uderzania i wówczas druga zasada dynamiki okaże się pomocna. Łatwiej jednak, mówiąc o poruszającej się pięści posłużyć się jej pędem i energią, których maksymalizacja jest celem ćwiczenia uderzeń w powietrze.

/grudzień 2001/
k

piątek, 22 stycznia 2010

Nowa książka...

Ukazała się książka Andrzeja Zarzecznego o Karate Tradycyjnym. Wreszcie jest publikacja, która traktuje o tradycyjnym podejściu do karate i o takich właśnie metodach szkoleniowych.

Książka wydana jak na mój gust bardziej po amerykańsku, ale szata graficzna i pomysły edycyjne powodują, że jest interesująca w odbiorze (za jednym zamachem kupiłem też "Aikido Nishio" i "Brazylijskie JJ" z tego samego wydawnictwa).
Książka jest raczej dla początkujących i uznaję ją za jaskółkę, która wywoła falę profesjonalnych publikacji o karate tradycyjnym. Gdyby ta pozycja miała jeszcze dodatkowych 200 stron i traktowała temat tak jak kiedyś książki Jerzego Miłkowskiego, byłaby warta "każdych" pieniędzy. Wartość merytoryczną raczej niech każdy oceni sam według uznania, ale pewnie warto ją mieć bo jest o nas ...

Zastanawia mnie jednak fakt, że ilekroć jest mowa o technikach karate, np. w kontekście ich skuteczności zawsze jest pomijana i lekceważona kwestia prawideł fizycznych, które tymi technikami żądzą. Wiadomo, że sama znajomość fizycznych aspektów ruchu nie daje żadnej gwarancji skuteczności, ale z kolei wiedza o nich podnosi efektywność stosowania. No i tutaj autor jako jeden z nielicznych postarał się o kilka zdań analizy. Dotychczasowe próby ujęcia tego tematu od strony praw fizyki (pomijając prace bezsensowne) można policzyć na palcach jednej ręki. Najciekawsze zostały napisane przez profesora Ingbera, a w Polsce na uwagę zasługuje pozycja Fechnera i Rucińskeigo.

W "Karate Tradycyjnym" Andrzej Zarzeczny zwraca uwagę na różnice w kopnięciach typu keage i kekomi z racji zastosowania różnego rodzaju ruchów nogi w każdej z wersji. Jest kilka innych technik, nie tylko nożnych, które mogą występować w obu wersjach, ale też rozróżnianie sposobu wykonania dla niektórych jest czynione bez większego sensu. Autor dowodzi, że kekomi z racji dłuższego kontaktu z ciałem przeciwnika generuje większą siłę i przekazuje więcej energii do celu niż keage, które z racji smagnięcia ma być słabsze. Jeśli autor miał na myśli fakt, że keage w technikach wznoszących (yokokeage) lub ręcznych (uchi) może nie zdążyć dotknąć celu i nie przekazać energii to miał oczywistą rację. Ale wtedy przecież technika jest zwyczajnie wykonana źle i nie ma co jej rozważać pod tym kątem.
2 zasada dynamiki dowodzi w ogólnej postaci, że F=dp/dt czyli wygenerowana siła podczas uderzenia jest tym większa, im większa zmiana pędu dp zajdzie lub im krócej (mała wartość dt) będzie ta zmiana generowana. Wobec tego założenie, że krótszy czas kontaktu -tym gorzej, jest złe i prowadzi do niewłaściwych wniosków. Jest zatem dokładnie odwrotnie. Należy zauważyć, że różnica w efektywności i zastosowaniu techniki np. yoko geri bierze się z użytej trajektorii, która determinuje wykorzystanie większej lub mniejszej masy ciała czyli z tego, że podczas ruchu w bok (kekomi) można technikę poprzeć masą całego ciała, natomiast masowy (podudzie) przyczynek do energii kinetycznej (w keage) jest niewielki i stąd mała możliwość jej przekazania podczas kontaktu.

c.d.n

k