Калкулатор за сила на удара - Изчисляване на ударна мощ (Безплатно)

Калкулаторът за силата на удара изчислява силата на удар с юмрук в нютони въз основа на телесната маса и скоростта на удара на даден човек. Той прилага теоремата за импулса и количеството движение — стандартен физичен метод за оценяване на ударни сили от количеството движение и времето на контакт.

Как се изчислява силата на удар с юмрук

Калкулаторът разглежда удара с юмрук като движение на маса, която спира за кратко време. Теоремата за импулса и количеството движение гласи, че силата на удара е равна на промяната в количеството движение, разделена на времето, през което трае ударът:

F = (m_effective × v) / t

• F е силата на удара с юмрук, в нютони (N)
• m_effective е ефективната маса зад удара, в килограми
• v е скоростта на удара с юмрук, в метри в секунда
• t е времето на контакт — краткият момент, през който юмрукът и целта се допират

Не цялата телесна маса на човека се привежда в движение при удар с юмрук, затова калкулаторът използва „ефективна маса“ вместо общата телесна маса. Той задава ефективната маса на 4,14% от телесната маса. Тази стойност е получена от биомеханично изследване от 2005 г. на седем олимпийски боксьори, в което е измерена средна ефективна маса на удара от 2,9 kg. Разделянето на 2,9 kg на референтна телесна маса от 70 kg дава 4,14% — дела, който калкулаторът прилага към всяка въведена телесна маса.

Времето на контакт е фиксирано на 0,0077 секунди, или 7,7 милисекунди. Тази стойност е избрана така, че формулата да възпроизвежда измерената в същото изследване средна пикова сила от 3427 Н при средна скорост на удара от 9,14 m/s.

Дължината на ръката е един от трите входни параметъра на калкулатора, но не присъства в горната формула. Калкулаторът изисква дължина на ръката само за да провери дали е въведено положително число. Промяната на дължината на ръката при непроменени маса и скорост не променя изчислената сила.

Формула за силата на удара с юмрук

F = (0,0414 × m_body × v) / 0,0077

Тук m_body е общата телесна маса в килограми, а v е скоростта на удара в метри в секунда. Ако масата или скоростта са въведени във фунтове или мили в час, калкулаторът първо ги преобразува в килограми и метри в секунда, а след това показва резултата в нютони.

Пример с решение

Човек с маса 70 kg нанася удар с юмрук със скорост 10 m/s.

1. Ефективна маса: 70 × 0,0414 = 2,898 kg
2. Сила на удара: (2,898 × 10) ÷ 0,0077 ≈ 3763,64 Н

Калкулаторът показва 3763,64 Н за тези входни данни. Той би показал същия резултат при дължина на ръката 50 cm или 90 cm, тъй като дължината на ръката не участва в изчислението.

Как скоростта на удара с юмрук влияе върху резултата

В тази формула силата нараства правопропорционално на скоростта. Удвояването на скоростта на удара удвоява изчислената сила. За примера с 70 kg по-горе скорост от 5 m/s дава приблизително 1881,82 Н, а скорост от 10 m/s дава приблизително 3763,64 Н — точно два пъти повече.

Използване на калкулатора

Изберете метрични единици (килограми, метри в секунда, сантиметри) или имперски единици (фунтове, мили в час, инчове). Въведете телесна маса, скорост на удара с юмрук и дължина на ръката. Калкулаторът преобразува имперските входни данни в метрични вътрешно и винаги показва резултата в нютони.

Как това се сравнява с измерени удари

Изследването, на което се основават константите на калкулатора, измерва седем олимпийски боксьори, нанасящи удари по инструментална мишена. То отчита средна пикова сила от 3427 Н със стандартно отклонение от 811 Н при средна скорост на удара от 9,14 m/s. Тъй като калкулаторът прилага един фиксиран процент ефективна маса и едно фиксирано време на контакт към всяка входна стойност, индивидуалните резултати в реални условия варират повече от средната стойност в изследването и повече, отколкото показва единствено резултатът от калкулатора.

Ограничения

Това е опростен модел. Той не отчита въртенето на таза и раменете, техниката на удара и вида на удара. Всеки удар се моделира с една и съща част от ефективната маса и едно и също време на контакт, макар че в действителност и двете се различават при различните хора и удари. Моделът е най-подходящ за сравняване на влиянието на масата и скоростта върху резултата, а не за точно измерване на конкретен реален удар.

Често задавани въпроси

Какво представлява силата на удар с юмрук?

Силата на удар с юмрук е силата, която ударът предава на целта, измерена в нютони. Тя зависи от това каква маса се движи зад юмрука и колко бързо тази маса спира при удара.

Каква формула използва този калкулатор?

Той използва теоремата за импулса и количеството движение: силата е равна на ефективната маса, умножена по скоростта на удара и разделена на времето на контакт. Ефективната маса е зададена на 4,14% от телесната маса, а времето на контакт е фиксирано на 0,0077 секунди.

Защо дължината на ръката не променя резултата?

Дължината на ръката се въвежда като параметър, но не присъства във формулата за силата. В този модел силата зависи само от телесната маса и скоростта на удара с юмрук.

Удвояването на скоростта на удара удвоява ли силата на удара с юмрук?

Да. В тази формула силата е правопропорционална на скоростта, така че удвояването на скоростта на удара удвоява изчислената сила.

Колко точна е тази оценка?

Това е опростена оценка, основана на средните резултати от едно публикувано изследване на седем боксьори. Реалната сила на удар с юмрук варира според техниката, вида на удара и индивидуалната биомеханика, затова резултатът трябва да се приема като приблизителна оценка, а не като измерване.

Работи ли това при странични и възходящи удари?

Формулата разглежда всеки удар по един и същи начин, като използва само телесната маса и скоростта. При страничните, възходящите и други удари има въртеливо движение на таза и раменете, което този модел не представя, затова резултатите за тези удари са по-неточни от резултатите за прави удари.

Източник

Walilko, T. J., Viano, D. C. и Bir, C. A. (2005). Биомеханика на главата при удари в лицето, нанесени от олимпийски боксьори. British Journal of Sports Medicine, 39(10), 710–719.