Schlagkraft-Rechner - Schätzung der Schlagstärke (Kostenlos)

Der Schlagkraft-Rechner schätzt die Kraft eines Faustschlags in Newton aus dem Körpergewicht einer Person und der Schlaggeschwindigkeit. Er wendet den Impulssatz an, eine physikalische Standardmethode, um Stoßkräfte aus Impuls und Kontaktzeit abzuschätzen.

So berechnen Sie die Schlagkraft

Der Rechner behandelt einen Schlag als bewegte Masse, die in kurzer Zeit zum Stillstand kommt. Der Impulssatz besagt, dass die Impulsänderung dem Kraftstoß entspricht, also der mittleren Kraft mal der Dauer des Aufpralls. Die Kraft eines Aufpralls ist demnach die Impulsänderung geteilt durch diese Zeit:

F = (m_effektiv × v) / t

• F ist die Schlagkraft in Newton (N)
• m_effektiv ist die effektive Masse hinter dem Schlag in Kilogramm
• v ist die Schlaggeschwindigkeit in Metern pro Sekunde
• t ist die Kontaktzeit, der kurze Moment, in dem Faust und Ziel sich berühren

Nicht das gesamte Körpergewicht einer Person bewegt sich hinter einem Schlag, deshalb verwendet der Rechner eine „effektive Masse“ statt des gesamten Körpergewichts. Er setzt die effektive Masse auf 4,14 % des Körpergewichts. Diese Zahl stammt aus einer biomechanischen Studie von 2005 mit sieben olympischen Boxern, die eine durchschnittliche effektive Schlagmasse von 2,9 kg maß. Teilt man 2,9 kg durch ein Referenzkörpergewicht von 70 kg, ergibt sich 4,14 %, der Anteil, den der Rechner auf jedes eingegebene Körpergewicht anwendet.

Die Kontaktzeit ist auf 0,0077 Sekunden festgelegt, also 7,7 Millisekunden. Dieser Wert wurde so gewählt, dass die Formel die in derselben Studie gemessene durchschnittliche Schlagkraft von 3427 N bei einer durchschnittlichen Schlaggeschwindigkeit von 9,14 m/s wiedergibt.

Die Armlänge ist eine der drei Eingaben des Rechners, kommt aber in der obigen Formel nicht vor. Der Rechner fragt die Armlänge nur ab, um zu prüfen, dass eine positive Zahl eingegeben wurde. Wird die Armlänge bei gleichem Gewicht und gleicher Geschwindigkeit geändert, ändert sich die berechnete Kraft nicht.

Formel für die Schlagkraft

F = (0,0414 × m_Körper × v) / 0,0077

Dabei ist m_Körper das gesamte Körpergewicht in Kilogramm und v die Schlaggeschwindigkeit in Metern pro Sekunde. Werden Gewicht oder Geschwindigkeit in Pfund oder Meilen pro Stunde eingegeben, rechnet der Rechner sie zuerst in Kilogramm und Meter pro Sekunde um und gibt das Ergebnis dann in Newton an.

Beispielrechnung

Eine Person mit 70 kg führt einen Schlag mit 10 m/s aus.

1. Effektive Masse: 70 × 0,0414 = 2,898 kg
2. Schlagkraft: (2,898 × 10) ÷ 0,0077 ≈ 3763,64 N

Der Rechner zeigt für diese Eingaben 3763,64 N an. Er würde dasselbe Ergebnis auch bei einer Armlänge von 50 cm oder 90 cm anzeigen, da die Armlänge nicht in die Berechnung eingeht.

Wie die Schlaggeschwindigkeit das Ergebnis beeinflusst

Die Kraft steigt in dieser Formel proportional zur Geschwindigkeit. Verdoppelt sich die Schlaggeschwindigkeit, verdoppelt sich auch die berechnete Kraft. Im obigen Beispiel mit 70 kg ergibt eine Geschwindigkeit von 5 m/s etwa 1881,82 N und eine Geschwindigkeit von 10 m/s etwa 3763,64 N, also genau das Doppelte.

Verwendung des Rechners

Wählen Sie metrische Einheiten (Kilogramm, Meter pro Sekunde, Zentimeter) oder imperiale Einheiten (Pfund, Meilen pro Stunde, Zoll). Geben Sie Körpergewicht, Schlaggeschwindigkeit und Armlänge ein. Der Rechner rechnet imperiale Eingaben intern in metrische um und zeigt das Ergebnis immer in Newton an.

Vergleich mit gemessenen Schlägen

Die Studie, auf der die Konstanten des Rechners beruhen, maß sieben olympische Boxer, die Schläge auf ein mit Sensoren ausgestattetes Ziel ausführten. Sie ermittelte eine durchschnittliche Schlagkraft von 3427 N mit einer Standardabweichung von 811 N bei einer durchschnittlichen Handgeschwindigkeit von 9,14 m/s. Da der Rechner für jede Eingabe denselben festen Prozentsatz der effektiven Masse und dieselbe feste Kontaktzeit verwendet, streuen einzelne Ergebnisse in der Praxis stärker als der Durchschnitt der Studie und stärker, als die Ausgabe des Rechners allein vermuten lässt.

Einschränkungen

Dies ist ein vereinfachtes Modell. Es lässt die Rotation von Hüfte und Schulter, die Schlagtechnik und die Schlagart außer Acht. Jeder Schlag wird mit demselben Anteil effektiver Masse und derselben Kontaktzeit modelliert, obwohl beides tatsächlich zwischen Personen und zwischen Schlägen schwankt. Das Modell eignet sich am besten, um zu vergleichen, wie Gewicht und Geschwindigkeit ein Ergebnis verändern, nicht als genaue Messung eines einzelnen echten Schlags.

Häufig gestellte Fragen

Was ist die Schlagkraft?

Die Schlagkraft ist die Kraft, die ein Schlag auf ein Ziel überträgt, gemessen in Newton. Sie hängt davon ab, wie viel Masse sich hinter der Faust bewegt und wie schnell diese Masse beim Aufprall abgebremst wird.

Welche Formel verwendet dieser Rechner?

Er verwendet den Impulssatz: Die Kraft ist gleich der effektiven Masse mal der Schlaggeschwindigkeit, geteilt durch die Kontaktzeit. Die effektive Masse ist auf 4,14 % des Körpergewichts festgelegt, die Kontaktzeit auf 0,0077 Sekunden.

Warum ändert die Armlänge das Ergebnis nicht?

Die Armlänge wird als Eingabe erfasst, kommt aber in der Kraftformel nicht vor. In diesem Modell hängt die Kraft nur vom Körpergewicht und von der Schlaggeschwindigkeit ab.

Verdoppelt eine doppelte Schlaggeschwindigkeit die Schlagkraft?

Ja. Die Kraft ist in dieser Formel direkt proportional zur Geschwindigkeit, daher verdoppelt eine doppelte Schlaggeschwindigkeit die berechnete Kraft.

Wie genau ist diese Schätzung?

Es handelt sich um eine vereinfachte Schätzung, die aus den Durchschnittsergebnissen einer veröffentlichten Studie mit sieben Boxern abgeleitet ist. Die tatsächliche Schlagkraft schwankt mit Technik, Schlagart und individueller Biomechanik. Das Ergebnis ist daher als Näherung zu verstehen, nicht als Messung.

Funktioniert das auch für Haken und Aufwärtshaken?

Die Formel behandelt jeden Schlag gleich und verwendet nur Körpergewicht und Geschwindigkeit. Haken, Aufwärtshaken und andere Schläge beinhalten Drehbewegungen aus Hüfte und Schultern, die dieses Modell nicht abbildet. Die Ergebnisse für solche Schläge sind daher weniger zuverlässig als für gerade Schläge.

Referenzen

1. Walilko, T. J., Viano, D. C., & Bir, C. A. (2005). Biomechanics of the head for Olympic boxer punches to the face. British Journal of Sports Medicine, 39(10), 710–719. Walilko et al. 2005 (PubMed Central) — durchschnittliche Schlagkraft 3427 N (Standardabweichung 811), Handgeschwindigkeit 9,14 m/s und effektive Schlagmasse 2,9 kg.
2. OpenStax, Rice University. University Physics Volume 1, Abschnitt 9.2 "Impulse and Collisions". University Physics: Impulse and Collisions — der Impulssatz und der Kraftstoß als mittlere Kraft mal Zeit.