Υπολογιστής Δύναμης Χτυπήματος - Εκτίμηση Ισχύος Κρούσης (Δωρεάν)

Ο υπολογιστής δύναμης γροθιάς εκτιμά τη δύναμη μιας γροθιάς, σε νιούτον, με βάση το σωματικό βάρος και την ταχύτητα της γροθιάς ενός ατόμου. Εφαρμόζει το θεώρημα ώσης-ορμής, μια καθιερωμένη μέθοδο της φυσικής για την εκτίμηση των δυνάμεων κρούσης από την ορμή και τον χρόνο επαφής.

Πώς υπολογίζεται η δύναμη της γροθιάς

Ο υπολογιστής θεωρεί τη γροθιά ως μια κινούμενη μάζα που ακινητοποιείται σε σύντομο χρονικό διάστημα. Το θεώρημα ώσης-ορμής αναφέρει ότι η δύναμη μιας κρούσης ισούται με τη μεταβολή της ορμής διαιρεμένη με τη διάρκεια της κρούσης:

F = (m_effective × v) / t

• F είναι η δύναμη της γροθιάς, σε newton (N)
• m_effective είναι η αποτελεσματική μάζα πίσω από τη γροθιά, σε χιλιόγραμμα
• v είναι η ταχύτητα της γροθιάς, σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο
• t είναι ο χρόνος επαφής, η σύντομη στιγμή κατά την οποία η γροθιά και ο στόχος αγγίζονται

Δεν κινείται ολόκληρο το σωματικό βάρος ενός ατόμου πίσω από μια γροθιά, επομένως ο υπολογιστής χρησιμοποιεί «ενεργό μάζα» αντί για το συνολικό σωματικό βάρος. Ορίζει την ενεργό μάζα σε 4,14% του σωματικού βάρους. Η τιμή αυτή προέρχεται από μια μελέτη βιομηχανικής του 2005 σε επτά Ολυμπιονίκες πυγμάχους, στην οποία μετρήθηκε μέση ενεργός μάζα γροθιάς 2,9 kg. Η διαίρεση των 2,9 kg με ένα σωματικό βάρος αναφοράς 70 kg δίνει 4,14%, το κλάσμα που εφαρμόζει ο υπολογιστής σε οποιοδήποτε σωματικό βάρος εισαχθεί.

Ο χρόνος επαφής είναι σταθερός στα 0,0077 δευτερόλεπτα, δηλαδή 7,7 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η τιμή αυτή επιλέγεται έτσι ώστε ο τύπος να αναπαράγει τη μετρημένη μέση μέγιστη δύναμη 3427 N της ίδιας μελέτης, σε μέση ταχύτητα γροθιάς 9,14 m/s.

Το μήκος του βραχίονα είναι μία από τις τρεις εισόδους του υπολογιστή, αλλά δεν εμφανίζεται στον παραπάνω τύπο. Ο υπολογιστής ζητά το μήκος του βραχίονα μόνο για να ελέγξει ότι έχει εισαχθεί θετικός αριθμός. Η αλλαγή του μήκους του βραχίονα, ενώ το βάρος και η ταχύτητα παραμένουν ίδια, δεν αλλάζει την υπολογιζόμενη δύναμη.

Τύπος για τη δύναμη της γροθιάς

F = (0,0414 × m_body × v) / 0,0077

Εδώ, το m_body είναι το συνολικό σωματικό βάρος σε χιλιόγραμμα και το v είναι η ταχύτητα της γροθιάς σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αν το βάρος ή η ταχύτητα εισαχθούν σε λίβρες ή μίλια ανά ώρα, ο υπολογιστής τα μετατρέπει πρώτα σε χιλιόγραμμα και μέτρα ανά δευτερόλεπτο και στη συνέχεια εμφανίζει το αποτέλεσμα σε νιούτον.

Λυμένο παράδειγμα

Ένα άτομο 70 kg ρίχνει γροθιά με ταχύτητα 10 m/s.

1. Ενεργός μάζα: 70 × 0,0414 = 2,898 kg
2. Δύναμη γροθιάς: (2,898 × 10) ÷ 0,0077 ≈ 3763,64 N

Ο υπολογιστής εμφανίζει 3763,64 N για αυτές τις εισόδους. Θα εμφάνιζε το ίδιο αποτέλεσμα για μήκος βραχίονα 50 cm ή 90 cm, επειδή το μήκος του βραχίονα δεν συμμετέχει στον υπολογισμό.

Πώς επηρεάζει το αποτέλεσμα η ταχύτητα της γροθιάς

Η δύναμη σε αυτόν τον τύπο αυξάνεται σε άμεση αναλογία με την ταχύτητα. Ο διπλασιασμός της ταχύτητας της γροθιάς διπλασιάζει την υπολογιζόμενη δύναμη. Για το παραπάνω παράδειγμα των 70 kg, ταχύτητα 5 m/s δίνει περίπου 1881,82 N, ενώ ταχύτητα 10 m/s δίνει περίπου 3763,64 N — ακριβώς το διπλάσιο.

Χρήση του υπολογιστή

Επιλέξτε μετρικές μονάδες (χιλιόγραμμα, μέτρα ανά δευτερόλεπτο, εκατοστά) ή μονάδες του αγγλοσαξονικού συστήματος (λίβρες, μίλια ανά ώρα, ίντσες). Εισαγάγετε το σωματικό βάρος, την ταχύτητα της γροθιάς και το μήκος του βραχίονα. Ο υπολογιστής μετατρέπει εσωτερικά τις εισόδους του αγγλοσαξονικού συστήματος σε μετρικές μονάδες και εμφανίζει πάντα το αποτέλεσμα σε νιούτον.

Πώς συγκρίνεται αυτό με τις μετρημένες γροθιές

Η μελέτη στην οποία βασίζονται οι σταθερές του υπολογιστή μέτρησε επτά Ολυμπιονίκες πυγμάχους να ρίχνουν γροθιές σε στόχο με όργανα μέτρησης. Κατέγραψε μέση μέγιστη δύναμη 3427 N, με τυπική απόκλιση 811 N, σε μέση ταχύτητα γροθιάς 9,14 m/s. Επειδή ο υπολογιστής εφαρμόζει ένα σταθερό ποσοστό ενεργού μάζας και έναν σταθερό χρόνο επαφής σε κάθε είσοδο, τα επιμέρους αποτελέσματα στον πραγματικό κόσμο διαφέρουν περισσότερο από τον μέσο όρο της μελέτης και περισσότερο από όσο υποδηλώνει από μόνο του το αποτέλεσμα του υπολογιστή.

Περιορισμοί

Πρόκειται για απλοποιημένο μοντέλο. Δεν λαμβάνει υπόψη την περιστροφή των ισχίων και των ώμων, την τεχνική γροθιάς και τον τύπο της γροθιάς. Κάθε γροθιά μοντελοποιείται με το ίδιο κλάσμα ενεργού μάζας και τον ίδιο χρόνο επαφής, αν και στην πραγματικότητα και τα δύο διαφέρουν μεταξύ ανθρώπων και μεταξύ γροθιών. Το μοντέλο είναι καταλληλότερο για τη σύγκριση του τρόπου με τον οποίο το βάρος και η ταχύτητα μεταβάλλουν ένα αποτέλεσμα, όχι για την ακριβή μέτρηση οποιασδήποτε πραγματικής γροθιάς.

Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι η δύναμη της γροθιάς;

Η δύναμη της γροθιάς είναι το μέγεθος της δύναμης που μεταδίδει μια γροθιά σε έναν στόχο, μετρούμενο σε newton. Εξαρτάται από το πόση μάζα κινείται πίσω από τη γροθιά και από το πόσο γρήγορα ακινητοποιείται αυτή η μάζα κατά την κρούση.

Ποιον τύπο χρησιμοποιεί αυτός ο υπολογιστής;

Χρησιμοποιεί το θεώρημα ώσης-ορμής: η δύναμη ισούται με την ενεργό μάζα επί την ταχύτητα της γροθιάς, διαιρεμένη με τον χρόνο επαφής. Η ενεργός μάζα ορίζεται στο 4,14% του σωματικού βάρους και ο χρόνος επαφής είναι σταθερός στα 0,0077 δευτερόλεπτα.

Γιατί το μήκος του βραχίονα δεν αλλάζει το αποτέλεσμα;

Το μήκος του βραχίονα καταγράφεται ως είσοδος, αλλά δεν εμφανίζεται στον τύπο της δύναμης. Σε αυτό το μοντέλο, η δύναμη εξαρτάται μόνο από το σωματικό βάρος και την ταχύτητα της γροθιάς.

Ο διπλασιασμός της ταχύτητας της γροθιάς διπλασιάζει τη δύναμη της γροθιάς;

Ναι. Η δύναμη είναι ευθέως ανάλογη της ταχύτητας σε αυτόν τον τύπο, επομένως ο διπλασιασμός της ταχύτητας της γροθιάς διπλασιάζει την υπολογιζόμενη δύναμη.

Πόσο ακριβής είναι αυτή η εκτίμηση;

Είναι μια απλοποιημένη εκτίμηση που βασίζεται στα μέσα αποτελέσματα μίας δημοσιευμένης μελέτης σε επτά πυγμάχους. Η πραγματική δύναμη της γροθιάς μεταβάλλεται ανάλογα με την τεχνική, τον τύπο της γροθιάς και την ατομική βιομηχανική, επομένως το αποτέλεσμα πρέπει να θεωρείται προσέγγιση και όχι μέτρηση.

Ισχύει αυτό για τα κροσέ και τα απερκάτ;

Ο τύπος αντιμετωπίζει όλες τις γροθιές με τον ίδιο τρόπο, χρησιμοποιώντας μόνο το σωματικό βάρος και την ταχύτητα. Τα κροσέ, τα απερκάτ και άλλες γροθιές περιλαμβάνουν περιστροφικές κινήσεις που ξεκινούν από τους γοφούς και τους ώμους, τις οποίες το μοντέλο αυτό δεν αναπαριστά, επομένως τα αποτελέσματα για αυτές τις γροθιές είναι λιγότερο αξιόπιστα από εκείνα για τις ευθείες γροθιές.

Αναφορά

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.