Smūgio Jėgos Skaičiuoklė - Įvertinkite Smūgio Galią (Nemokamai)

Smūgio jėgos skaičiuoklė įvertina smūgio jėgą niutonais pagal žmogaus kūno svorį ir smūgio greitį. Ji taiko impulso ir judesio kiekio teoremą, standartinį fizikos metodą, skirtą smūgio jėgai įvertinti pagal judesio kiekį ir kontakto trukmę.

Kaip apskaičiuoti smūgio jėgą

Skaičiuoklė smūgį traktuoja kaip judančią masę, kuri sustoja per trumpą laiką. Impulso ir judesio kiekio teorema teigia, kad smūgio jėga lygi judesio kiekio pokyčiui, padalytam iš smūgio trukmės:

F = (m_efektinė × v) / t

• F – smūgio jėga, niutonais (N)
• m_efektinė – efektinė masė, veikianti smūgio metu, kilogramais
• v – smūgio greitis, metrais per sekundę
• t – kontakto trukmė, trumpa akimirka, kai kumštis liečia taikinį

Ne visas žmogaus kūno svoris juda smūgio metu, todėl skaičiuoklė vietoj viso kūno svorio naudoja „efektinę masę“. Ji nustato efektinę masę kaip 4,14 % kūno svorio. Šis skaičius gautas iš 2005 metų biomechanikos tyrimo, kuriame dalyvavo septyni olimpiniai boksininkai ir kuriame buvo išmatuota vidutinė 2,9 kg efektinė smūgio masė. Padalijus 2,9 kg iš 70 kg atskaitinio kūno svorio, gaunama 4,14 % – dalis, kurią skaičiuoklė taiko bet kokiam įvestam kūno svoriui.

Kontakto trukmė fiksuota – 0,0077 sekundės, arba 7,7 milisekundės. Ši reikšmė parinkta taip, kad formulė atkartotų to paties tyrimo išmatuotą vidutinę didžiausią 3427 N jėgą, esant vidutiniam 9,14 m/s smūgio greičiui.

Rankos ilgis yra vienas iš trijų skaičiuoklės įvedamų dydžių, tačiau jis nefigūruoja aukščiau pateiktoje formulėje. Skaičiuoklė prašo įvesti rankos ilgį tik tam, kad patikrintų, ar įvestas teigiamas skaičius. Keičiant rankos ilgį, kai svoris ir greitis lieka tie patys, apskaičiuota jėga nesikeičia.

Smūgio jėgos formulė

F = (0,0414 × m_kūno × v) / 0,0077

Čia m_kūno – bendras kūno svoris kilogramais, o v – smūgio greitis metrais per sekundę. Jei svoris arba greitis įvedami svarais ar myliomis per valandą, skaičiuoklė pirmiausia juos perskaičiuoja į kilogramus ir metrus per sekundę, o tada rezultatą pateikia niutonais.

Skaičiavimo pavyzdys

70 kg sveriantis žmogus suduoda smūgį 10 m/s greičiu.

1. Efektinė masė: 70 × 0,0414 = 2,898 kg
2. Smūgio jėga: (2,898 × 10) ÷ 0,0077 ≈ 3763,64 N

Šiems duomenims skaičiuoklė rodo 3763,64 N. Ji rodytų tą patį rezultatą ir esant 50 cm, ir esant 90 cm rankos ilgiui, nes rankos ilgis skaičiavime nedalyvauja.

Kaip smūgio greitis veikia rezultatą

Šioje formulėje jėga didėja tiesiogiai proporcingai greičiui. Padvigubinus smūgio greitį, padvigubėja ir apskaičiuota jėga. Aukščiau pateiktame 70 kg pavyzdyje 5 m/s greitis duoda apie 1881,82 N, o 10 m/s greitis duoda apie 3763,64 N – lygiai dvigubai daugiau.

Skaičiuoklės naudojimas

Pasirinkite metrinius vienetus (kilogramus, metrus per sekundę, centimetrus) arba imperinius vienetus (svarus, mylias per valandą, colius). Įveskite kūno svorį, smūgio greitį ir rankos ilgį. Skaičiuoklė viduje perskaičiuoja imperinius duomenis į metrinius ir rezultatą visada rodo niutonais.

Kaip tai atrodo lyginant su išmatuotais smūgiais

Tyrimas, kurio pagrindu nustatytos skaičiuoklės konstantos, matavo septynių olimpinių boksininkų smūgius į prietaisais aprūpintą taikinį. Buvo užfiksuota vidutinė didžiausia 3427 N jėga, su 811 N standartiniu nuokrypiu, esant vidutiniam 9,14 m/s smūgio greičiui. Kadangi skaičiuoklė kiekvienam įvestam duomeniui taiko vieną fiksuotą efektinės masės procentą ir vieną fiksuotą kontakto trukmę, realiame pasaulyje atskiri rezultatai skiriasi labiau nei tyrimo vidurkis, ir labiau, nei rodo vien tik skaičiuoklės pateiktas rezultatas.

Apribojimai

Tai supaprastintas modelis. Jame neįvertinamas klubų ir pečių pasukimas, smūgiavimo technika ir smūgio tipas. Kiekvienas smūgis modeliuojamas naudojant tą pačią efektinės masės dalį ir tą pačią kontakto trukmę, nors abu šie dydžiai iš tikrųjų skiriasi tarp žmonių ir tarp atskirų smūgių. Šis modelis geriausiai tinka palyginti, kaip svoris ir greitis keičia rezultatą, o ne kaip tikslus konkretaus realaus smūgio matavimas.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kas yra smūgio jėga?

Smūgio jėga – tai jėga, kurią smūgis perduoda taikiniui, matuojama niutonais. Ji priklauso nuo to, kiek masės juda už kumščio ir kaip greitai ta masė sustoja susidūrimo metu.

Kokią formulę naudoja ši skaičiuoklė?

Ji naudoja impulso ir judesio kiekio teoremą: jėga lygi efektinei masei, padaugintai iš smūgio greičio, padalytai iš kontakto trukmės. Efektinė masė nustatyta kaip 4,14 % kūno svorio, o kontakto trukmė fiksuota – 0,0077 sekundės.

Kodėl rankos ilgis nekeičia rezultato?

Rankos ilgis renkamas kaip įvedamas dydis, tačiau jėgos formulėje nefigūruoja. Šiame modelyje jėga priklauso tik nuo kūno svorio ir smūgio greičio.

Ar padvigubinus smūgio greitį padvigubėja ir smūgio jėga?

Taip. Šioje formulėje jėga tiesiogiai proporcinga greičiui, todėl padvigubinus smūgio greitį padvigubėja ir apskaičiuota jėga.

Koks šio įvertinimo tikslumas?

Tai supaprastintas įvertinimas, sudarytas pagal vieno paskelbto septynių boksininkų tyrimo vidutinius rezultatus. Reali smūgio jėga priklauso nuo technikos, smūgio tipo ir individualios biomechanikos, todėl rezultatą reikėtų vertinti kaip apytikslį, o ne kaip matavimą.

Ar tai tinka kabliams ir apatiniams smūgiams (aperkotams)?

Formulė visus smūgius traktuoja vienodai, naudodama tik kūno svorį ir greitį. Kabliai, apatiniai smūgiai ir kiti smūgio tipai apima sukamąjį klubų ir pečių judesį, kurio šis modelis neatspindi, todėl tokių smūgių rezultatai yra mažiau patikimi nei tiesių smūgių.

Šaltinis

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.