Kalkulator Udarnih Sil - Ocenjevanje Moči Udarca (Brezplačno)

Kalkulator sile udarca oceni silo udarca v newtonih na podlagi telesne mase in hitrosti udarca osebe. Uporablja izrek o sunku sile in spremembi gibalne količine, standardno fizikalno metodo za ocenjevanje udarnih sil iz gibalne količine in časa stika.

Kako izračunati silo udarca

Kalkulator obravnava udarec kot gibajočo se maso, ki se ustavi v kratkem času. Izrek o sunku sile in spremembi gibalne količine pravi, da je sila udarca enaka spremembi gibalne količine, deljeni s časom trajanja udarca:

F = (m_effective × v) / t

• F je sila udarca v newtonih (N)
• m_effective je efektivna masa, ki sodeluje pri udarcu, v kilogramih
• v je hitrost udarca v metrih na sekundo
• t je čas stika, kratek trenutek, ko se pest in cilj dotakneta

Pri udarcu se ne giblje vsa telesna masa osebe, zato kalkulator namesto celotne telesne mase uporablja »efektivno maso«. Efektivno maso določi kot 4,14 % telesne mase. Ta vrednost izhaja iz biomehanske raziskave iz 2005, ki je preučevala sedem olimpijskih boksarjev in v kateri so izmerili povprečno efektivno maso udarca 2,9 kg. Če 2,9 kg delimo z referenčno telesno maso 70 kg, dobimo 4,14 %, delež, ki ga kalkulator uporabi za katero koli vneseno telesno maso.

Čas stika je določen na 0,0077 sekunde oziroma 7,7 milisekunde. Ta vrednost je izbrana tako, da formula pri povprečni hitrosti udarca 9,14 m/s poustvari izmerjeno povprečno največjo silo 3427 N iz iste raziskave.

Dolžina roke je eden od treh vnosov v kalkulator, vendar se v zgornji formuli ne pojavi. Kalkulator zahteva dolžino roke le za preverjanje, ali je bilo vneseno pozitivno število. Če spremenimo dolžino roke, masa in hitrost pa ostaneta enaki, se izračunana sila ne spremeni.

Formula za silo udarca

F = (0,0414 × m_body × v) / 0,0077

Pri tem je m_body celotna telesna masa v kilogramih, v pa hitrost udarca v metrih na sekundo. Če je masa ali hitrost vnesena v funtih oziroma miljah na uro, ju kalkulator najprej pretvori v kilograme oziroma metre na sekundo, nato pa rezultat prikaže v newtonih.

Primer izračuna

Oseba z maso 70 kg udari s hitrostjo 10 m/s.

1. Efektivna masa: 70 × 0,0414 = 2,898 kg
2. Sila udarca: (2,898 × 10) ÷ 0,0077 ≈ 3763,64 N

Kalkulator za te vnose prikaže 3763,64 N. Enak rezultat bi prikazal pri dolžini roke 50 cm ali 90 cm, saj dolžina roke ni vključena v izračun.

Kako hitrost udarca vpliva na rezultat

Sila v tej formuli narašča premo sorazmerno s hitrostjo. Če se hitrost udarca podvoji, se podvoji tudi izračunana sila. V zgornjem primeru z maso 70 kg hitrost 5 m/s da približno 1881,82 N, hitrost 10 m/s pa približno 3763,64 N — natanko dvakrat toliko.

Uporaba kalkulatorja

Izberite metrične enote (kilograme, metre na sekundo, centimetre) ali imperialne enote (funte, milje na uro, palce). Vnesite telesno maso, hitrost udarca in dolžino roke. Kalkulator imperialne vnose interno pretvori v metrične in rezultat vedno prikaže v newtonih.

Primerjava z izmerjenimi udarci

V raziskavi, na kateri temeljijo konstante kalkulatorja, so merili udarce sedmih olimpijskih boksarjev v merilno opremljeno tarčo. Izmerili so povprečno največjo silo 3427 N s standardnim odklonom 811 N pri povprečni hitrosti udarca 9,14 m/s. Ker kalkulator pri vsakem vnosu uporablja enak fiksen odstotek efektivne mase in enak fiksen čas stika, se rezultati posameznikov v resničnem svetu razlikujejo bolj kot povprečje raziskave in bolj, kot nakazuje sam rezultat kalkulatorja.

Omejitve kalkulatorja

To je poenostavljen model. Ne upošteva vrtenja bokov in ramen, tehnike udarca ali vrste udarca. Vsak udarec je modeliran z enakim deležem efektivne mase in enakim časom stika, čeprav se v resnici oba razlikujeta med ljudmi in med posameznimi udarci. Model je najprimernejši za primerjavo vpliva mase in hitrosti na rezultat, ne pa kot natančna meritev katerega koli resničnega udarca.

Pogosta vprašanja

Kaj je sila udarca?

Sila udarca je sila, ki jo udarec prenese na cilj, merjena v newtonih. Odvisna je od količine mase, ki se giblje za pestjo, in od hitrosti, s katero se ta masa ob udarcu ustavi.

Katero formulo uporablja ta kalkulator?

Uporablja izrek o sunku sile in spremembi gibalne količine: sila je enaka efektivni masi, pomnoženi s hitrostjo udarca in deljeni s časom stika. Efektivna masa je določena kot 4,14 % telesne mase, čas stika pa je določen na 0,0077 sekunde.

Zakaj dolžina roke ne spremeni rezultata?

Dolžina roke se vnese kot podatek, vendar se v formuli za silo ne pojavi. V tem modelu je sila odvisna le od telesne mase in hitrosti udarca.

Ali podvojitev hitrosti udarca podvoji silo udarca?

Da. Sila je v tej formuli premo sorazmerna s hitrostjo, zato podvojitev hitrosti udarca podvoji izračunano silo.

Kako natančna je ta ocena?

Gre za poenostavljeno oceno, izdelano na podlagi povprečnih rezultatov ene objavljene raziskave sedmih boksarjev. Dejanska sila udarca je odvisna od tehnike, vrste udarca in individualnih biomehanskih značilnosti, zato je treba rezultat obravnavati kot približek, ne kot meritev.

Ali to velja za krošeje in aperkate?

Formula vse udarce obravnava enako ter uporablja le telesno maso in hitrost. Krošeji, aperkati in drugi udarci vključujejo rotacijsko gibanje bokov in ramen, česar ta model ne prikazuje, zato so rezultati za te udarce manj zanesljivi kot za ravne udarce.

Vir

Walilko, T. J., Viano, D. C. in Bir, C. A. (2005). Biomehanika glave pri udarcih olimpijskih boksarjev v obraz. British Journal of Sports Medicine, 39(10), 710–719.