เครื่องคำนวณแรงชก - ประมาณกำลังการตีอย่างแม่นยำ (ฟรี)

เครื่องคำนวณแรงหมัดประมาณแรงของหมัดเป็นหน่วยนิวตันจากน้ำหนักตัวและความเร็วหมัดของบุคคล โดยใช้ทฤษฎีบทอิมพัลส์–โมเมนตัม ซึ่งเป็นวิธีมาตรฐานทางฟิสิกส์สำหรับประมาณแรงกระแทกจากโมเมนตัมและเวลาสัมผัส

วิธีคำนวณแรงหมัด

เครื่องคำนวณถือว่าหมัดเป็นมวลที่กำลังเคลื่อนที่และหยุดลงในช่วงเวลาสั้น ๆ ทฤษฎีบทอิมพัลส์–โมเมนตัมระบุว่าแรงกระแทกเท่ากับการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมหารด้วยระยะเวลาที่เกิดการกระแทก:

F = (m_effective × v) / t

• F คือแรงหมัด มีหน่วยเป็นนิวตัน (N)
• m_effective คือมวลยังผลที่เคลื่อนตามหมัด มีหน่วยเป็นกิโลกรัม
• v คือความเร็วหมัด มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที
• t คือเวลาสัมผัส หรือช่วงเวลาสั้น ๆ ที่กำปั้นกับเป้าหมายสัมผัสกัน

น้ำหนักตัวทั้งหมดของบุคคลไม่ได้เคลื่อนตามหมัด ดังนั้นเครื่องคำนวณจึงใช้ “มวลยังผล” แทนน้ำหนักตัวทั้งหมด โดยกำหนดมวลยังผลเป็น 4.14% ของน้ำหนักตัว ค่านี้มาจากการศึกษาด้านชีวกลศาสตร์ที่ดำเนินการในปี 2005 ซึ่งศึกษานักมวยโอลิมปิกเจ็ดคนและวัดมวลหมัดยังผลเฉลี่ยได้ 2.9 กก. เมื่อนำ 2.9 กก. หารด้วยน้ำหนักตัวอ้างอิง 70 กก. จะได้ 4.14% ซึ่งเป็นสัดส่วนที่เครื่องคำนวณนำไปใช้กับน้ำหนักตัวทุกค่าที่ป้อน

กำหนดเวลาสัมผัสคงที่ที่ 0.0077 วินาที หรือ 7.7 มิลลิวินาที ค่านี้ถูกเลือกเพื่อให้สูตรจำลองค่าแรงสูงสุดเฉลี่ยที่วัดได้จากการศึกษาเดียวกัน คือ 3427 N เมื่อความเร็วหมัดเฉลี่ยเท่ากับ 9.14 m/s

ความยาวแขนเป็นหนึ่งในข้อมูลนำเข้าสามรายการของเครื่องคำนวณ แต่ไม่ปรากฏในสูตรข้างต้น เครื่องคำนวณขอความยาวแขนเพียงเพื่อตรวจสอบว่ามีการป้อนค่าบวก การเปลี่ยนความยาวแขนขณะที่น้ำหนักและความเร็วยังคงเดิมจะไม่เปลี่ยนแรงที่คำนวณได้

สูตรแรงหมัด

F = (0.0414 × m_body × v) / 0.0077

ในที่นี้ m_body คือน้ำหนักตัวทั้งหมดในหน่วยกิโลกรัม และ v คือความเร็วหมัดในหน่วยเมตรต่อวินาที หากป้อนน้ำหนักหรือความเร็วเป็นปอนด์หรือไมล์ต่อชั่วโมง เครื่องคำนวณจะแปลงค่าเหล่านี้เป็นกิโลกรัมและเมตรต่อวินาทีก่อน แล้วจึงรายงานผลเป็นนิวตัน

ตัวอย่างพร้อมวิธีทำ

บุคคลที่มีน้ำหนัก 70 กก. ชกด้วยความเร็ว 10 m/s

1. มวลยังผล: 70 × 0.0414 = 2.898 กก.
2. แรงหมัด: (2.898 × 10) ÷ 0.0077 ≈ 3763.64 N

เครื่องคำนวณแสดงค่า 3763.64 N สำหรับข้อมูลนำเข้าเหล่านี้ โดยจะแสดงผลเดียวกันเมื่อความยาวแขนเป็น 50 ซม. หรือ 90 ซม. เนื่องจากความยาวแขนไม่ได้ถูกนำมาใช้ในการคำนวณ

ความเร็วหมัดส่งผลต่อผลลัพธ์อย่างไร

แรงในสูตรนี้เพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็ว การเพิ่มความเร็วหมัดเป็นสองเท่าจะทำให้แรงที่คำนวณได้เพิ่มเป็นสองเท่า สำหรับตัวอย่างบุคคลน้ำหนัก 70 กก. ข้างต้น ความเร็ว 5 m/s ให้ค่าแรงประมาณ 1881.82 N และความเร็ว 10 m/s ให้ค่าประมาณ 3763.64 N ซึ่งเป็นสองเท่าพอดี

การใช้เครื่องคำนวณ

เลือกหน่วยเมตริก (กิโลกรัม เมตรต่อวินาที เซนติเมตร) หรือหน่วยอิมพีเรียล (ปอนด์ ไมล์ต่อชั่วโมง นิ้ว) จากนั้นป้อนน้ำหนักตัว ความเร็วหมัด และความยาวแขน เครื่องคำนวณจะแปลงข้อมูลนำเข้าที่เป็นหน่วยอิมพีเรียลเป็นหน่วยเมตริกภายในระบบ และแสดงผลเป็นนิวตันเสมอ

เปรียบเทียบกับหมัดที่วัดได้

การศึกษาที่เป็นที่มาของค่าคงที่ในเครื่องคำนวณวัดนักมวยโอลิมปิกเจ็ดคนขณะชกเป้าหมายที่ติดตั้งเครื่องมือวัด โดยบันทึกแรงสูงสุดเฉลี่ยได้ 3427 N และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 811 N ที่ความเร็วหมัดเฉลี่ย 9.14 m/s เนื่องจากเครื่องคำนวณใช้เปอร์เซ็นต์มวลยังผลคงที่หนึ่งค่าและเวลาสัมผัสคงที่หนึ่งค่าสำหรับข้อมูลนำเข้าทุกชุด ผลลัพธ์ของบุคคลจริงจึงแปรผันมากกว่าค่าเฉลี่ยของการศึกษา และแปรผันมากกว่าที่ผลลัพธ์จากเครื่องคำนวณเพียงอย่างเดียวบ่งชี้

ข้อจำกัด

นี่เป็นแบบจำลองอย่างง่าย โดยไม่รวมการหมุนของสะโพกและไหล่ เทคนิคการชก และประเภทของหมัด หมัดทุกหมัดถูกจำลองด้วยสัดส่วนมวลยังผลและเวลาสัมผัสเดียวกัน แม้ในความเป็นจริงทั้งสองค่าจะแตกต่างกันไปตามบุคคลและหมัดแต่ละครั้ง แบบจำลองนี้เหมาะที่สุดสำหรับเปรียบเทียบว่าน้ำหนักและความเร็วทำให้ผลลัพธ์เปลี่ยนแปลงอย่างไร ไม่ใช่ใช้เป็นการวัดหมัดจริงครั้งใดครั้งหนึ่งอย่างแม่นยำ

คำถามที่พบบ่อย

แรงหมัดคืออะไร?

แรงหมัดคือแรงที่หมัดถ่ายเทไปยังเป้าหมาย วัดเป็นนิวตัน แรงนี้ขึ้นอยู่กับว่ามวลที่เคลื่อนตามกำปั้นมีมากเพียงใด และมวลดังกล่าวหยุดลงเร็วเพียงใดเมื่อกระแทก

เครื่องคำนวณนี้ใช้สูตรใด?

เครื่องคำนวณใช้ทฤษฎีบทอิมพัลส์–โมเมนตัม ซึ่งระบุว่าแรงเท่ากับมวลยังผลคูณด้วยความเร็วหมัด แล้วหารด้วยเวลาสัมผัส กำหนดมวลยังผลเป็น 4.14% ของน้ำหนักตัว และกำหนดเวลาสัมผัสคงที่ที่ 0.0077 วินาที

ทำไมความยาวแขนจึงไม่เปลี่ยนผลลัพธ์?

ความยาวแขนถูกรับเป็นข้อมูลนำเข้า แต่ไม่ปรากฏในสูตรแรง ในแบบจำลองนี้ แรงขึ้นอยู่กับน้ำหนักตัวและความเร็วหมัดเท่านั้น

การเพิ่มความเร็วหมัดเป็นสองเท่าจะทำให้แรงหมัดเพิ่มเป็นสองเท่าหรือไม่?

ใช่ แรงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วในสูตรนี้ ดังนั้นการเพิ่มความเร็วหมัดเป็นสองเท่าจะทำให้แรงที่คำนวณได้เพิ่มเป็นสองเท่า

ค่าประมาณนี้แม่นยำเพียงใด?

นี่เป็นค่าประมาณอย่างง่ายที่สร้างจากผลเฉลี่ยของการศึกษาที่ตีพิมพ์หนึ่งฉบับ ซึ่งศึกษานักมวยเจ็ดคน แรงหมัดจริงแตกต่างกันตามเทคนิค ประเภทของหมัด และชีวกลศาสตร์เฉพาะบุคคล ดังนั้นควรถือว่าผลลัพธ์เป็นค่าประมาณ ไม่ใช่ค่าที่วัดได้

ใช้กับหมัดฮุกและหมัดเสยได้หรือไม่?

สูตรนี้ถือว่าหมัดทุกประเภทเหมือนกัน โดยใช้เพียงน้ำหนักตัวและความเร็ว หมัดฮุก หมัดเสย และหมัดประเภทอื่นมีการเคลื่อนไหวแบบหมุนจากสะโพกและไหล่ ซึ่งแบบจำลองนี้ไม่ได้แสดงไว้ ดังนั้นผลลัพธ์ของหมัดเหล่านั้นจึงน่าเชื่อถือน้อยกว่าผลลัพธ์ของหมัดตรง

เอกสารอ้างอิง

Walilko, T. J., Viano, D. C., & Bir, C. A. (2005). ชีวกลศาสตร์ของศีรษะในการชกใบหน้าของนักมวยโอลิมปิก. British Journal of Sports Medicine, 39(10), 710–719.