Podstawowym problemem jest to, że nie zdefiniowałeś, czym jest „dobre” kopnięcie lub uderzenie. Czy celem jest, aby przeciwnik stracił równowagę? Zadawać maksymalny ból? Aby złamać kości? Uderzyć określoną część ciała, żeby go unieszkodliwić? Roztrzaskać większość drewnianych desek ułożonych jedna na drugiej? Coś innego?

Każdy z tych różnych wyników będzie różnie ważył różne właściwości fizyczne uderzenia, tworząc pojedynczą liczbę skuteczności. Na przykład doprowadzenie kogoś do utraty równowagi, a nawet przewrócenia się, dotyczy głównie impulsu, który jest siłą razy czas, ale o ile jest on wystarczająco krótki. Łamanie kości polega bardziej na maksymalnej sile. Zadawanie wstrząsu mózgu (co jest celem nokautu w boksie) jest prawdopodobnie bardziej związane z ogólnym rozmachem, ale także ukierunkowane we właściwym miejscu.

Krótko mówiąc, na twoje pytanie nie można odpowiedzieć bez definicji jak mierzy się „dobry”.

Wszystko sprowadza się do siły.

Wszyscy znamy drugie prawo Newtona: $ \ vec {F} = m \ vec {a} $ ¹ . Mówi się, że im większa siła zostanie przyłożona do obiektu, tym większe będzie jego przyspieszenie (a przyspieszenie jest w rzeczywistości drugą pochodną położenia względem czasu).

Jak mierzyć siłę? Jedną z powszechnych metod używanych do pomiaru masy obiektu jest użycie wagi sprężynowej. Możesz umieścić obiekt na szczycie sprężyny lub zawiesić go na sprężynie. Uważaj jednak - wieszając ją na sprężynie pamiętaj, że waga bezpośrednio mierzy napięcie. Poruszaj się w jakimś dziwnym kierunku, a uzyskasz dziwne odczyty.

Równanie siły działającej na sprężynę to $ \ vec {F} = k \ vec {x} $, gdzie $ \ vec { x} $ to przemieszczenie ² , a $ k $ to stała sprężystości sprężyny. Więc jeśli naciskasz na sprężynę, możesz obliczyć przyłożoną siłę.

Wspomniałeś o pędzie. Jeśli chcesz być złośliwy (ale dokładny), użyj impulsu - zmiany pędu obiektu (lub systemu). Impuls można zapisać jako $ \ vec {I} $ z $ \ vec {J} $. Widziałem używane obie konwencje. Niezależnie od tego, impuls jest zdefiniowany jako $$ \ vec {I} = \ vec {J} = \ vec {F} \ Delta t = \ Delta \ vec {p} = m \ vec {v} _f-m \ vec {v} _o $$ Większa siła oznacza większą zmianę pędu. Siła przyłożona w dłuższym przedziale czasu oznacza większą zmianę pędu. Przy okazji, podziel wszystkie wyrazy przez masę, a otrzymasz znane równanie kinematyki: $$ \ vec {a} t = \ vec {v} _f- \ vec {v} _o $$

Energia to dziwny wybór. Jeśli nie uderzysz przeciwnika prosto w powietrze, przeniesiesz część energii chemicznej na energię kinetyczną. Jeśli chcesz zignorować przemianę energii twojego ciała, po prostu powiedz, że siła działa na ciało przeciwnika.

Jeszcze w liceum (czyli opartej na algebrze) fizyce praca została zdefiniowana jako ^{3 $$ \ vec {W} = \ vec {F} s $$ Jednak twoja pięść najprawdopodobniej nie wywiera takiej samej siły, gdy porusza się i jest w kontakcie z przeciwnikiem. Musimy więc użyć rachunku różniczkowego: $$ \ vec {W} = - \ int_ {x_o} ^ {x_f} \ vec {F} dx $$ Uwaga na znak minus.}

Zatem energia przekazywana jest równa pracy wykonanej przez siłę.

Moc to po prostu energia (tutaj jest to praca) podzielona przez czas: $$ \ vec {P} = \ frac {\ vec {W}} {t} $ $ Związki tam są implikowane. Ale tutaj energia jest równa wykonanej pracy. I to tak naprawdę jest tylko funkcją siły, $ F $.

Tak więc impuls, energia i moc są miarami siły. To samo dotyczy presji. Weź odpowiednie pochodne, a zobaczysz: $$ \ frac {d \ vec {p}} {dt} = \ frac {d \ vec {W}} {ds} = \ frac {d ^ 2 \ vec {P }} {dt \ cdot ds} = A \ vec {P} = \ vec {F} $$

Nie jestem jednak pewien, jak dobrze to odpowiada na Twoje pytanie. Wszystkie te rzeczy są różnymi jednostkami, a to, co mierzysz, zależy od tego, jak to mierzysz. Jeśli mierzysz, jak szybko twój przeciwnik porusza się po uderzeniu (i jego masę), możesz zmierzyć impuls lub pracować ⁴ .

Nie ma „właściwej drogi” ani „złej drogi” by zmierzyć skalę strajku. We wszystkich tych przypadkach im większa ilość, tym większa siła, która została przyłożona. Jedyna różnica, ze względów praktycznych, polega na tym, że siła jest dzielona między coś (obszar), przyłożona na określony czas (impuls), przyłożona na określoną odległość (praca) lub przyłożona na określoną odległość w określonej ilości. czasu (moc). Otóż ​​to. Wywołaj ilość $ \ vec {Q} $, a otrzymasz $ \ vec {Q} = \ vec {F} \ cdot d \ text {cokolwiek} $ ⁵ . Po prostu wybierz $ d \ text {coś} $.

¹ Zapisane również jako $ F = m \ frac {d ^ 2x} {dt ^ 2} $
² Przemieszczenie jest wektorem, a zatem wektorem jest siła. To samo dotyczy przyspieszenia.
³ Ignoruję $ \ cos \ theta $, który naprawdę powinienem tam dodać, dla uproszczenia.
⁴ $ \ vec {J} = m \ vec {v} _f-m \ vec {v} _o $ i $ KE = \ frac {1} {2} mv ^ 2 $. Wybierz.
⁵ Tak, tak. Siła podzielona przez $ d \ text {coś} $ w przypadku potęgi, ale pomnożona przez $ d \ text {coś innego} $.

Gdybym miał to zmierzyć, chciałbym również wiedzieć, jaki był cel lub pożądany rezultat każdego uderzenia. Dzieje się tak, ponieważ możesz chcieć zmierzyć różne rzeczy dla różnych typów uderzeń.

• Uderzenie, które ma na celu spowodowanie obrażeń, musi skupiać siłę na małym obszarze, aby zmaksymalizować nacisk przy tym punkt - więc dla tego typu uderzenia chciałbyś zmierzyć ciśnienie.
• Uderzenie, które ma na celu wywarcie siły na cel (na przykład, aby go nakręcić) - musisz zmierzyć przyłożoną siłę w obszarze uderzenia.
• Uderzenie, które ma na celu odpychanie celu - należy zmierzyć, ile siły zostało przeniesione na cel, a ile z powrotem na napastnika (energia kinetyczna przed i po uderzenie).
• Uderzenie mające na celu zaskoczenie i zmylenie przeciwnika może polegać na szybkości.

Mogą istnieć również inne scenariusze, ale te główne będą interesujące siły i ciśnienia. W trzecim punkcie powyżej chciałbyś zmierzyć energię kinetyczną obu stron przed i po uderzeniu, można to zrobić za pomocą szybkiej kamery.

Więc myląco sprzeczne odniesienia, które przytoczyłeś, mogą nie być w ogóle sprzeczne, mogą po prostu skupiać się na pomiarze różnych rzeczy z powodu różnych typów uderzeń (lub różnych pożądanych wyników dla tych samych typów uderzeń, w takim przypadku wyobrażam sobie, że technika może być inna, a także to, co chcesz zmierzyć) .

Uderzając lub kopiąc, poruszasz (mniej więcej) całym ciałem, łączysz rękę lub stopę lub coś innego z celem, a jeśli twoja technika jest dobra, cel zdeformuje się znacznie bardziej niż twoje ciało. Myślę, że ta myśl jest kluczowa, ponieważ między częścią ciała uderzającą w cel a środkiem masy znajduje się wiele stawów i miękkich elementów. Oznacza to również, że uderzenie, które może włożyć dużo energii w lekką rękawicę skupiającą, może być mniej skuteczne, gdy zostanie zastosowane w ciężkiej torbie, ponieważ w tym drugim przypadku miękkie kawałki zgniatają się bardziej. Jak wszyscy wiemy, idea uderzenia kogoś polega na tym, aby mieć tylko niewielką całkowitą deformację i brak plastycznej deformacji w naszych miękkich kawałkach, podczas gdy chcemy plastycznie zdeformować cel i przenieść go w jakieś miejsce. Czasami będziemy podkreślać jedno nad drugim.

Po stronie docelowej masz pewne odkształcenia i pewien ruch. Dokładny skład zależy od szybkości uderzenia i wagi celu. Oczywiście można argumentować, że deformacja jest w rzeczywistości formą ruchu lub odwrotnie. Tutaj, przez ruch, mam na myśli, że cel faktycznie porusza się jako całość, a przez deformację wszelkie „wewnętrzne” ruchy celu.

Odkształcenie
Prawdopodobnie istnieją materiały elastyczne, które dają wymierny wynik w tym, jak bardzo je deformujesz. Jednym raczej opłacalnym sposobem pokazania uczniom, ile postępów robią (lub nie) swoimi uderzeniami, byłoby ułożenie tablic i sprawdzenie, ile mogą zepsuć. Nie jestem pewien, czy Karate jest gotowe na tak nowatorski pomysł.
Innym sposobem byłoby posiadanie sprężyny i zmierzenie jej odkształcenia sprężystego. Gdybym miał zaprojektować taki system, moim pierwszym startem byłby solidny balon powietrzny i czujnik ciśnienia, ustawione tak, aby uzyskać skok ciśnienia. Sprężanie gazów nie jest idealnie elastyczne (część energii zostaje utracona w postaci ciepła). Ale możesz zamontować poduszkę powietrzną po „studenckiej” stronie rękawicy. Myślę, że każda klasyczna sprężyna mechaniczna będzie potrzebować dodatkowej poduszki, a to zwiększyłoby niepewność. Myślę, że w karate jest praktyka wbijania desek w ziemię i uderzania nimi, nauczyciel sprawdza, ile deska „daje” trzymając rękę kilka cm za nią. Jeśli tablica nie dosięgnie ręki, uczeń musi jeszcze dużo ćwiczyć.

Ruch
Możesz zbudować wahadło i zmierzyć, jak daleko się ono kołysze. A może akcelerometry i skomplikowana integracja, która pozwala uzyskać energię. Możesz też zamontować sprężynę na nieruchomym przedmiocie, na przykład wbijając deskę w ziemię. Następnie eliminujesz pojęcie ruchu i możesz skupić się na deformacji.

Uderzenia na żywo mistrza sztuk walki można określić ilościowo między praktykującymi za pomocą siły przyłożonej jako funty na cal kwadratowy . Podstawową przesłanką jest (oczywiście) siła równa masie razy przyspieszenie. Znaczenie ma powiązanie z obszarem styku , z którym jest dostarczany - prawem odwrotnych kwadratów . Te dwa są główną parą.

Istnieją oczywiście dzikie komplikacje w uderzeniach na żywo - takie jak poprzeczne fale kompresji i [wstaw tutaj prawie wszystko]. U podstaw, przenoszoną siłę można ocenić jakościowo poprzez wyszkoloną obserwację i szczegółowe badanie zmiany pędu, względnego położenia i kąta natarcia względem środka masy . (Efekty promieniowe i podłużne powinny być raczej pokazywane, a nie pokazywane).

Uważam, że istnieją pewne czynniki (poza odkształceniem i naprężeniem ścinającym), których nie można dokładnie powtórzyć w symulacji i które wymagają kwantyfikacji / demistyfikacji - ale jest o wiele trudniejsze.

Ostatecznie praktykujący szukają oczywistego określenia ilościowego uderzenia: wyczucia czasu i dokładności . Powinien uwzględniać skuteczność techniki powstałej w wyniku konkurujących ruchów. Należy również ocenić stopień automatyzacji przeszkolonego ucznia.