Физика каратэ Перевод

Человеческая рука способна расколоть деревянные доски и разрушить бетонные блоки. Трио физиков исследовали, почему этот подвиг не разрушает наши кости.

В конце 1970-х годов команда физиков, любящих каратэ, решила провести эксперимент, вдохновленная их коллективной страстью к боевым искусствам. В состав группы входили физик Майкл Фельд, обладатель коричневого пояса, который любил иллюстрировать физику карате посредством живых демонстраций на своих занятиях в Массачусетском технологическом институте; Рональд Макнейр, будущий астронавт, обладатель черного пояса пятой степени ; и студент Стивен Уилк.

Трио хотело знать: как можно голой рукой разрушить твердый кусок дерева или бетона, не повредив руку? В чем хитрость?

Как оказалось, никакого трюка нет: идеальный удар каратэ — это не что иное, как точное применение законов Ньютона.

Фельд, Макнейр и Уилк поместили древесину и бетон в гидравлический пресс, чтобы определить величину напряжения (силы), необходимую для растрескивания нижней части объектов. Деревянная доска может прогнуться примерно на один сантиметр, прежде чем сломается, для чего требуется усилие в 500 ньютонов. Бетонные блоки нужно отклонить всего на один миллиметр, прежде чем они сломаются, но поскольку материал менее сгибаем, чем дерево, для такого смещения требуется от 2500 до 3000 ньютонов. А поскольку при столкновении теряется некоторая энергия, кулаку необходимо приложить еще большую силу, чтобы действительно разбить блоки.

К счастью, человеческая рука способна генерировать очень большую силу за очень короткий период времени. Воздействие типичного удара длится всего около пяти миллисекунд. Благодаря сочетанию теории и эксперимента команда обнаружила, что за этот короткий промежуток времени «рука каратиста или практикующего каратэ может… приложить силу более 3000 ньютонов, то есть удар в 675 фунтов». Модель команды показывает, что рука должна развивать скорость 6,1 метра в секунду, чтобы разбить дерево, и 10,6 метра в секунду, чтобы разбить бетон.

«Такие скорости согласуются с нашим наблюдением о том, что новички могут ломать дерево, но не бетон», — пишут они. «Скорость руки 6,1 метра в секунду вполне доступна новичку, но скорость 10,6 метра в секунду требует тренировки и практики».

Фельд и Макнейр смогли продемонстрировать свои навыки боевых искусств во время расследования. Когда они разбивали доски оба были сфотографированы со скоростью 120 кадров в секунду. Это позволило им измерить смещение, скорость и ускорение различных частей кулака. Эти фотографии показали, что кулак сжимается и деформируется «до такой степени, что едва ли ведет себя как твердый объект».

Очевидный последующий вопрос:

«Как получается, что рука каратиста не разбивается от силы удара каратэ?»

Здесь на помощь приходит анатомия: человеческая кость в пять раз прочнее бетона, и в пятьдесят раз ее сложнее сломать (для того, чтобы успешно разрубить бедренную кость в каратэ, потребуется усилие более 25 000 ньютонов). Кости руки легко выдерживают нагрузку от удара. Конечно, реальную силу обеспечивает техника, а не сила. Успешный удар должен попасть в доску точно по центру. При достаточной подготовке каратэ максимально раскрывает человеческое тело, пишет группа, и

Требуемая точность… делает каратэ не только превосходной физической дисциплиной, но и умственной.

https://daily.jstor.org/the-physics-of-karate/