Расчет силы удара
Сила удара — это сила, которая действует на физическое тело при контакте с другим физическим телом.
Формула расчета силы удара:
F = m * (V1 — V2) / dt, где
F — сила удара в ньютонах;
m — масса тела в килограммах;
V1 — скорость в начале удара в м/с;
V2 — скорость после удара в м/с;
dt — время контакта в секундах.
Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.
На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета силы удара по простой физической формуле в зависимости от массы тела, скорости и времени контакта. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете определить силу удара.
Как рассчитать силу удара
Во время удара энергия движущегося объекта превращается в работу, и сила играет важную роль. Чтобы создать уравнение для силы любого удара, вы можете установить уравнения для энергии и работать равными друг другу и решить для силы. Оттуда вычислить силу удара относительно легко.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Чтобы рассчитать силу удара, разделите кинетическую энергию на расстояние. F = (0, 5 * м * v ^ 2) ÷ д
Воздействие и Энергия
Энергия определяется как способность выполнять работу. Во время удара энергия объекта превращается в работу. Энергия движущегося объекта называется кинетической энергией и равна половине массы объекта, умноженной на квадрат его скорости: KE = 0, 5 × m × v ^ 2. Размышляя о силе удара падающего объекта, вы можете рассчитать энергию объекта в точке его удара, если знаете высоту, с которой он упал. Этот тип энергии известен как потенциальная гравитационная энергия, и он равен массе объекта, умноженной на высоту, с которой он был сброшен, и ускорению под действием силы тяжести: PE = m × g × h.
Влияние и работа
Работа происходит, когда применяется сила для перемещения объекта на определенное расстояние. Следовательно, работа равна силе, умноженной на расстояние: W = F × d. Поскольку сила является компонентом работы, а воздействие — это преобразование энергии в работу, вы можете использовать уравнения для энергии и работы, чтобы определить силу удара. Пройденное расстояние, когда работа выполняется при ударе, называется расстоянием остановки. Это расстояние, пройденное движущимся объектом после удара.
Удар от падающего предмета
Предположим, вы хотите знать силу удара скалы массой в один килограмм, которая падает с высоты двух метров и встраивается в себя на глубину двух сантиметров внутри пластиковой игрушки. Первый шаг состоит в том, чтобы установить уравнения для гравитационной потенциальной энергии и работать равными друг другу и решить для силы. W = PE — это F × d = m × g × h, поэтому F = (m × g × h) ÷ d. Второй и последний шаг — включить значения из задачи в уравнение силы. Не забудьте использовать метры, а не сантиметры, для всех расстояний. Стоп-расстояние в два сантиметра должно быть выражено в двух сотых метра. Также ускорение силы тяжести на Земле всегда составляет 9, 8 метра в секунду в секунду. Сила удара от породы будет: (1 кг × 9, 8 м / с ^ 2 × 2 м) ÷ 0, 02 м = 980 Ньютонов.
Воздействие от горизонтально движущегося объекта
Теперь предположим, что вы хотите знать силу удара 2200-килограммового автомобиля, движущегося со скоростью 20 метров в секунду, который врезается в стену во время теста на безопасность. В этом примере расстояние остановки — это зона сминания автомобиля или расстояние, на которое автомобиль сокращается при ударе. Предположим, машина достаточно хлюпала, чтобы быть на три четверти метра короче, чем до удара. Опять же, первый шаг состоит в том, чтобы установить уравнения для энергии — на этот раз кинетической энергии — и работать равными друг другу и решить для силы. W = KE — это F × d = 0, 5 × m × v ^ 2, поэтому F = (0, 5 × m × v ^ 2) ÷ d. Последний шаг — включить значения из задачи в уравнение силы: (0, 5 × 2200 килограмм × (20 метров в секунду) ^ 2) ÷ 0, 75 метра = 586 667 Ньютонов.
Как рассчитать угол удара
Угол удара — это механическая концепция, которая определяет острый угол, образованный касательной к плоскости поверхности и касательной к траектории. Эти два определены с точки зрения точки удара снаряда. Другими словами, угол удара представляет угол, образованный с горизонтальной осью .
Как рассчитать силы удара
Вычислить величину силы, вовлеченной в аварию, так же просто, как умножить массу разрушающегося объекта на его замедление.
Как рассчитать скорость удара
Учитывая некоторую комбинацию ускорения, времени, пройденного расстояния и начальной скорости, рассчитайте конечную скорость (скорость удара) движущегося объекта.
Тайсон не выбивал тонну, а коробок спичек не помогает бить сильнее? Как российский физик научился измерять силу удара
В США во время съемок шоу с бойцами ММА и боксерами канал FOX просит многих приходящих в студию пробить по каплевидной груше, чтобы измерить силу удара. Вы точно видели подобное устройство в парках аттракционов, особенно в южных регионах России.
У нас возникли сомнения в качестве исследования, когда 80-килограммовый джитсер Брайан Ортега выбил 945 (чего бы то ни было).
А 100-килограммовый боксер Деонтей Уайлдер — 927 единиц.
То есть боксер Уайлдер, который считается одним из самых жестких нокаутеров 21-го века, ударил хуже более легкого бойца ММА.
Физик из Саратова Владимир Савельев уже больше 10 лет работает над измерением силы удара. У него есть два патента, компания с производством, а на его мешках с силомером ежегодно проводят соревнования среди десятков тысяч участников в одной российской госкорпорации. Савельев объяснил для «Матч ТВ», почему можно смело не верить в показатели груши из парка аттракционов, сколько килограммов надо для нокаута и может ли спичечный коробок в кулаке существенно увеличить силу удара.
— Перед интервью я прислал вам видео, где силу ударов замеряют у Уайлдера и Ортеги. Насколько оно вас убеждает, что Ортега бьет сильнее?
— Очень удивился, что на таком канале замеряют силу на таком оборудовании, потому что это аттракцион, непонятно в чем и что меряющий. В этих аттракционах определяется импульс, который вы можете передать пневматической груше. Вы ей сообщаете скорость, а после она бьет по датчику давления. То есть вы в условных единицах, по сути, измеряете скорость, с которой вы машете руками. Корреляция с силой очень слабая. Тут студент волейболист покажет результат выше чемпиона мира по боксу.
— Сила удара определяется не только скоростью ваших рук, а прежде всего жесткостью конструкции вашей кисти в момент контакта. В случае же удара по легкой пневмогруше, жесткость кулака уже не имеет значения.
— Чем отличается ваша технология?
— Мы измеряем силу удара по определению силы удара в физике. Сила удара в 1 кгс — это такая сила, под действием которой тело массой в 1 кг получает ускорение в 1g, или 9,8 м/с2. Поэтому когда говорят «удар — 100 килограммов», это уже упрощение. Для физики правильнее говорить «удар в 100 кгс».
Я вывел формулу удара и проверил ее разными способами. Если интересно, то сила пропорциональна скорости ударной конечности, квадратному корню из произведения массы ударной конечности, площади контакта и жесткости мешка. Если масса мешка сравнима с массой руки, то можно применить более точную формулу.
— По данным моего мешка, я знаю, что профессиональные боксеры уровня чемпионов мира бьют в интервале от 500 до 700 кгс. Сила удара боксеров-любителей хорошего уровня находится в интервале 350-500 кгс.
На моей памяти на нашем мешке самый большой показатель был у Дмитрия Кудряшова — 670 кгс.
— Давайте переведем в понятный пример, что такое удар в 670 кгс. Это как если на голову давит предмет с площадью кулака и весом 670 кг?
— В принципе, да, но с оговоркой, что такое давление нарастает в течение нескольких миллисекунд, а потом спадает в течение пары десятков миллисекунд. Но еще правильнее будет сказать, что если ваша голова весит пять кг и она получила ускорение 100g, то вас ударили с силой 500 кгс.
— И, получается, измерения в кгс можно соотносить с другими исследованиями.
— Существует такой критерий повреждения головы (HIC — кривая Уэйн-Стейта), который оценивает вероятности травмы головы, возникающей от удара. По ней считается, что для сотрясения мозга необходимо сообщить ускорение минимум 40-50g. При среднем весе головы пять кг получаем силу удара 200-300 кг. И это еще при расслабленной шее и неподвижном состоянии. Поэтому если где-то читаю, что для нокаута хватит удара 30 или даже 15 кг, считаю, что можно не слушать эти бредни. Та же шкала приводит данные, что можно легко перенести удар даже в 600 кгс, если он длится менее пяти миллисекунд. То есть для травматизма или нокаута важно и время контакта.
— Что такое время контакта?
— Оно определяется массой ударной конечности, жесткостью мишени и площадью контакта. Правильный удар — это бросок ударной конечности в направлении мишени. Вот вы спрашивали (до интервью) про удар кнутом или тонкой легкой палкой. Понятно, что болевые ощущения будут серьезные, но поскольку вес у тонкой палки или кнута очень маленький, то время контакта и сила удара будет в цифровом выражении тоже меньше, чем от удара кулаком.
И надо понимать, что мы тут говорим о времени в миллисекундах.
— Есть же еще такая уличная байка, что даже зажатый в руке спичечный коробок серьезно увеличивает силу удара. Или ходил миф, что Владимир Кличко использует большее количество тейпа, чтобы кулак в перчатке был тяжелее.
— На самом деле, конечно, нет. Коробок в кулаке уменьшит его жесткость, и сила удара значительно упадет. Если вы возьмете свинчатку, идеально отлитую по руке, то, возможно, ударите сильнее, потому что она как бы зацементирует ваш кулак и создаст жесткость конструкции, но это не из-за того, что незначительно изменится масса. Количество тейпа не может сколь-нибудь значительно увеличить силу удара, так как по сравнению с весом руки бинты весят мало.
— Почему вы с образованием физика решили этим заниматься?
— Идея создать реальный измеритель силы удара возникла еще в конце 80-х, когда я увидел на юге самодельный пружинный измеритель. Так как образование у меня физико-математическое, заподозрил, что он измеряет неправильно, и решил сам создать такой прибор. Собирал по этому вопросу материал, но заняться вплотную получилось только в 2007 году. Оказывается, акселерометр пытались засунуть в боксерский мешок еще в 60-е в СССР, когда они только появились при запуске первых спутников. Не получилось — у одинаковых по силе ударов были разные показания. В 2002-м то же самое попытались сделать немцы уже с интегральными акселерометрами. На это тоже есть патент. Результат тот же самый. Видел похожее устройство в Китае и на канале Discovery, где пробовали делать нечто подобное, используя автомобильные датчики для краш-тестов. Но у них тоже не пошло.
Когда мы собрали первый измеритель, случайно обнаружил, что график ударного импульса чемпиона мира отличается от графика любителей не только по величине, но и по форме. Ответа в теоретической физике не нашел, поэтому пришлось выводить формулу удара для упругих соударений, учась у инженеров-строителей, они как раз умеют рассчитывать ударные нагрузки. В итоге получил несколько новых формул, на которые я опираюсь, разрабатывая новые варианты тренажеров. И я ввел в тренажер такой параметр, как время контакта, позволяющее оценить уровень боксерской ударной техники. Патенты, конечно, получил, но главное не в них, а в ноу-хау, без которого тренажеры не произвести.
— Технически что из себя представляет ваш мешок?
— Мы заказываем кожухи из натуральной кожи и набиваем их до веса 20, 30, 40 или 50 кг. Внутри мешка находится платка с датчиком-акселерометром и микропроцессором, снимающим с датчика 2000 показаний в секунду. Процессор обрабатывает эти данные и выдает параметры удара на плату управления, находящуюся в табло. Там другие процессоры согласно зашитым программам вычисляют параметры удара и выводят их на матричный индикатор. У каждого мешка своя эффективная масса, которая определяется с помощью специальных тестов и в дальнейшем используется для вычисления окончательных значений силы удара.
— Сейчас мы разрабатываем варианты беспроводных тренажеров, где результаты будут выводиться по Bluetooth на экран смартфона или компьютера. Также пробуем создать сеть датчиков для головы, рук и ног, чтобы фиксировать данные об ударах в режиме реального времени прямо по ходу поединка.
— В 2016 году мне говорил мастер спорта по боксу, выступающий в ММА, что у вас довольно тяжелый мешок и бить его с максимальной силой довольно опасно для кисти.
— У нас у всех мешков толщина поролона в наружном слое составляет 12 см. И мы можем при этом сделать мешок и мягче, и жестче. Жесткие мешки более долговечные, поэтому мы стараемся выбрать оптимальный вариант.
Мы давно проводим соревнования на предприятиях. 30 000 участников, много людей предпенсионного возраста, нет ни одной травмы. Тем более на тяжелом и жестком мешке вы силу удара не натренируете, потому что будете инстинктивно стараться беречь руку, а не бить с максимальной силой.
— Сколько это будет стоить, если я решу повесить такой у себя дома?
— 80-120 тысяч рублей в зависимости от выбора табло и веса мешка.
— С одной стороны, спортсмены в единоборствах скептически относятся к измерению силы удара. Потому что видно, что удар, который выбивает максимум, это не очень техничный удар. С другой — если те же самые спортсмены тестируют себя в беге, подтягиваниях или жиме лежа, возможно, имело бы смысл смотреть рекорды в ударе до и после сборов. Просто бить технично, а не на максимальную силу. Это все-таки ближе к соревновательной деятельности, чем бег.
— Вот именно это имело бы смысл. Тренировка на силу удара — это та же тренировка на взрыв, и она не должна быть продолжительной. У нас еще есть второй режим, где происходит суммирование силы ударов за определенное время: за 10, 30 и 60 секунд, за две и три минуты и так далее до 12 раундов с минутными перерывами. Таким образом можно тренировать спортсмена и оценивать уровень его физической формы, выносливость и энергетические возможности. И главное — здесь будет обратная связь, это как бегать с секундомером и без него.
— У меня была теория, что 100-килограммовый волейболист ударит лучше, чем 60-килограммовый боксер.
— Не факт. Некоторые 60-килограммовые боксеры бьют сильнее тех, кто весит 100 кг, хотя и те, и другие — мастера спорта по боксу. На мой взгляд, это потому, что в тяжелом весе конкуренция не такая большая и в мастера спорта пробиться легче, даже не обладая при этом хорошей ударной техникой.
— Но я сам говорил с боксером Ковалевым. Он рассказывал, что у вас на турнире не попал даже в призы, хотя Ковалев — один из самых жестких нокаутеров.
— Ковалев — техничный боксер, он ориентирован на технику ударов без замаха. А на турнирах по силе удара бить лучше по-колхозному, включая в удар все тело. Плюс мне не раз встречались люди, имеющие генетическую предрасположенность к ударной технике, с хорошей взрывной силой и жесткой конструкцией кисти. Что позволяет им сразу показывать отличные результаты.
— Еще говорят, что удар идет от ног. Если бить для максимальной силы, то да, от ног. Но в боях много раз наблюдал, что бьют так, чтобы время ударного движения было как можно меньше, чтобы противник на удар не успел среагировать. Поэтому ноги используют для перемещения, но реально бьют плечом, от бедра, а иногда вообще только рукой.
— Какую максимальную цифру вы видели на табло за все время измерений?
— На данный момент 771 кгс. Возможно, кто-то выбил бы и 800 кгс и немного больше. Но если вы прочтете, что кто-то бьет боксерским ударом тонну или выше, можете не верить. Если сделать мешок жестче и ударить в определенное место, то да, цифра будет больше, но это будет именно цифра на табло, а не показатель реальной физической величины (по запросу «сила удара Майка Тайсона» Google предлагает цифру 1800 кг).
Нужно рассчитать силу удара при падении в граммах.
Ответ. Формально это рассчитывается так; F=(m*v)/t; v=(2*g*h)^0,5; t- это время «взаимодействия тела и Земли в момент приземления»! Вот здесь и есть «ГЛАВНАЯ» «загвоздка»! При t=0, мы имеем F= бесконечность! Так- что! Ваш вопрос не корректен!
Ну знаете ли, это ведь может зависить от нескольких факторов)
Ну, во-первых, сила в граммах не измеряется. Если уж и измерялась раньше, то в грамм-силах. А во-вторых, зависит еще от степени деформируемости поверхности, на которое это тело падает. Средняя сила рассчитывается элементарно F=m*g*h/S, где m — масса тела, g — ускорение свободного падения, h — высота падения, S — путь, пройденный при соударении с поверхностью. Но это только в предположении, что сила остается постоянной на всем пути при деформации поверхности. На практике это далеко не так. Сопротивление воздуха, конечно, тоже имеет значение, потому что от этого зависит скорость соударения с поверхностью. Коэффициент сопротивления обычно считают пропорциональным квадрату скорости тела. А зависит он еще от многих факторов. В частности от ФОРМЫ тела. Короче, рассчитать тебе это не удастся. Лучше не парься, а начни учить физику. С самого начала.