Pregunta:
¡¿Qué fue eso?! Cuantificar el impacto de un golpe de artes marciales
user16
2015-02-23 03:22:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Medir cosas como el golpe de un artista marcial puede ser un desafío porque es un movimiento complejo y la lengua vernácula común utilizará términos imprecisos o incorrectos. Esta pregunta es un intento de identificar las medidas aplicables (cuantificación) y las unidades correctas detrás de esos números.


Antecedentes:
en una pregunta reciente mío, pedí sensores que pudieran usarse para medir el golpe de un artista marcial, como una patada o un puñetazo. Mi intención principal era demostrarle al estudiante cómo su técnica mejoraba su golpe. Las respuestas allí son geniales, y definitivamente abordaron mi pregunta.

Lo que me llevó a esta pregunta es que recibí un comentario aclaratorio de seguimiento preguntando si quería medir la fuerza, la energía o el poder. A lo que respondí que simplemente necesitaba algo medible para mostrar la diferencia o mejora al estudiante.

Hubo un comentario posterior * que me hizo pensar:

De lo que escribe aquí, me gustaría agregar que no es ni fuerza ni presión ni energía lo que realmente quiere medir.

* sup > El comentario ha sido eliminado desde entonces, pero comencé esta pregunta poco después de que se dejó.

Lo que me hizo pensar en ese segundo comentario es que he visto muchas referencias usando unidades de fuerza, hay otras formas de cuantificar un golpe de artes marciales.

Por ejemplo:

  • Esta referencia prefiere usar 'fuerza' y condena el uso de "presión"
  • Esta referencia también usa la fuerza, pero mezcla su terminología cuando describe la aceleración y la velocidad, por lo que su uso de la terminología es sospechoso.
  • Esta referencia se centra en la velocidad, el impulso y la energía.
  • Esta referencia erence usa $ lb_F $ para sus medidas. Casualmente, esta es la serie que me inició en mi línea de pensamiento original con la otra pregunta.

Mi pregunta:
¿Cuál es la terminología correcta para medir (cuantificar) la magnitud del golpe de un artista marcial frente a otro golpe?

La medición debe ser aplicable en una variedad de golpes (puñetazos, patadas, codos, etc.) y valido para diferentes practicantes. Del mismo modo, no me preocupa definir lo bueno frente a lo malo; Quiero poder cuantificar la huelga. Esto se relaciona con la mejora básica del proceso: medimos el proceso que queremos mejorar y comparamos los resultados medidos.

La fuerza es algo definido en una instancia en el tiempo. En su publicación original, asumí que estaría más interesado en la fuerza máxima durante un golpe determinado. Sin embargo, creo que [impulso] (http://en.wikipedia.org/wiki/Impulse_ (física)) puede ser en realidad la cantidad más relevante. La integral de la fuerza durante el período de tiempo durante el cual se administra.
Sería bueno si hubiera una respuesta de "talla única" a su pregunta, pero estoy de acuerdo con Olin en que la mejor métrica realmente depende del objetivo de la huelga.
... y, en última instancia, la pregunta debería plantearse primero en un sitio de deportes: en realidad, es una cuestión de artes marciales ante todo, y luego la biotecnología ...
@SF. - Obviamente estoy sesgado, pero esta es una pregunta sobre _medición_ primero y segundo dominio o aplicación. La terminología detrás de una medición es muy apropiada para la ingeniería.
@GlenH7: Sin embargo, establecer * qué * medir es más del dominio original. La ingeniería puede decir * cómo * medirlo.
Cinco respuestas:
#1
+8
Olin Lathrop
2015-02-23 05:15:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

El problema básico es que no ha definido qué es una patada o un puñetazo "bueno". ¿El propósito es hacer que el oponente pierda el equilibrio? ¿Para infligir el máximo dolor? ¿Romper huesos? ¿Golpear una parte particular del cuerpo para inhabilitarlo? ¿Romper la mayoría de las tablas de madera apiladas una encima de la otra? ¿Algo más?

Cada uno de estos resultados diferentes sopesará las distintas propiedades físicas del golpe de manera diferente para obtener un número único de efectividad. Por ejemplo, lograr que alguien pierda el equilibrio, incluso que se caiga, se trata principalmente de un impulso, que es fuerza multiplicada por tiempo, pero siempre que el tiempo sea lo suficientemente corto. Romper huesos tiene que ver más con la fuerza máxima. Infligir una conmoción cerebral (como es el objetivo de un nocaut en el boxeo) probablemente tenga más que ver con el impulso general, pero también se enfoca en el lugar correcto.

En resumen, su pregunta no puede responderse sin una definición de qué tan "bueno" se mide.

Todo el castigo por no definir "bueno" parece una tontería, ya que el párrafo central explica lo que sería "bueno" en varias situaciones diferentes. ¿Por qué no ampliar eso?
@Chris: Doy algunos ejemplos de diferentes resultados deseados para mostrar que se requieren diferentes métricas. No quiero responder por todos los resultados posibles, y uno de ellos es lo que quiere el OP. Tiene más sentido que el OP aclare cuál es el resultado deseado.
#2
+4
HDE 226868
2015-02-23 04:18:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Todo se reduce a la fuerza.

Todos conocemos la segunda ley de Newton: $ \ vec {F} = m \ vec {a} $ 1 . Dice que cuanto mayor sea la fuerza que se aplica a un objeto, mayor será su aceleración (y la aceleración es en realidad solo la segunda derivada de la posición con respecto al tiempo).

¿Cómo se mide la fuerza? Un método común, que se usa para medir el peso de un objeto, es usar una báscula de resorte. Puede colocar un objeto encima del resorte o colgarlo de un resorte. Sin embargo, tenga cuidado: cuando lo cuelgue de un resorte, tenga en cuenta que la báscula mide directamente la tensión. Muévete en una dirección perversa y obtendrás lecturas extrañas.

La ecuación para la fuerza en un resorte es $ \ vec {F} = k \ vec {x} $, donde $ \ vec { x} $ es el desplazamiento 2 y $ k $ es la constante de resorte del resorte. Entonces, si empuja contra un resorte, puede calcular la fuerza aplicada.

Ha mencionado el impulso. Si quieres ser sarcástico (pero preciso), usa impulso : el cambio en el impulso de un objeto (o sistema). El impulso se puede escribir como $ \ vec {I} $ de $ \ vec {J} $. He visto usar ambas convenciones. Independientemente, sin embargo, el impulso se define como $$ \ vec {I} = \ vec {J} = \ vec {F} \ Delta t = \ Delta \ vec {p} = m \ vec {v} _f-m \ vec {v} _o $$ Una fuerza mayor significa un cambio mayor en el impulso. Una fuerza aplicada durante un intervalo de tiempo mayor significa un cambio mayor en el impulso. Por cierto, divide todos los términos por masa y obtendrás esa ecuación cinemática familiar: $$ \ vec {a} t = \ vec {v} _f- \ vec {v} _o $$

Energía es una elección extraña. A menos que golpees a tu oponente directamente en el aire, estarás transfiriendo algo de energía química en energía cinética. Si desea ignorar la conversión de energía de su cuerpo, simplemente diga que la fuerza funciona en el cuerpo del oponente.

En la escuela secundaria (es decir, basada en el álgebra) de física, el trabajo se definía como 3 $$ \ vec {W} = \ vec {F} s $$ Sin embargo, lo más probable es que su puño no aplique la misma cantidad de fuerza mientras viaja y está en contacto con su oponente. Entonces tenemos que usar el cálculo: $$ \ vec {W} = - \ int_ {x_o} ^ {x_f} \ vec {F} dx $$ Cuidado con el signo menos.

Entonces la energía transferida es igual al trabajo realizado por la fuerza.

El poder es simplemente energía (aquí es trabajo) dividido por el tiempo: $$ \ vec {P} = \ frac {\ vec {W}} {t} $ $ Las relaciones allí están implícitas. Pero aquí, la energía equivale al trabajo realizado. Y eso es solo una función de la fuerza, $ F $.

Entonces, el impulso, la energía y el poder son medidas de fuerza. Lo mismo ocurre con la presión. Tome las derivadas adecuadas y verá: $$ \ frac {d \ vec {p}} {dt} = \ frac {d \ vec {W}} {ds} = \ frac {d ^ 2 \ vec {P }} {dt \ cdot ds} = A \ vec {P} = \ vec {F} $$


Sin embargo, no estoy seguro de si eso responde a tu pregunta. Todas estas cosas son entidades diferentes, y lo que mida depende de cómo lo mida. Si mide qué tan rápido se mueve su oponente después del golpe (y su masa), puede medir el impulso o trabajar 4 .

No hay "manera correcta" o "manera incorrecta" para medir la magnitud de la huelga. En todos estos casos, cuanto mayor es la cantidad, mayor es la fuerza aplicada. La única diferencia, a efectos prácticos, es que la fuerza se divide entre algo (área), se aplica durante un período de tiempo determinado (impulso), se aplica a una distancia determinada (trabajo) o se aplica a una distancia determinada en una cantidad determinada. de tiempo (poder). Eso es. Llame a la cantidad $ \ vec {Q} $ y obtendrá $ \ vec {Q} = \ vec {F} \ cdot d \ text {lo que sea} $ 5 . Simplemente elija su $ d \ text {algo} $.


1 También escrito como $ F = m \ frac {d ^ 2x} {dt ^ 2} $
2 El desplazamiento es un vector y, por tanto, la fuerza es un vector. Lo mismo ocurre con la aceleración.
3 Estoy ignorando los $ \ cos \ theta $ que realmente debería incluir, por simplicidad.
4 $ \ vec {J} = m \ vec {v} _f-m \ vec {v} _o $ y $ KE = \ frac {1} {2} mv ^ 2 $. Elija su opción.
5 Sí, sí. Fuerza dividida por $ d \ text {algo} $ en el caso de poder, pero también multiplicada por $ d \ text {algo más} $.

Me disculpo por todos los $ \ vec {} $ s flotando, pero quería dejar claro qué cosas son vectores y cuáles no, para aclarar mi punto.
#3
+1
jhabbott
2015-02-24 11:21:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Si tuviera la tarea de medir esto, también querría saber cuál fue el propósito o el resultado deseado de cada golpe. Esto se debe a que es posible que desee medir diferentes cosas para diferentes tipos de golpe.

  • Un golpe que está diseñado para causar daño debe enfocar la fuerza en un área pequeña para maximizar la presión en ese punto: para ese tipo de golpe, querrá medir la presión.
  • Un golpe que está diseñado para impartir una fuerza sobre el objetivo (por ejemplo, para enrollarlo); necesitaría medir la fuerza aplicada en el área de impacto.
  • Un golpe que está diseñado para alejar al objetivo; debe medir cuánta fuerza se transfirió al objetivo y cuánta de regreso al percutor (energía cinética antes y después el golpe).
  • Un golpe diseñado para asustar y confundir al oponente puede depender de la velocidad.

También puede haber otros escenarios, pero los principales estarán interesados en vigor y presión. En la tercera viñeta anterior, querría medir la energía cinética de ambas partes antes y después del ataque, esto se podría hacer con una cámara de alta velocidad.

Por lo tanto, las referencias confusamente contradictorias que citó pueden no ser contradictorios en absoluto, es posible que solo se centren en medir diferentes cosas debido a diferentes tipos de golpes (o diferentes resultados deseados para los mismos tipos de golpes, en cuyo caso imagino que la técnica puede ser diferente, así como lo que usted desea medir) .

#4
+1
mart
2015-02-24 13:09:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Con un golpe o una patada, mueves (más o menos) todo tu cuerpo, conectas una mano o un pie o cualquier otra cosa a tu objetivo y si tu técnica es buena, el objetivo se deformará mucho más que tu cuerpo. Creo que este pensamiento es crucial, ya que hay muchas articulaciones y cosas blandas entre la parte de tu cuerpo que golpea el objetivo y tu centro de masa. Esto también significa que un golpe que puede aplicar mucha energía a un guante de enfoque ligero puede ser menos efectivo cuando se aplica a una bolsa pesada, porque en el último caso las partes blandas se aplastan más. Como todos sabemos, la idea de golpear a alguien es tener solo una pequeña deformación total y ninguna deformación plástica en nuestras partes blandas, mientras que queremos deformar plásticamente el objetivo y moverlo a algún lugar. A veces enfatizaremos uno sobre el otro.

En el lado del objetivo, tienes algo de deformación y algo de movimiento. La composición exacta dependerá de la velocidad del golpe y del peso del objetivo. Por supuesto, podría argumentar que la deformación es en realidad una forma de movimiento o viceversa. Aquí, por movimiento me refiero al objetivo en realidad se mueve como un todo, y por deformación cualquier movimiento 'interno' del objetivo.

Deformación
Probablemente hay materiales elásticos que producir un resultado cuantificable en cuánto los deforma. Una forma bastante rentable de mostrar a sus estudiantes cuánto progreso logran con sus strikes (o no) sería apilar tableros y ver cuántos pueden romper. No estoy seguro de que Karate esté preparado para una idea tan novedosa.
Otra forma sería tener un resorte y medir su deformación elástica. Si tuviera que diseñar un sistema de este tipo, mi primer comienzo sería un globo de aire robusto y un sensor de presión, preparado para que usted obtenga el pico de presión. La compresión de gases no es idealmente elástica (algo de energía se pierde en forma de calor). Pero podrías montar un colchón de aire en el lado de "estudiante" de tu guante. Creo que cualquier resorte mecánico clásico necesitará un cojín adicional, y eso agregaría incertidumbres. Creo que en Karate hay una práctica de pegar tablas en el suelo y golpearlas, el maestro verifica cuánto 'da' la tabla sosteniendo una mano unos centímetros detrás de ella. Si la tabla no llega a la mano, el alumno aún tiene mucho que practicar.

Movimiento
Puede construir un péndulo y medir qué tan lejos se balancea. O tal vez acelerómetros y alguna integración compleja que te permita llegar a una energía. O puede montar su resorte en un objeto fijo, por ejemplo, pegando una tabla en el suelo. Luego, eliminas el término de movimiento y puedes concentrarte en la deformación.

#5
+1
PCARR
2015-06-22 23:26:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Los golpes en vivo de un artista marcial se pueden cuantificar entre practicantes usando fuerza aplicada como libras por pulgada cuadrada . La premisa básica es (por supuesto) que la fuerza es igual a la masa por la aceleración. La importancia radica en el emparejamiento con el área de contacto utilizada con la que se entrega - ley del cuadrado inverso . Estos dos son el par principal.

Por supuesto, hay complicaciones salvajes en los golpes en vivo, como ondas de compresión transversales y [insertar casi cualquier cosa aquí]. Básicamente, la transferencia de fuerza se puede evaluar cualitativamente a través de la observación entrenada y el estudio particular del cambio de impulso, posición relativa y ángulo de ataque en relación con el centro de masa . (Los efectos radiales y longitudinales deben gesticularse en lugar de demostrarse).

Creo que hay algunos factores (sin incluir la deformación y el esfuerzo cortante) que no se pueden repetir con precisión en la simulación y requieren cuantificación / desmitificación, pero Es mucho más difícil hacerlo.

En última instancia, los practicantes buscan la cuantificación obvia de un golpe: sincronización y precisión . Debe tener en cuenta la efectividad de una técnica que surge como resultado de movimientos en competencia. También se debe evaluar el grado de automaticidad de un estudiante capacitado.



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
Loading...