Удар можна вважати миттєвим якщо його тривалість. Явище удару. Зсув точок при ударі

Механізм впливу удару.  У механіці абсолютно твердоготвёрдого тіла удар розглядається як стрибкоподібний процес, тривалість якого нескінченно мала. Під час удару в точці зіткнення соударяющихся тел виникають великі, але миттєво діючі сили, що призводять до кінцевого зміни кількості руху. У реальних системах завжди діють кінцеві сили протягом кінцевого інтервалу часу, і зіткнення двох тіл, що рухаються пов'язано з їх деформацією поблизу точки дотику і поширенням хвилі стиснення всередині цих тіл. Тривалість удару залежить від багатьох фізичних факторів: пружних характеристик матеріалів соударяющихся тіл, їх форми і розмірів, відносної швидкості зближення і т.д.

Зміна прискорення в часі прийнято називати імпульсом ударного прискорення або ударним імпульсом, а закон зміни прискорення в часі - формою ударного імпульсу. До основних параметрів ударного імпульсу відносять пікове ударне прискорення (перевантаження), тривалість дії ударного прискорення і форму імпульсу.

Розрізняють три основних види реакції виробів на ударні навантаження:

* Балістичний (квазіамортізаціонний) режим збудження (період власних коливань ЕУ більше тривалості імпульсу збудження);

* Квазірезонанансний режим збудження (період власних коливань ЕУ приблизно дорівнює тривалості імпульсу збудження);

* Статичний режим збудження (період власних коливань ЕУ менше тривалості імпульсу збудження).

При балістичному режимі максимальне значення прискорення ЕУ завжди менше пікового прискорення впливає ударного імпульсу. КвазірезонанаснийКвазірезонансний режим збудження найбільш жесткійжёсткій за величиною порушуваних прискорень (m більше 1). При статичному режимі збудження відгук ЕУ повністю повторює впливає імпульс (m \u003d 1), результати випробувань не залежать від форми і тривалості імпульсу. Випробування в статичної області еквівалентні випробувань на вплив лінійного прискорення, тому що його можна розглядати як удар нескінченної тривалості.

Випробування на ударну навантаження проводять в квазірезонансного режимі збудження. Ударну міцність оцінюють по цілісності конструкції ЕУ (відсутність тріщин, сколів).

Випробування на ударну стійкість проводять після випробувань на ударну міцність під електричним навантаженням для перевірки здатності ЕУ виконувати свої функції в умовах дії механічних ударів.

Крім механічних ударних стендів застосовують електродинамічні і пневматичні ударні стенди. В електродинамічних стендах через котушку збудження рухомий системи пропускають імпульс струму, амплітуда і тривалість якого визначають параметри ударного імпульсу. На пневматичних стендах ударне прискорення отримують при зіткненні столу зі снарядом, випущеним з пневматичної гармати.

Характеристики ударних стендів змінюються в широких межах: грузопод'емностьгрузопод'ёмность - від 1 до 500 кг, число ударів в хвилину (регулюється) - від 5 до 120, максимальне прискорення - від 200 до 6000 g, тривалість ударів - від 0,4 до 40 мс.

У механіці ударом називають механічний вплив матеріальних тіл, що приводить до кінцевого зміни швидкостей їх точок за нескінченно малий проміжок часу. Ударний рух - рух, що виникає в результаті однократного взаємодії тіла (середовища) з даної системою за умови, що найменший період власних коливань системи або її постійна часу сумірні або більше часу взаємодії.

При ударному взаємодії в розглянутих точках визначають ударні прискорення, швидкість або переміщення. В сукупності такі дії і реакції називають ударними процесами. Механічні удари можуть бути поодинокими, множинними та комплексними. Поодинокі і багаторазові ударні процеси можуть впливати на апарат в поздовжньому, поперечному і будь-якому проміжному напрямках. Комплексні ударні навантаження впливають на об'єкт в двох або трьох взаємно перпендикулярних площинах одночасно. Ударні навантаження на ЛА можуть бути як непериодическими, так і періодичними. Виникнення ударних навантажень пов'язано з різкою зміною прискорення, швидкості або напрямку переміщення ЛА. Найбільш часто в реальних умовах зустрічається складний одиночний ударний процес, який представляє собою поєднання простого ударного імпульсу з накладеними коливаннями.

Основні характеристики ударного процесу:

• закони зміни в часі ударного прискорення a (t), швидкості V (t) і переміщення X (t) \\ тривалість дії ударного прискорення т - інтервал часу від моменту появи до моменту зникнення ударного прискорення, що задовольняє умові, а\u003e ап, де ап - пікове ударне прискорення;
• тривалість фронту ударного прискорення Тф - інтервал часу від моменту появи ударного прискорення до моменту, відповідного його пікового значення;
• коефіцієнт накладених коливань ударного прискорення - відношення повної суми абсолютних значень збільшень між суміжними і екстремальними значеннями ударного прискорення до його подвоєному пікового значення;
• імпульс ударного прискорення - інтеграл від ударного прискорення за час, що дорівнює тривалості його дії.

За формою кривої функціональної залежності параметрів руху ударні процеси поділяють на прості і складні. Прості процеси не містять високочастотних складових, і їх характеристики аппроксимируются простими аналітичними функціями. Найменування функції визначається формою кривої, що апроксимує залежність прискорення від часу (напівсинусоїдальної, косанусоідальная, прямокутна, трикутна, пілообразная, трапецеїдальних і т.д.).

Механічний удар характеризується швидким виділенням енергія, в результаті чого виникають місцеві пружні або пластичні деформації, порушення хвиль напруги і інші ефекти, що призводять іноді до порушення функціонування і до руйнування конструкції ЛА. Ударне навантаження, прикладена до ЛА, збуджує в ньому швидко затухаючі власні коливання. Значення перевантаження при ударі, характер і швидкість розподілу напружень по конструкції ЛА визначаються силою і тривалістю удару, і характером зміни прискорення. Удар, впливаючи на ЛА, може викликати його механічне пошкодження. Залежно від тривалості, складності ударного процесу і його максимального прискорення при випробуваннях визначають ступінь жорсткості елементів конструкції ЛА. Простий удар може викликати руйнування внаслідок виникнення сильних, хоч і коротких перенапруг в матеріалі. Складний удар може привести до накопичення мікродеформації усталостного характеру. Так як конструкція ЛА має резонансними властивостями, то навіть простий удар може викликати колебательную реакцію в її елементах, також супроводжується втомним явищами.

Механічні перевантаження викликають деформацію і поломку деталей, ослаблення з'єднань (зварних, різьбових і клепаних), ослабленню гвинтів і гайок, переміщення механізмів і органів управління, в результаті чого змінюється регулювання та настроювання приладів і з'являються інші несправності.

Боротьба зі шкідливою дією механічних перевантажень ведеться різними шляхами: збільшенням міцності конструкції, використанням деталей і елементів з підвищеною механічною міцністю, застосуванням амортизаторів і спеціальної упаковки, раціональним розміщенням приладів. Заходи захисту від шкідливого впливу механічних перевантажень ділять на дві групи:

1. заходи, спрямовані на забезпечення необхідної механічної міцності і жорсткості конструкції;
2. заходи, спрямовані на ізоляцію елементів конструкції від механічних впливів.

В останньому випадку застосовують різні амортизуючі засоби, ізолюючі прокладки, компенсатори і демпфери.

Загальне завдання випробувань ЛА на вплив ударних навантажень полягає в перевірці здатності ЛА і всіх його елементів виконувати свої функції в процесі ударної дії і після нього, тобто зберігати свої технічні параметри при ударній дії і після нього в межах, зазначених у нормативно-технічних документах.

Основні вимоги при ударних випробуваннях в лабораторних умовах - максимальне наближення результату випробувального удару на об'єкт до ефекту реального удару в натурних умовах експлуатації і відтворюваність ударної дії.

При відтворенні в лабораторних умовах режимів ударного навантаження накладають обмеження на0форму імпульсу миттєвого прискорення як функції часу (рис. 2.50), а також на допустимі межі відхилень форми імпульсу. Практично кожен ударний імпульс на лабораторному стенді супроводжується пульсацією, що є наслідком резонансних явищ в ударних установках і допоміжному обладнанні. Так як спектр ударного імпульсу в основному є характеристикою руйнівної дії удару, то накладена навіть невелика пульсація може зробити результати вимірювань недостовірними.

Випробувальні установки, що імітують окремі удари з наступними коливаннями, складають спеціальний клас обладнання для механічних випробувань. Ударні стенди можна класифікувати за різними ознаками (рис. 2.5!):

I - за принципом формування ударного імпульсу;

II - за характером випробувань;

III - по виду відтвореного ударного навантаження;

IV - за принципом дії;

V - по джерелу енергії.

У загальному вигляді схема ударного стенда складається з наступних елементів (рис. 2.52): випробуваного об'єкта, укріпленого на платформі або контейнері разом з датчиком ударної перевантаження; засоби розгону для повідомлення об'єкту необхідної швидкості; гальмівного пристрою; системи управління; реєструє апаратури для записів досліджуваних параметрів об'єкта і закону зміни ударної перевантаження; первинних перетворювачів; допоміжних приладів для регулювання режимів функціонування випробуваного об'єкта; джерел живлення, необхідних для роботи випробуваного об'єкта і реєструє апаратури.

Найпростішим стендом для ударних випробувань в лабораторних умовах є стенд, який працює за принципом скидання закріпленого на каретці випробуваного об'єкта з деякої висоти, тобто використовує для розгону сили земного тяжіння. При цьому форма ударного імпульсу визначається матеріалом і формою соударяющихся поверхонь. На таких стендах можна забезпечити прискорення до 80000 м / с2. На рис. 2.53, а і б наведено принципово можливі схеми таких стендів.

У першому варіанті (рис. 2.53, а) спеціальний кулачок 3 з храповим зубом приводиться в обертання двигуном. Після досягнення кулачком максимальної висоти H стіл 1 з об'єктом випробування 2 падає на гальмівні пристрої 4, які і передають їй удар. Ударна перевантаження залежить від висоти падіння Н, жорсткості гальмують елементів до, сумарною маси столу і об'єкта випробування M і визначається наступною залежністю:

Варіюючи ця величини, можна отримати різні перевантаження. У другому варіанті (рис. 2.53, б) стенд працює за методом скидання.

Випробувальні стенди, які використовують гідравлічний або пневматичний привід для розгону каретки, практично не залежать від дії гравітації. На рис. 2.54 показані два варіанти ударних пневматичних стендів.

Принцип роботи стенду з пневмопушкой (рис. 2.54, а) полягає в наступному. У робочу камеру / подається стиснений газ. При досягненні заданого тиску, яке контролюється манометром, спрацьовує автомат 2 звільнення контейнера 3, де розміщений випробуваний об'єкт. При виході зі ствола 4 пневмопушкі контейнер контактує з пристроєм 5, яке дозволяє вимірювати швидкість руху контейнера. Пневмопушка через амортизатори кріпиться до опорних стійок б. Заданий закон гальмування на амортизаторі 7 реалізується за рахунок зміни гідравлічного опору перетікає рідини 9 в зазорі між спеціально спрофільоване голкою 8 і отвором в амортизаторі 7.

Конструктивна схема іншого пневматичного ударного стенда, (рис. 2.54, б) складається з об'єкта випробувань 1, каретки 2, на якій встановлений об'єкт випробувань, прокладки 3 і гальмівного пристрою 4, клапанів 5, що дозволяють створювати задані перепади тиску газу на поршні б, і системи подачі газу 7. Гальмівний пристрій включається відразу ж після зіткнення каретки і прокладки, щоб запобігти зворотний хід каретки і спотворення форм ударного імпульсу. Управління такими стендами може бути автоматизовано. На них можна відтворити широкий діапазон ударних навантажень.

Як розгінного пристрою можуть бути використані гумові амортизатори, пружини, а також, в окремих випадках, лінійні асинхронні двигуни.

Можливості практично всіх ударних стендів визначаються конструкцією гальмівних пристроїв:

1. Удар випробуваного об'єкта з жорсткою плитою характеризується гальмуванням за рахунок виникнення пружних сил в зоні контакту. Такий спосіб гальмування випробуваного об'єкта дозволяє отримувати великі значення перевантажень з малим фронтом їх наростання (рис. 2.55, а).

2. Для отримання перевантажень в широкому діапазоні, від десятків до десятків тисяч одиниць, з часом наростання їх від десятків мікросекунд до декількох мілісекунд використовують деформуються елементи у вигляді пластини або прокладки, що лежить на жорсткій основі. Матеріалами цих прокладок можуть бути сталь, латунь, мідь, свинець, гума тощо (Рис. 2.55, б).

3. Для забезпечення будь-якого конкретного (заданого) закону зміни п і т в невеликому діапазоні використовують деформуються елементи у вигляді наконечника (Крешер), який встановлюється між плитою ударного стенда і випробуваним об'єктом (рис. 2.55, в).

4. Для відтворення удару з відносно великим шляхом гальмування застосовують гальмівний пристрій, що складається з свинцевого, пластично деформується плити, розташованої на жорсткому підставі стенду, і що вступає в неї жорсткого наконечника відповідного профілю (рис. 2.55, г), закріпленого на об'єкті або платформі стенду . Такі гальмівні пристрої дозволяють отримувати перевантаження в широкому діапазоні n (t) з невеликим часом їх наростання, що доходить до десятків мілісекунд.

5. В якості гальмівного пристрою може бути використаний пружний елемент у вигляді ресори (рис. 2.55, д), встановленої на рухомої частини ударного стенда. Такий вид гальмування забезпечує отримання відносно малих перевантажень напівсинусоїдальної форми з тривалістю, вимірюваної мілісекундами.

6. пробиває металева пластина, закріплена по контуру в підставі установки, в поєднанні з жорстким наконечником платформи або контейнера, забезпечує отримання відносно малих перевантажень (рис. 2.55, е).

7. Деформуємі елементи, встановлені на рухомій платформі стенду (рис. 2.55, ж), в поєднанні з жорстким конічним уловлювачем забезпечують отримання довготривалих перевантажень з часом наростання до десятків мілісекунд.

8. Гальмівний пристрій з деформованої шайбою (рис. 2.55, з) дозволяє отримувати великі шляхи гальмування об'єкта (до 200 - 300 мм) при малих деформаціях шайби.

9. Створення в лабораторних умовах інтенсивних ударних імпульсів з великими фронтами можливо при використанні пневматичного гальмівного пристрою (рис. 2.55, и). До достоїнств пневмодемпфера слід віднести його багаторазове дію, а також можливість відтворення ударних імпульсів різної форми, в тому числі і зі значним заданим фронтом.

10. У практиці проведення ударних випробувань широке застосування отримало гальмівний пристрій у вигляді гідравлічного амортизатора (див. Рис. 2.54, а). При ударі випробуваного об'єкта про амортизатор його шток занурюється в рідину. Рідина виштовхується через очко штока за законом, визначається профілем регулюючої голки. Змінюючи профіль голки, можна реалізувати різний вигляд закону гальмування. Профіль голки можна отримати розрахунковим шляхом, але при цьому дуже важко врахувати, наприклад, наявність повітря в порожнині поршня, сили тертя в ущільнюючих пристроях і т.д. Тому розрахунковий профіль необхідно експериментально коригувати. Таким чином, розрахунково-експериментальним методом можна отримати профіль, необхідний для реалізації будь-якого закону гальмування.

Проведення ударних випробувань в лабораторних умовах висуває і ряд спеціальних вимог до монтажу об'єкта. Так, наприклад, максимально допустимий переміщення в поперечному напрямку не повинно перевищувати 30% номінальної величини; як при випробуваннях на ударну стійкість, так і при випробуваннях на ударну міцність виріб повинен мати можливість встановлюватися в трьох взаємно перпендикулярних положеннях з відтворенням необхідної кількості ударних імпульсів. Разові характеристики вимірювального і записуючого обладнання повинні бути ідентичними в широкому діапазоні частот, що гарантує правильну реєстрацію співвідношень різних частотних складових вимірюваного імпульсу.

Внаслідок різноманітності передавальних функцій різних механічних систем один і той же ударний спектр може бути викликаний ударним імпульсом різної форми. Це означає, що немає однозначної відповідності деякої тимчасової функції прискорення і ударного спектра. Тому з технічної точки зору більш правильно ставити технічні умови на ударні випробування, що містять вимоги до ударного спектру, а не до тимчасової характеристиці прискорення. В першу чергу це стосується механізму втомного руйнування матеріалів внаслідок накопичення циклів навантаження, які можуть бути різними від випробувань до випробування, хоча пікові значення прискорення і напруги будуть залишатися незмінними.

При моделюванні ударних процесів системи визначальних параметрів доцільно складати за виявленими факторами, необхідних для досить повного визначення шуканої величини, яку іноді можна знайти тільки експериментальним шляхом.

Розглядаючи удар масивного, вільно рухається жорсткого тіла по деформованість елементу щодо малого розміру (наприклад, з гальмівного пристрою стенда), закріпленому на жорсткій основі, потрібно визначити параметри ударного процесу і встановити умови, при яких такі процеси будуть подібними один одному. У загальному випадку просторового руху тіла можна скласти шість рівнянь, три з яких дає закон збереження кількості руху, два - закони збереження маси і енергії, шостим є рівняння стану. У зазначені рівняння входять наступні величини: три компоненти швидкості Vx Vy \\ Vz\u003e щільність р, Тиск р і ентропія. Нехтуючи диссипативними силами і вважаючи стан деформованого об'єму ізоентропіческім, можна виключити з числа визначальних параметрів ентропію. Так як розглядається тільки рух центру мас тіла, то можна не включати в число визначальних параметрів компоненти швидкостей Vx, Vy; Vz і координати точок Л ", Y, Z всередині деформованого об'єкта. Стан деформованого об'єму буде характеризуватися такими визначальними параметрами:

• щільністю матеріалу р;
• тиском р, яке доцільніше враховувати через величину максимальної місцевої деформації і Otmax, розглядаючи її як узагальнений параметр силовий характеристики в зоні контакту;
• початковою швидкістю удару V0, яка спрямована по нормалі до поверхні, на якій встановлено, що деформується елемент;
• поточним часом t;
• масою тіла т;
• прискоренням вільного падіння g;
• модулем пружності матеріалів Е, так як напружений стан тіла при ударі (за винятком зони контакту) вважається пружним;
• характерним геометричним параметром тіла (або деформується елемента) D.

Відповідно до тс-теоремою, з восьми параметрів, серед яких три мають незалежні розмірності, можна скласти п'ять незалежних безрозмірних комплексів:

Безрозмірні комплекси, складені з визначених параметрів ударного процесу, будуть деякими функціями незалежні] безрозмірних комплексів П1 - П5.

До числа визначених параметрів відносяться:

• поточна місцева деформація а;
• швидкість тіла V;
• контактна сила Р;
• напруга всередині тіла а.

Отже, можна записати функціональні співвідношення:

Вид функцій / 1, / 2, / е, / 4 може бути встановлений експериментально, з урахуванням великої кількості визначальних параметрів.

Якщо при ударі в перетинах тіла за межами зони контакту не з'являються залишкові деформації, то деформація матиме місцевий характер, і, отже, комплекс Я5 \u003d РУ ^ / Е можна виключити.

Комплекс Jl2 \u003d Pttjjjax) ~ Cm називається коефіцієнтом відносної маси тіла.

Коефіцієнт сили опору пластичного деформації Cp пов'язаний безпосередньо з показником силовий характеристики N (коефіцієнтом піддатливості матеріалу, що залежать від форми соударяющихся тел) наступною залежністю:

де р - Приведена щільність матеріалів в зоні контакту; Cm \u003d т / (ра?) - наведена відносна маса соударяющихся тел, що характеризує ставлення їх приведеної маси M до наведеної масі деформованого об'єму в зоні контакту; xV - безрозмірний параметр, що характеризує відносну роботу деформування.

Функцією Cp - / з (Я1 (Яг, Я3, Я4) можна скористатися для визначення перевантажень:

Якщо забезпечити рівність числових значень безрозмірних комплексів IJlt Я2, Я3, Я4 для двох ударних процесів, то ці умови, тобто

будуть являти собою критерії подібності даних процесів.

При виконанні зазначених умов однаковими будуть і числові значення функцій /ь/г./з »Л» те- в подібні моменти часу -V CtZoimax- const; ^ R \u003d const; Cp \u003d const, що і дозволяє визначати параметри одного ударного процесу простим перерахуванням параметрів іншого процесу. Необхідні і достатні вимоги фізичного моделювання ударних процесів можна сформулювати наступним чином:

1. Робочі частини моделі і натурного об'єкта повинні бути геометрично подібними.
2. Безрозмірні комплекси, складені з визначальних пара, метрів, повинні задовольняти умові (2.68). Вводячи масштабні коефіцієнти.

Необхідно мати на увазі, що при моделюванні тільки параметрів ударного процесу напружені стану тел (натури і моделі) будуть обов'язково різними.

12 ступенів збільшення швидкості удару

Швидкість. Осліплююча, зачаровує, швидкість, можливо, є найбільш бажаним і зрітільно вражаючим майстерністю в бойових мистецтвах. Блискавичні удари Брюса Лі створили йому репутацію. Швидкість властива більшості з видатних професійних боксерів, таких, як Шугар Рей Леонард і Мухаммед Алі. Сила Алі була лише адекватна його статурі в той час, як швидкість удару - просто феноменальною. А руки Леонарда, можливо, були найшвидшими з усіх тих, яких коли-небудь бачив світ. Також, колишній чемпіон фул-контакт карате Білл Уоллес ніколи не володів великою силою удару, але блискавичні удари ногами завоювали йому, досі не побитий, професійний рекорд на рингу.

Чи закладена ця магічна сила в генах людини, або її можна придбати і збільшити за допомогою тренувань? За словами Др. Джона ЛяТурретта - володаря чорного поясу в кенпо-карате і докторського ступеня в спортивній психології - будь-хто може стати "найшвидшим", якщо буде слідувати декільком основним принципам.

"Тренування швидкості на 90% є психологічною, А може і на 99%", кажуть ЛяТурретт. Такий психологічний підхід до тренування, здається, приніс результати 50-річному інструктуру карате з Медфорда, штат Орегон. Офіційно було зареєстровано, що він зумів зробити 16,5 ударів за одну секунду, і він стверджує, що його учні можуть зробити це навіть ще швидше. Слідуючи 12 ступеням програми по збільшенню швидкості.

1. ВЧІТЬСЯ, спостерігаючи за СПЕЦІАЛІСТАМИ.  "Якщо людина хоче стати найшвидшим бігуном, але не виходить з дому, то він вчиться бути калікою в інвалідному кріслі", говорить ЛяТурретт. "Все, що йому потрібно зробити, це вийти з дому, знайти швидкого бігуна його віку, сили і фізіології тіла і вивчати його рухи, в точності роблячи те, що той робить".

2. використовуйте плавно, текучий УДАРИ. Плавне техніка ударів китайського стилю володіє набагато більшою вибуховою силою, ніж традиційні реверсивні удари в карате і в боксі, стверджує ЛяТурретт, т. К. Швидкість удару генерується імпульсом. Ви можете натренувати мозок і нервову систему для нанесення швидких ударів. Щоб досягти цього, виконуйте "плавну" вправу, що складається з послідовності рухів, починаючи з трьох-чотирьох ударів за раз. Як тільки ви починаєте виконувати цю комбінацію автоматично, додайте трохи більше рухів, потім ще трохи, до тих пір, поки ваша підсвідомість не навчиться пов'язувати кожне окреме рух в один потік, подібний водоспаду. Через деякий час, ви зможете робити 15-20 повних рухів за одну або навіть менше секунд.

3. використовуйте сфокусуватися АГРЕСІЮ. Ви повинні навчитися миттєво переходити з пасивного стану в стан бойової готовності для того, щоб атакувати до того, як противник зуміє передбачити ваші дії. Будь-які сумніви про вашу здатність захистити себе повинні бути викорінені шляхом психологічної підготовки, перш ніж ви потрапите в стресовий стан.

Час реакції на будь-яку дію ділиться на три фази - сприйняття, рішення і дія - що разом займає, приблизно шосту частину секунди. Сприймати інформацію і приймати відповідні рішення слід в розслабленому стані, щоб не дати натяк супротивникові про ваших подальших діях. Як тільки ви сфокусувалися, ви можете зробити атаку настільки швидко, що ваш суперник не встигне й оком моргнути.

Щоб правильно виконати цей тип атаки, ви повинні бути абсолютно впевнені в своїй правоті і здатності правильно діяти, інакше ви програєте. Як виражається сам ЛяТурретт: "Болтая, що не готуйте рис". Ви повинні бути агресивні і упевнені в своїй майстерності. Впевненість в собі повинна народжуватися в бою з реальним супротивником більшою мірою, ніж при виконанні ката, де ви атакуєте уявного противника.

Ви також повинні зберігати постійний стан готовності, уважно спостерігати за подіями навколо вас, бути в будь-який момент готовим, у разі небезпеки, реалізувати потенційну силу. Це особливий фізичний, психічний і емоційний стан може освоїти будь-яка людина, але тільки в умовах безпосередньої конфронтації з супротивником.

Як тільки ви досягли цього рівня підготовки, проаналізуйте і постарайтеся розкласти по категоріях з'явилися у вас відчуття. Пізніше, в умовах поєдинку, ви можете витягти з пам'яті отриманий досвід, що дасть вам безперечну перевагу перед супротивником.

Задайте собі наступні питання: Що особливо відволікає мене? Може бути відстань між мною і супротивником? Або його неприхована злість по відношенню до мене? Його манера виражатися? Яка увага надає на мене це психічний стан? Які відчуття я переживаю? Як я виглядав? Яке у мене був вираз обличчя? Які м'язи були напружені? Які розслаблені? Що я сам собі говорив, перебуваючи в цьому стані? (Найкраще було б, якби ви не "бурмотіли" щось там про себе.) Які уявні образи виникали у мене? На чому я був візуально зосереджений?

Після того, як ви знайдете собі відповіді на поставлені запитання, відтворіть ситуацію знову, постарайтеся, щоб у вашому мозку знову яскраво виникли відчуття, навколишнє оточення і звуки. Повторюйте це знову і знову до тих пір, поки ви не будете в змозі ввести себе в цей психічний стан у будь-який момент.

4. використовуйте ГОТОВІ СТОЙКИ, ЯКІ МОЖУТЬ ДАТИ ВАМ МОЖЛИВІСТЬ ВИБОРУ.  Один із секретів успіху Уоллеса полягав в тому, що він з однієї єдиної позиції ніг міг миттєво провести бічний удар ногою, круговий удар і зворотний круговий з однаковою точністю. Одним словом, ваша стійка повинна дати вам можливість робити рубають удари, удари в стилі "кіготь", ліктями, поштовхи або удари "молот", в залежності від дій противника.

Використовуйте бойову техніку, яка, як ви вважаєте, в найбільшою мірою підходить вам. Навчіться займати таку позицію, з якої вам досить зробити лише незначний рух, щоб пересунутися від однієї мішені до іншої. Підбір натуральної (природного) бойової позиції виключає необхідність у виборі стійки і дозволяє вам зловити супротивника зненацька. А спантеличений супротивник - вже наполовину переможений.

5. Остерігайтесь ПСИХОЛОГІЇ ОДНОГО смертельного удару.  Цей висновок правила номер один. Ваша початкова атака повинна бути послідовністю, що складається з трьох ударів навіть в тому випадку, якщо перший удар був здатний зупинити атакуючого противника. Перший удар є "закускою", другий - "головним блюдом", ну, а третій - "десертом".

У той час, як нічого не підозрюючи противник готується до прямого удару або удару "задньої" ногою, - говорить ЛяТурретт, - ви можете засліпити його ляпанцем по очах, кулаком лівої руки ударити в скроню, правим ліктем в інший скроню. Потім ви можете вдарити його правим ліктем в щелепу, а лівою рукою по очах. Опустіться в стійку на колінах і вдарте правим кулаком в пах, а двома пальцями лівої руки - по очах супротивника. Ось і кінець цієї історії ".

6. використовуйте ВПРАВИ ПО візуалізації.  Під час занять вправами на розвиток швидкості удару, ви повинні думати, що виконуєте удари з бажаною для вас швидкістю. "Якщо ви не бачите, ви не зможете це зробити", - говорить ЛяТурретт. Така психологічна підготовка багато в чому доповнює фізичну.

Візуалізація не так вже складна, як думають багато людей. Спробуйте зробити наступний експеримент: зупиніться прямо зараз і опишіть собі колір вашої машини. Потім апельсин. Потім вашого кращого друга. Яким чином ви зуміли все це описати? Ви уявили їх собі.

Багато людей не знають, що вони часто створюють "образи" в своїй голові на подсазнательном рівні. Ту частину мозку, яка відповідальна за створення і відтворення образів, цілком можна точно налаштувати навіть в тому випадку, якщо вони не звикли звертатися до неї.

Як тільки ви навчилися представляти себе в умовах реального бою, спробуйте побачити і відчути, що ваші дії досягають обраних вами мішеней. Відчуйте, що ваші зігнуті коліна додають потужності вашим ударам. Відчуйте поштовх вашої ноги по м'ячу під час удару, і т. Д ...

7. ідентифікується ВІДКРИТІ МІШЕНІ.  Щоб навчитися ідентифікувати відкриті мішені і передбачати дії противника, необхідно тренуватися з реальним противником. Почуття синхронності можна добитися шляхом багаторазового відтворення атак до тих пір, поки у вас не з'явиться тверда впевненість в тому, що ви зможете застосовувати його в умовах реального бою.

Однією з причин того, що у боксерів настільки хороша швидкість удару є те, що вони тисячі разів відпрацьовують свою техніку в спарингу. І коли перед ними виникає мета, вони не думають, вони ДІЮТЬ. Цей підсвідомий навик можна легко придбати, але короткого шляху досягнення цього немає. Ви повинні тренуватися знову і знову до тих пір, поки ваші дії не стануть інстинктивними.

8. НЕ "ТЕЛЕГРАФУЙТЕ" ВАШІ ДІЇ. Не має значення, наскільки ви швидкі, т. К. Якщо ваш противник передбачив ваші дії, ви вже не досить швидкі. Можете вірити чи ні, вашому супротивникові складніше побачити удар, що йде на рівні його очей, ніж круговий удар збоку.

Удар "хук» (не кругової, а хук) вимагає набагато більше рухів, і його набагато легше блокувати. Одним словом, правильно проведений удар в область перенісся може уразити супротивника раніше, ніж він зрозуміє, що ви його вдарили. Перш за все, не видавайте своїх намірів стискаючи кулаки, рухаючи плечем або глибоким зітханням перед нанесенням удару.

Як тільки ви засвоїте фізичну структуру техніки вправ, попрактикуйтесь в добуванні переваг з обмежень сприйняття людини, намагаючись зайняти положення, що обмежує можливість противника побачити і передбачити ваші дії. Цей навик вимагає багато практики, але як тільки ви засвоїте його, ви зможете атакувати супротивника, практично безкарно.

9. використовуйте ПРАВИЛЬНУ дихальних технік.  Під час бою багато спортсменів затримують дихання, чим завдають собі великої шкоди. Тіло стає напруженим, в наслідок чого зменшується швидкість і сила ваших ударів. Киай під час виконання техніки навіть шкодить вам, т. К. Гасить ваш імпульс. Ключем до високої швидкості ударів є те, що ви повинні видихати повітря відповідно до ударів.

10. підтримувати гарну фізичну форму.  Гнучкість, сила і витривалість грають найважливішу роль при самозахисті навіть враховуючи те, що більшість вуличних боїв тривають секунди. Якщо ваше тіло одночасно гнучке і розслаблене, то ви зможете наносити удари практично під будь-яким кутом, вражаючи високі і низькі цілі без незручної зміни стійок. Також, надзвичайно важлива і сила ніг. Чим сильніше будуть ваші ноги, тим сильніше буде ваш удар, і тим швидше ви зможете скорочувати відстань між вами і супротивником. Важливо збільшити силу рук і передпліч шляхом тренувань з обтяженнями і спеціальними вправами на удари. Вправи допоможуть вам зміцнити долоні і зап'ястя, поліпшать точність і проникнення ударів.

11. Будьте наполегливі.  Ви повинні дати собі зобов'язання три рази в тиждень протягом 20-30 хвилин намагатися помітно поліпшити швидкість удару. Будьте готові до того, що неминуче настануть періоди, коли вам буде здаватися, чтови не робите значного прогресу. Більшість людей відчувають п'ять рівнів почуття прогресу або відсутності зримих результатів під час тренувань.

Існує "несвідома некомпетентність" (буквально) коли Ви не усвідомлюєте проблеми та шляхи їх вирішення.

Це така точка, коли ви поніматете, що ваші знання і майстерність недостатні, і ви починаєте шукати шляхи вирішення проблеми. "Несвідома некомпетентність" означає те, що ви можете виконати нові вправи тільки тоді, коли вашу увагу гранично сфокусуватися.

Це найбільш важка ступінь орієнтувань, і вам здається, що вона буде тривати цілу вічність. Процес трансформації свідомості в рефлексивні дії займає приблизно від 3000 до 5000 повторень. "Несвідома некомпетентність" є єдиним рівнем майстерності, коли справжня швидкість стає досяжною. У той час, як ви вчитеся реагувати інстинктивно. Досягти цього рівня можна лише шляхом тисяч повторень техніки. Більшість людей знаходиться в цьому рефлексивному або автоматичному психічному стані, коли ведуть свою машину, що дозволяє їм реагувати на дорожні неприємності з несвідомим холоднокровністю, вони не замислюються над тим, як перемкнути передачі або натискати на гальмо. Ви не зможете збільшити швидкість удару доти, поки ваші базові рухи не будуть ґрунтуватися на рефлексах. Фінальної ступенем майстерності є "свідомість вашої несвідомої некомпетентності", крапки, якої зуміли за весь час досягти лише кілька людей.

12. ЗБЕРІГАЙТЕ ПРИРОДНУ, розслабленість, збалансованого стійки.  Кращою бойовою стійкою є та, що не виглядає як бойова стійка. Як точно зазначив легендарний майстер меча з Японії Мусасі Міямото "Ваша бойова стійка стає вашою повсякденною стійкою, а ваша повсякденна стійка стає бойовою". Ви повинні точно знати, яку техніку ви можете застосувати з кожної позиції, і повинні вміти виконати їх природним шляхом, без коливань або зміни стійкий.

Практикуйте ці 12 принципів щодня протягом 20-ти хвилин. Після місяця тренувань ви будете вдосконалювати нову, нищівну швидкість. ЛяТурретт каже: "Не існує від природи швидких бійців. Кожному доводилося так само, як і вам, тренуватися. Чим з більшою ретельністю ви тренуєтеся, тим менш ви уразливі в бою ".

Загляньте в словник іншомовних слів: «імпульс» - від лат. impulsus - поштовх, удар, спонукання ». Ефект, вироблений ударом, завжди викликав подив у людини. Чому важкий молот, покладений на шматок металу на ковадлі, тільки притискає його до опори, а той же молот ударом молотобійця плющить метал? А в чому секрет старого циркового трюку, коли нищівний удар молота по масивної ковадлі завдає ніякої шкоди людині, на грудях якої встановлений цей ковадло? У чому помилка в питанні, який задав один раз один учень: «Яка сила удару при падінні вантажу масою 20 кг з висоти 10 м?» І що значить саме слово «сила удару»?

Ще Галілей цікавився проблемою «дивовижною сили удару». Він описує дотепний досвід, за допомогою якого він намагався визначити «силу удару». Досвід полягав у наступному: до міцного брусу, укріпленого горизонтально на осі подібно коромисла ваг (рис. 39), підвішені з одного кінця два відра, а з іншого - вантаж (камінь), врівноважує їх. Верхнє відро було наповнене водою, в дні цього відра було зроблено отвір, закритий пробкою.

Якщо вийняти пробку, то вода буде виливатися в нижню відро і сила удару струменя об дно цього відра, здавалося б, змусить праву частину коромисла опуститися. Добавка відповідного вантажу зліва відновить рівновагу, а його маса дозволить оцінити, яка сила удару струменя.

Однак, на подив Галілея, досвід показав зовсім інше. Спочатку, як тільки була вийнята пробка і вода почала виливатися, опустилася не правий, а ліва частина коромисла. І лише коли струмінь досягла дна нижнього відра, рівновагу відновилося і вже більше не порушувалося до кінця досвіду.

Як же пояснити цей «дивний» результат? Хіба помилково перше припущення Галілея про те, що струмінь, вдаряючи об дно нижнього відра, змусить його опускатися? Для розуміння цього досить складного питання треба знати закон збереження кількості руху, який разом з законом збереження енергії відноситься до найбільших законам природи.

Термін «кількість руху» був введений сучасником Галілея - французьким філософом і математиком Декартом, але введений далеко не на науковому підставі, а з метафізичних (які не грунтуються на досвіді) релігійних ідей філософа. Невизначений, туманний термін «кількість руху» замінюють зараз терміном «імпульс».

У попередній бесіді ми приводили формулювання другого закону Ньютона в тому вигляді, який йому дав сам Ньютон: «Зміна кількості руху пропорційно рушійну силу і відбувається по напрямку тієї прямої, по якій ця сила діє».

Ньютон перший ввів в механіку поняття маси і, користуючись ним, дав точне визначення кількості руху як твори маси тіла на його швидкість (mv).

Якщо початкова швидкість v 0 тіла масою m під дією будь-якої сили протягом часу t збільшується до v 1, то зміна кількості руху за одиницю часу буде:

  Ця зміна пропорційно прикладеною силі F:

mv 1 - mv 0 \u003d Ft

Це і є другий закон Ньютона. З нього випливає, що один і той же зміна кількості руху може статися і при тривалій дії малої сили, і при короткочасній дії великої сили. Твір Ft можна розглядати як міру дії сили. Воно отримало назву імпульс сили. Не змішуйте тільки імпульс сили з самою силою, а також з імпульсом. З наведеної формули видно, що імпульс сили дорівнює не самому кількості руху, а зміни кількості руху. Іншими словами, імпульс сили за час t дорівнює зміні імпульсу тіла за цей час. Імпульс позначають зазвичай буквою p:

У загальному випадку треба враховувати, що імпульс є векторної фізичною величиною:

  Вище ми вже згадували про двох найбільших законах природи: закон збереження імпульсу і закон збереження енергії. Ці закони зручно продемонструвати на прикладі удару. Явище удару має величезне значення в науці і техніці. Розглянемо це явище уважніше.

Ми розрізняємо матеріали пружні і непружні. Наприклад, гумовий мячик пружний; це означає, що після припинення дії деформуючий сили (стиснення або розтягування) він знову повертається до первісної форми. Навпаки, шматок глини, зім'ятий рукою, до первісної формі не повертається. Гума, сталь, мармур, кістка відносяться до пружним матеріалами. Ви легко переконаєтеся в пружності сталевої кульки, впустивши його з деякої висоти на пружну ж опору. Якщо кулька був попередньо закопчені, то на опорі залишиться слід не у вигляді точки, а у вигляді досить помітного плямочки, так як при ударі кулька м'яв, хоча потім, відскочивши, відновив свою форму. Деформується і опора. Виникає при цьому пружна сила діє з боку опори на кульку і поступово зменшує його швидкість, повідомляючи йому прискорення, спрямоване вгору. При цьому напрямок швидкості кульки змінюється на протилежне і він злітає над опорою на ту ж висоту, з якої впав (ідеальний випадок при ідеальної пружності соударяющихся тел). Сама опора, як пов'язана з має величезну масу Землею, практично залишається нерухомою.

Послідовні зміни форми кульки і поверхні опори для різних моментів часу показані на малюнку 40. Шарик падає з висоти h і в момент приземлення (положення на малюнку) має швидкість, спрямовану вертикально вниз. У положенні B деформація кульки максимальна; в цей момент його швидкість дорівнює нулю, а сила F, що діє на кульку з боку площини опори, максимальна: F \u003d F max. Потім сила F починає зменшуватися, а швидкість кульки рости; точка C відповідає моменту, коли значення швидкості. На відміну від стану A тепер швидкість направлена \u200b\u200bвертикально вгору, внаслідок чого кулька злітає (підскакує) на висоту h.

Припустимо, що пружну кульку, що рухається з деякою швидкістю, стикається з нерухомим кулькою такої ж маси. Дія нерухомого кульки зводиться знову до зменшення швидкості першого кульки і зупинці його. У той же час перший кульку, діючи на другий, повідомляє йому прискорення і збільшує його швидкість до своєї первісної швидкості. Описуючи це явище, кажуть, що перший кульку передав другому свій імпульс. Ви легко можете перевірити це на досвіді двома кульками, підвішеними на нитках (рис. 41). Виміряти швидкість, з якою рухаються кульки, звичайно, важко. Але можна скористатися відомим становищем, що швидкість, яку купують падаючим тілом, залежить від висоти падіння (). Якщо не брати до уваги невеликих втрат енергії внаслідок неповної пружності куль, то куля 2 злетить від зіткнення з кулею 1 на таку ж висоту, з якої впав куля 1. При тому куля 1 зупиниться. Сума імпульсів обох куль залишається, таким чином, весь час постійною.


  Можна довести, що закон збереження імпульсу дотримується при взаємодії багатьох тел. Якщо на систему тіл не діють зовнішні тіла, то взаємодія тіл всередині такої замкнутої системи не може змінити її повного імпульсу. Ви тепер можете «на науковій основі» спростувати хвалькуваті вигадки барона Мюнхгаузена, запевняв, що йому вдалося витягнути себе з болота за свої власні волосся.

Повертаючись до знаменитого досвіду Галілея, з якого ми почали нашу розмову, ми тепер не будемо дивуватися результату досвіду: за відсутності зовнішніх сил імпульс всієї системи не міг змінитися і тому брус залишався в рівновазі, не дивлячись на удар струменя об дно другого відра. Докладний математичний аналіз досвіду досить складний: треба підрахувати зменшення маси верхнього відра, з якого виливається струмінь води, реакцію витікає струменя і, нарешті, імпульс, який посилає дну нижнього відра ударом струменя. Підрахунок показує, що сума всіх імпульсів з урахуванням їх знаків дорівнює нулю, як було до витягування пробки, і вся система - брус, відра, противагу - залишається в рівновазі.

Закон збереження імпульсу і закон збереження енергії є основними законами природи. Зауважимо, однак, що збереження імпульсу в механічних процесах справедливо завжди і безумовно, в той час як при застосуванні закону збереження енергії в механіці треба бути обережним (справедливість його вимагає дотримання деякого умови). "Не може бути! - обурено скажете ви, - закон збереження енергії справедливий завжди і скрізь! » А я і не сперечаюся, по читайте далі. Розглянемо приклад зіткнення пружних і непружних куль.

пружний удар. Нехай куля масою 2 кг рухається зі швидкістю 10 м / с до вдаряє по другому (нерухомому) кулі такої ж маси. Як ми вже знаємо, після удару перший шар зупиниться, а другий буде рухатися зі швидкістю першої кулі до зіткнення.

Перевіримо закон збереження імпульсу:

  Закон збереження енергії:

  Обидва закони дотримані.

Непружних удар (кулі з м'якої глини або замазки). Після удару злиплі кулі продовжують рухатися разом, але зі швидкістю, вдвічі меншою швидкості першої кулі до удару.

Закон збереження імпульсу:

  Закон дотримується.

Закон збереження енергії:

  До удару енергія дорівнювала 100 Дж, а після удару 50 Дж! Куди ж поділася половина енергії? Ви, напевно, здогадалися: механічна енергія, рівна 50 Дж, перетворилася у внутрішню енергію: після удару молекули стали рухатися більш жваво - кулі нагрілися. Якби ми могли врахувати всі види енергії до і після удару, то переконалися б, що і в разі непружного удару закон збереження енергії не порушується. Закон збереження енергії справедливий завжди, але треба враховувати можливість перетворення енергії з одного виду в інший. У практичних випадках застосування законів збереження енергії та імпульсу це особливо важливо. Розглянемо кілька прикладів застосування цих законів.

Кування виробів в ковальському цеху. Мета поковки - змінити форму виробу за допомогою ударів молота. Для найкращого використання кінетичної енергії падаючого молота необхідно класти виріб на ковадло великої маси. Така ковадло отримає мізерну швидкість, і велика частина енергії при ударі перетвориться в енергію деформації (форма вироби зміниться).

Забивання паль. У цьому випадку бажано передати більшу частину кінетичної енергії палі, щоб вона могла зробити роботу з подолання опору грунту і заглибитися в грунт. Маса копровий баби, т. Е. Вантажу, який падає на палю, повинна бути більша за масу палі. Відповідно до закону збережена імпульсу швидкість палі в цьому випадку буде більше і паля глибше піде в грунт.

Про силу удару. У задачі, поставленої на початку нашої бесіди, не зазначена тривалість удару, а остання залежить т природи опори. При жорсткій опорі тривалість удару буде менше, а середня сила удару більше; при м'якій опорі навпаки. Сітка, простягнута під трапецією в цирку, оберігає повітряного гімнаста від сильного удару при падінні. Футболіст, приймаючи удар м'яча, повинен подаватися назад, тим самим збільшуючи тривалість удару, - це пом'якшить удар. Таких прикладів можна навести багато. На закінчення розглянемо ще одну цікаву задачу, яка після всього вищесказаного буде зрозуміла вам.

«Два човни рухаються по інерції в спокійній воді озера назустріч один одному паралельним курсом зі швидкістю v 1 \u003d 6 м / с. Коли вони порівнялися, то з першого човна на другу швидко переклали вантаж. Після цього другий човен продовжувала рухатися в колишньому напрямі, але зі швидкістю v 2 \u003d 4 м / с.

Визначити масу M 2 другого човна, якщо маса M 1 першої без вантажу дорівнює 500 кг, а маса m вантажу 60 кг. Підрахувати запас енергії човнів і вантажу до і після перекладання вантажу. Пояснити, чому змінився цей запас енергії ».

Рішення. До зустрічі імпульс першого човна дорівнює: (M 1 + m) v 1, а імпульс другого човна: M 2 v 1.

При перекладанні вантажу з першого човна у другу швидкість першого човна не змінюється, так як вона відчуває поштовх в бічному напрямку (віддача), який не може подолати опір води. Швидкість же другого човна змінюється, так як перекладений вантаж повинен різко змінити напрямок своєї швидкості на протилежне, що можна розглядати як поштовх.

Застосовуючи закон збереження імпульсу, пишемо:


  Енергія зменшилася на 3500 Дж. Куди ж поділася енергія? Втрачена частина механічної енергії перетворилася у внутрішню енергію (в теплоту) при вирівнюванні швидкостей вантажу і другого човна.

Спроба проаналізувати травмоопасность ударів в голову голим кулаком, в порівнянні з ударами в боксерській рукавичці.

Теорія удару.

Ударом в механіці називається короткочасне взаємодія тіл, в результаті якого змінюються їх швидкості. Ударна сила залежить, відповідно до закону Ньютона, від ефективної маси вдаряє тіла і його прискорення:

Рис. 1 Крива розвитку сили удару в часі

F \u003d m * a (1),

де
  F - сила,
  m - маса,
  a - прискорення.

Якщо розглядати удар в часі, то взаємодія триває дуже короткий час - від десятитисячних (миттєві квазіпружної удари), до десятих часток секунди (непружні удари). Ударна сила на початку удару швидко зростає до найбільшого значення, а потім падає до нуля (рис. 1). Максимальна її значення може бути дуже великим. Однак основною мірою ударного взаємодії є не сила, а ударний імпульс, чисельно рівний площі під кривою F (t). Він може бути обчислений як інтеграл:

(2)

де
  S - ударний імпульс,
  t1 і t2 - час початку і кінця удару,
  F (t) - залежність ударної сили F від часу t.

Так як процес зіткнення триває дуже короткий час, то в нашому випадку його можна розглядати як миттєва зміна швидкостей соударяющихся тел.

В процесі удару, як і в будь-яких явищах природи повинен дотримуватися закон збереження енергії. Тому закономірно записати наступне рівняння:

E1 + E2 \u003d E'1 + E'2 + E1п + E2п (3)

де
  E1 і E2 - кінетичні енергії першого і другого тіла до удару,
  E'1 і E'2 - кінетичні енергії після удару,
  E1п і E2п - енергії втрат при ударі в першому і в другому теле.

Співвідношення між кінетичної енергією після удару і енергією втрат становить одну з основних проблем теорії удару.

Послідовність механічних явищ при ударі така, що спочатку відбувається деформація тіл, під час якої кінетична енергія руху перетворюється на потенційну енергію пружної деформації. Потім потенційна енергія переходить назад в кінетичну. Залежно від того, яка частина потенційної енергії переходить в кінетичну, а яка втрачається, розсіюючись на нагрів і деформацію, розрізняють три види удару:

1. Абсолютно пружний удар  - вся механічна енергія зберігається. Це ідеалізована модель зіткнення, проте, в деяких випадках, наприклад в разі ударів більярдних куль, картина зіткнення близька до абсолютно пружного удару.
2. Абсолютно непружних удар  - енергія деформації повністю переходить в тепло. Приклад: приземлення в стрибках і соскоках, удар кульки з пластиліну в стіну і т. П. При абсолютно непружного ударі швидкості взаємодіючих тіл після удару рівні (тіла злипаються).
3. Частково непружних удар - частина енергії пружною деформації переходить в кінетичну енергію руху.

В реальності все удари є або абсолютно, або частково непружними. Ньютон запропонував характеризувати непружних удар так званим коефіцієнтом відновлення. Він дорівнює відношенню швидкостей взаємодіючих тіл після і до удару. Чим цей коефіцієнт менше, тим більше енергії витрачається на некінетіческіе складові E1п і E2п (нагрів, деформація). Теоретично цей коефіцієнт отримати не можна, він визначається дослідним шляхом і може бути розрахований за такою формулою:

де
  v1, v2 - швидкості тіл до удару,
  v'1, v'2 - після удару.

При k \u003d 0 удар буде абсолютно непружним, а при k \u003d 1 - абсолютно пружним. Коефіцієнт відновлення залежить від пружних властивостей соударяющихся тел. Наприклад, він буде різний при ударі тенісного м'яча об різні грунти і ракетки різних типів і якості. Коефіцієнт відновлення не є просто характеристикою матеріалу, так як залежить ще і від швидкості ударного взаємодії - зі збільшенням швидкості він зменшується. У довідниках наведені значення коефіцієнта відновлення для деяких матеріалів для швидкості удару менше 3 м / с.

Біомеханіка ударних дій

Ударними в біомеханіки називаються дії, результат яких досягається механічним ударом. В ударних діях розрізняють:

1. замах  - рух, що передує ударному руху і призводить до збільшення відстані між ударним ланкою тіла і предметом, за яким наноситься удар. Ця фаза найбільш варіативна.
2. ударний рух  - від кінця замаху до початку удару.
3. Ударна взаємодія (або власне удар)  - зіткнення вдаряються тел.
4. Послеударное рух- рух ударного ланки тіла після припинення контакту з предметом, за яким наноситься удар.

При механічному ударі швидкість тіла (наприклад, м'ячі) після удару тим вище, чим більше швидкість вдаряє ланки безпосередньо перед ударом. При ударах в спорті така залежність є необов'язковим. Наприклад, при подачі в тенісі збільшення швидкості руху ракетки може привести до зниження швидкості вильоту м'яча, так як ударна маса при ударах, виконуваних спортсменом, непостійна: вона залежить від координації його рухів. Якщо, наприклад, виконувати удар за рахунок згинання кисті або з розслабленій пензлем, то з м'ячем буде взаємодіяти тільки маса ракетки і кисті. Якщо ж в момент удару вдаряє ланка закріплено активністю м'язів-антагоністів і являє собою як би єдине тверде тіло, то в ударному взаємодії братиме участь маса всього цього ланки.

Іноді спортсмен завдає два удари з однією і тією ж швидкістю, а швидкість вильоту м'яча або сила удару виявляється різною. Це відбувається через те, що ударна маса неоднакова. Величина ударної маси може використовуватися як критерій ефективності техніки ударів. Оскільки розрахувати ударну масу досить складно, то ефективність ударного взаємодії оцінюють як відношення швидкості снаряда після удару і швидкості ударного елементу до удару. Цей показник різний в ударах різних типів. Наприклад, у футболі він змінюється від 1,20 до 1,65. Залежить, він і від ваги спортсмена.

Деякі спортсмени, які володіють дуже сильним ударом (в боксі, волейболі, футболі та ін.), Великий м'язовою силою не відрізняються. Але вони вміють повідомляти велику швидкість вдаряє сегменту і в момент удару взаємодіяти з вдаряє тілом великий ударної масою.

Багато ударні спортивні дії не можна розглядати як «чистий» удар, основа теорії якого викладено вище. В теорії удару в механіці передбачається, що удар відбувається настільки швидко і ударні сили настільки великі, що всіма іншими силами можна знехтувати. У багатьох ударних діях у спорті ці припущення не виправдані. Час удару в них хоча і мало, але все-таки нехтувати ним не можна; шлях ударного взаємодії, за яким під час удару рухаються разом соударяющихся тіла, може досягати 20-30 см.

Тому в спортивних ударних діях, в принципі, можна змінити кількість руху під час зіткнення за рахунок дії сил, не пов'язаних з самим ударом. Якщо ударне ланка під час удару додатково прискорюється за рахунок активності м'язів, ударний імпульс і відповідно швидкість вильоту снаряда збільшуються; якщо воно довільно гальмується, ударний імпульс і швидкість вильоту зменшуються (це буває потрібно при точних укорочених ударах, наприклад при передачах м'яча партнеру). Деякі ударні руху, в яких додатковий приріст кількості руху під час зіткнення дуже великий, взагалі є чимось середнім між метаннями і ударами (так іноді виконують другу передачу в волейболі).

Координація рухів при максимально сильних ударах підпорядковується двом вимогам:

1. повідомлення найбільшої швидкості вдаряє ланці до моменту зіткнення з вдаряє тілом. У цій фазі руху використовуються ті ж способи збільшення швидкості, що і в інших переміщують діях;
2. збільшення ударної маси в момент удару. Це досягається «закріпленням» окремих ланок вдаряє сегмента шляхом одночасного включення м'язів-антагоністів і збільшення радіусу обертання. Наприклад, в боксі і карате сила удару правою рукою збільшується приблизно вдвічі, якщо вісь обертання проходить поблизу лівого плечового суглоба, в порівнянні з ударами, при яких вісь обертання збігається з центральною поздовжньою віссю тіла.

Час удару настільки короткочасно, що виправити допущені помилки вже неможливо. Тому точність удару у вирішальній мірі забезпечується правильними діями при замаху і ударному русі. Наприклад, у футболі місце постановки опорної ноги визначає у початківців цільову точність приблизно на 60-80%.

Тактика спортивних змагань нерідко вимагає несподіваних для противника ударів ( «прихованих»). Це досягається виконанням ударів без підготовки (іноді навіть без замаху), після обманних рухів (фінтів) і т. П. Біомеханічні характеристики ударів при цьому змінюються, так як вони виконуються в таких випадках зазвичай за рахунок дії лише дистальних сегментів (кистьові удари).

  Дистальний - [напр. кінець, фаланга] (distalis) - кінець м'язи або кістки кінцівки або ціла структура (фаланга, м'яз) найбільш віддалена від тулуба.

Удар в боксерській рукавичці і без.

Останнім часом в деяких спортивних колах розпалюються серйозні суперечки з приводу більшої травматичності для мозку ударів в боксерській рукавичці, ніж ударів голою рукою. Спробуємо отримати відповідь на це питання використовуючи наявні дослідницькі дані і елементарні закони фізики.

Звідки могли народитися такі думки? Смію припустити, що в основному зі спостережень процесу удару по боксерському мішку. Проводилися дослідження, в яких Сміт і Хеміл у своїй роботі, опублікованій в 1986 році вимірювали швидкість кулака спортсмена і швидкість боксерського мішка. Строго кажучи, небезпека струсу мозку визначається величиною прискорення голови, а не швидкістю. Однак по повідомляється швидкості мішка можна лише побічно судити про величину прискорення, тому що передбачається, що дана швидкість була розвинена за короткий проміжок часу удару.

Удари по мішку проводилися трьома різними способами: голим кулаком, в рукавичці для карате і в рукавичці для боксу. І дійсно, швидкість мішка при ударі рукавичкою виявилася вищою приблизно на 15%, ніж при ударі кулаком. Розглянемо фізичну підгрунтя проведеного дослідження. Як вже говорилося вище, всі удари є частково непружними і частина енергії ударного ланки витрачається на залишкову деформацію снаряда, інша енергія витрачається на повідомлення снаряду кінетичної енергії. Частка цієї енергії характеризується коефіцієнтом відновлення.

Відразу обмовимося для більшої ясності, що при розгляді енергії деформації і енергії поступального руху, велика енергія деформації відіграє позитивну роль, тому що на поступальний рух залишається менше енергії. В даному випадку мова йде про пружних деформаціях, які не становлять небезпеку для здоров'я, тоді як енергія поступального руху безпосередньо пов'язана з прискоренням і небезпечна для мозку.

Розрахуємо коефіцієнт відновлення боксерського мішка за даними отриманими Смітом і Хеміле. Маса мішка становила 33 кг. Результати експериментів показали незначні відмінності в швидкості кулака для різних типів рукавичок (голий кулак: 11.03 ± 1.96 м / с, в каратистських рукавичці: 11.89 ± 2.10 м / с, в боксерській рукавичці: 11.57 ± 3.43 м / с). Середнє значення швидкості кулака склало 11.5 м / с. Були знайдені відмінності в імпульсі мішка для різних типів рукавичок. Удар в боксерській рукавичці викликав більший імпульс мішка (53.73 ± 15.35 Н с), ніж удар голим кулаком (46.4 ± 17.40 Н с) або в каратистських рукавичці (42.0 ± 18.7 Н с), які мали майже рівні значення. Для визначення швидкості мішка по його імпульсу, потрібно імпульс мішка розділити на його масу:

v \u003d p / m (5)

де
  v - швидкість мішка,
  p - імпульс мішка,
  m - маса мішка.

Використовуючи формулу розрахунку коефіцієнта відновлення (4) і допускаючи, що швидкість кулака після удару дорівнює нулю, отримуємо значення для удару голим кулаком близько 0,12, тобто k \u003d 12%. Для випадку удару боксерською рукавичкою k \u003d 14%. Це підтверджує наш життєвий досвід - удар по боксерському мішку практично повністю непружних і майже вся енергія удару йде на його деформацію.

Слід окремо зазначити, що найбільша швидкість була у кулака в каратистських рукавичці. Імпульс ж мішка при ударі каратистських рукавичкою був найменший. Показники ударів голим кулаком в цьому дослідженні займали проміжне положення. Це можна пояснити тим фактом, що спортсмени боялися пошкодити руку і рефлекторно знижували швидкість і силу удару. При ударі в каратистських рукавичці такого страху не виникало.

А що ж буде при ударі в голову? Звернімося до іншого дослідженню Валілко, Віано і Біра за 2005 рік, в якому досліджувалися боксерські удари в рукавичках по спеціально сконструйованому манекену (рис.2). У даній роботі були детально вивчені всі параметри удару і ударну дію на голову і шию манекена. Шия манекена представляла собою пружну металеву пружину, тому дану модель можна вважати, як модель боксера готового до удару з напруженими м'язами шиї. Скористаємося даними по поступальному руху голови манекена і розрахуємо коефіцієнт відновлення (k) при прямому ударі в голову.

Рис. 2 Дослідження Валілко, Віано і Біра - боксер наносить удар по манекену.

Середня швидкість руки до удару була 9,14 м / с, а середня швидкість голови після удару 2,97 м / с. Таким чином, згідно з тією ж формулою (4) коефіцієнт відновлення k \u003d 32%. Це означає, що 32% енергії пішло в кінетичне рух голови, а 68% пішло в деформацію шиї і рукавички. Говорячи про енергію деформації шиї, мова йде не про геометричній деформації (викривлення) шийного відділу, а про енергію, яку затратили м'язи шиї (в даному випадку пружина), щоб утримати голову в нерухомому стані. Фактично це енергія опору удару. Про деформації особи манекена, так само як і лицьового черепа людини, не може бути й мови. Кістки людини є дуже міцним матеріалом. У табл. 1 наведені коефіцієнт пружності (модулі Юнга) декількох матеріалів. Чим цей коефіцієнт більше, тим жорсткіше матеріал. З таблиці видно, що за жорсткістю кістка трохи поступається бетону.

Таблиця 1. Коефіцієнти пружності (модулі Юнга) різних матеріалів.

Який же буде коефіцієнт відновлення при ударі в голову голим кулаком? Досліджень з цього приводу немає. Але спробуємо прикинути можливі наслідки. При ударі кулаком, так само як і при ударі рукавичкою, більшу частину енергії візьмуть на себе м'язи шиї, за умови, звичайно, що вони напружені. В роботі Валілко, Віано і Біра неможливо відокремити енергію деформації рукавички від енергії деформації шиї манекена, але можна припустити, що в деформацію шиї пішла левова частка сумарної енергії деформації. Тому можна вважати, що при ударі голим кулаком різниця в коефіцієнті відновлення не буде перевищувати 2-5% в порівнянні з ударом в рукавичці, як це було в роботі Сміта і Хеміла, де різниця склала 2%. Очевидно, що різниця в 2% - це несуттєво.

Наведені вище розрахунки робилися на основі даних про прямолінійній прискоренні голови після удару. Але при всій їх відносної складності вони дуже далекі від передбачення травматичності удару. Англійський фізик Холборн, який працював з гелевими моделями мозку в 1943 році, був одним з перших, хто висунув головним параметром травми мозку обертальний прискорення голови. В роботі Оммая і ін. Говориться, що обертальний прискорення в 4500 рад / с2 призводить до струсу і серйозним аксональним травм. У більш ранній роботі того ж автора говориться, що обертальний прискорення вище 1800 рад / с2 створює 50% ймовірність струсу мозку. У статті Валілко, Віано і Біра наведені параметри 18-ти різних ударів. Якщо взяти одного і того ж боксера і його удар зі швидкістю руки 9,5 м / с і удар зі швидкістю 6,7 м / с, то в першому випадку коефіцієнт відновлення дорівнює 32%, а в другому вже 49%. За всіма нашими розрахунками виходить, що другий удар більш травматичний: більший коефіцієнт відновлення (більше енергії пішло в поступальний рух голови), велика ефективна маса (2,1 кг і 4,4 кг), трохи більше прискорення голови (67 g і 68 g ). Однак, якщо ми порівняємо обертальний прискорення голови, вироблене цими двома ударами, то побачимо, що більш травматичним є перший удар (7723 рад / с2 і 5209 рад / с2 відповідно). Причому різниця в цифрах досить істотна. Даний факт свідчить про те, що травматичність удару залежить від великої кількості змінних і не можна керуватися тільки одним лише імпульсом p \u003d mv, оцінюючи ефективність удару. Велике значення тут відіграє і місце удару, так щоб викликати найбільше обертання голови. У зв'язку з наведеними даними виходить, що фактор боксерської рукавички в травмах і струси мозку грає далеко не головну роль.

Підбивши підсумок нашої статті, відзначимо наступне. Фактори що впливають на травми головного мозку при ударі в боксерській рукавичці і без неї відрізняються не значно і можуть змінюватися то в одну, то в іншу сторону в залежності від боксера і виду удару. Набагато більш істотні фактори, які впливають на струс мозку лежать поза даної площини, такі як вид і місце удару в голову, що визначають її обертальний момент.

Разом з тим, не треба забувати, що боксерські рукавички створені перш за все для запобігання м'яких тканин обличчя. Удари без рукавичок призводять до ушкодженнями кісток, суглобів і м'яких тканин як у атакуючого, так і у атакується спортсмена. Найбільш поширеними і хворобливим з них є травма, іменована "кісточка боксера".

  Кісточка боксера - відомий в спортивній медицині термін, використовуваний для опису травми кисті - пошкодження суглобової капсули п'ястково-фалангового суглоба (зазвичай II або III), а саме волокон, утримують сухожилля м'язи-розгинача пальців.

Небезпека зараження різними інфекціями, в тому числі вірусами гепатиту С або ВІЛ і маса інших неприємних наслідків, включаючи малопривабливим зовнішність, всіляко відкидають тезу про те, що битися голими руками безпечніше для здоров'я.

Використана література:

1. Ламаш Б.Є. Лекції з біомеханіки. https://www.dvgu.ru/meteo/book/BioMechan.htm
  2. Smith PK, Hamill J. The effect of punching glove type and skill level on momentum transfer. 1986, J. Hum. Mov. Stud. vol.12, pp. 153-161.
  3. Walilko T.J., Viano D.C. and Bir C.A. Biomechanics of the head for Olympic boxer punches to the face. 2005, Br J Sports Med. vol.39, pp.710-719
  4. Holbourn A.H.S. Mechanics of head injury. 1943 року, Lancet. vol.2, pp.438-441.
  5. Ommaya A.K., Goldsmith W., Thibault L. Biomechanics and neuropathology of adult and paediatric head injury. 2002 Br J Neurosurg. vol.16, №3, pp.220-242.

6. sportmedicine.ru