Karate und Newtons 3. Gesetz

Im Falle eines Brettbruchs durch einen Karate-Praktizierenden gibt es zwei mögliche Szenarien. Erstens ist das Brett nicht kaputt, also tut die Hand des Karatekas wirklich weh. Bei der zweiten Möglichkeit ist das Brett kaputt und die Hand schmerzt viel weniger. Aufgrund der Schmerzen an der Hand können wir also davon ausgehen, dass im ersten Fall die Kraft, die das Brett auf die Hand ausübt, größer ist als im zweiten Fall. Nach dem dritten Newtonschen Gesetz ist diese Kraft in jedem Fall gleich der Kraft, die die Hand auf das Brett ausübt. Eine relativ geringe Kraft kann also das Brett brechen und eine höhere nicht?

Antworten (3)

Probieren Sie es selbst aus - Sie brauchen kein Brett, Sie können einfach eine Wand und ein Blatt Papier verwenden. Nehmen wir an, Ihr Schlag hat die Standardstärke. Wenn Sie gegen die Wand schlagen, werden Sie wahrscheinlich sehr verletzt. Wenn Sie das Stück Papier lochen, werden Sie sich wahrscheinlich überhaupt nicht verletzen. Da Ihr Schlag von normaler und unveränderlicher Stärke ist, warum gibt es einen Unterschied?

Der Grund ist die Beschleunigung, die Ihre Hand im Moment des Aufpralls spürt. Wenn Sie das Papier lochen, verformt sich das Papier um Ihren Arm, bevor es bricht. Das bedeutet, dass Ihr Arm (vergleichsweise) mehr Zeit zum Abbremsen benötigt – sagen wir 0,1 s. Wenn Sie gegen die Wand schlagen, bewegt sich die Wand nicht und Ihr Arm benötigt viel weniger Zeit zum Abbremsen - sagen wir 0,001 Sekunden. Das bedeutet eine 100-mal größere Beschleunigung. Von F = M A , ist die Kraft, die Sie im zweiten Fall spüren, auch hundertmal größer als im ersten Fall.

Aus dem gleichen Grund ist es besser, wenn Sie von einem Tisch springen, Ihre Knie bei der Landung zu beugen. Je mehr Sie sich beugen, desto bequemer wird der Sprung.

Danke für die Antwort. Ich glaube, dass die beiden Spekulationen, die Sie anstellen, nicht beide wahr sein können. Es ist nicht möglich, dass die Kraft, die ich auf die Wand und das Blatt Papier ausübe, dieselbe ist und dass beide eine andere Kraft auf mich ausüben. Dies würde gegen das dritte Newtonsche Gesetz verstoßen. Ich stimme zu, dass die Wand mehr Kraft auf mich ausübt, aber das sollte bedeuten, dass ich auch eine größere Kraft auf die Wand ausübe als das Papier.
Entschuldigung, meine Antwort war nicht vollständig genug. Wenn Ihre Faust durch das Papier geht, dauert es sowohl länger zum Abbremsen als auch nicht so stark. Um einige Zahlen zu nennen, sagen Sie, Ihre Faust bewegt sich mit 10 m/s. Nach dem Durchlaufen des Papiers wird es auf 9 m/s verlangsamt. Bei den oben angegebenen Zeiten beträgt die Beschleunigung 1 m/s geteilt durch 0,1 s = 10 N, und das ist die Kraft, die Sie spüren. Wenn Ihre Faust andererseits von der Wand abprallt, hätte sie nach dem Abprallen eine Geschwindigkeit von etwa -10 m/s. Das ist eine Kraft von 20000 N. Newtons 3. Gesetz wird nicht verletzt.
Ich stimme dem, was du jetzt gesagt hast, vollkommen zu. Aber wenn Papier und Wand durch ein Brett ersetzt werden, das im ersten Fall bricht und im zweiten nicht. Bedeutet dies, dass eine Kraft von 10 N das Brett zerbrechen konnte, eine Kraft von 20000 N jedoch nicht?
Wenn es das gleiche Board ist, wird das nicht passieren. Wenn es sich um unterschiedliche Bretter handelt, bedeutet dies nur, dass das erste Brett aus einem Material besteht, das viel schwächer ist als das des zweiten Bretts.
Ich bin sicher, es wird passieren. Wenn Sie ein Brett mit mittlerer Kraft und Geschwindigkeit schlagen, wird es nicht brechen und Sie werden sich die Hand verletzen. Wenn Sie es mit viel mehr Geschwindigkeit schlagen, wird es brechen und die Schmerzen in Ihrer Hand werden viel geringer sein.
Ja, das habe ich gerade erklärt. Lass mich es nochmal versuchen. Wenn Sie ein Brett schlagen, wenden Sie nicht wirklich eine bestimmte Kraft an, Sie bewegen Ihre Hand nur mit einer bestimmten Geschwindigkeit, bevor Sie aufschlagen. Wenn sich Ihre Hand schnell genug bewegt, bricht das Brett, und da Ihre Hand weniger langsamer wird, spüren Sie weniger Kraft. Wenn sich Ihre Hand nicht schnell genug bewegt, bricht das Brett nicht. Ihre Hand bremst viel mehr ab, daher spüren Sie mehr Kraft.
Ich stimme zu, ich habe diese auf meine ursprüngliche Frage geschrieben. Wenn Sie also mehr Kraft spüren, spürt das Board auch mehr Kraft (Newtons drittes Gesetz). Das heißt, wenn eine größere Kraft auf das Brett ausgeübt wird, bricht es nicht, aber es bricht mit einer kleineren Kraft? Das frage ich von Anfang an.
Ich wiederhole, wenn Sie auf ein Brett schlagen, wenden Sie nicht wirklich eine bestimmte Kraft an, Sie bewegen Ihre Hand nur mit einer bestimmten Geschwindigkeit, bevor Sie aufschlagen.
Aber das sage ich von Anfang an. Wenn ich damit rechnen würde, dass jeweils eine bestimmte Kraft aufgebracht wird, gäbe es das Ausgangsproblem nicht. Durch den Aufprall wird jedes Mal eine andere Kraft ausgeübt. Ich glaube, bis zu diesem Punkt sind wir uns einig. Meine Frage war "wie werden die Kräfte der beiden Fälle verglichen?"
Ich finde diese Analyse nicht richtig. Sie variieren einen Parameter (Masse des getroffenen Objekts), der in der Frage festgelegt ist.

Ein Karateschlag ist viel mehr als möglichst viel Kraft auszuüben. Dabei ist es wichtig , das Ziel präzise zu treffen

  1. minimiert den Aufprallbereich, um den Druck zu maximieren, und
  2. nutzt die karosseriegehärteten Stellen und Dämpfungsstrukturen, um Selbstschäden zu minimieren.

Der intensivere Schmerz eines fehlgeschlagenen Versuchs entspricht also nicht unbedingt einer größeren Kraft, sondern kann stattdessen einfach darauf zurückzuführen sein, dass die Kraft auf schädlichere Weise auf die Hand ausgeübt wird. Und selbst wenn eine stärkere Kraft beteiligt ist, kann sie das Brett möglicherweise nicht brechen, weil sie über eine größere Fläche verteilt oder nicht abrupt genug aufgebracht wird, wodurch sich das Brett verformen kann, anstatt zu brechen.

Außerdem hängt der physische Schaden oft von der dritten Ableitung ab X ‴ (Ruck), nicht nur auf die Beschleunigung X ″ . Beispielsweise kann eine konstante Beschleunigung niemals Vibrationen verursachen, und Vibrationen beschädigen oft Dinge.
@BenCrowell, guter Punkt, daran hatte ich nicht gedacht.

Nach dem dritten Newtonschen Gesetz ist diese Kraft in jedem Fall gleich der Kraft, die die Hand auf das Brett ausübt.

Dies ist eine falsche Annahme und vielleicht Teil des Problems, mit dem Sie konfrontiert sind.

Wie in anderen Antworten erwähnt; Ein wichtiger Faktor ist die Zeit, die benötigt wird, um Ihre Hand zu verlangsamen. Etwas Weicheres komprimiert mehr. Je stärker es zusammengedrückt wird, desto länger sollte es dauern, bis die Hand abgebremst ist (bei Annahme der gleichen Aufprallgeschwindigkeit zum Vergleich). Da das Abbremsen länger dauert, hat es weniger Beschleunigung auf Ihrer Hand. Die Nettokraft ist proportional zur Beschleunigung; desto weniger verformt sich das Objekt; desto mehr Kraft wirkt auf Ihre Hand.

Ein weiterer wichtiger Faktor, der in diesen Antworten anscheinend übersehen wurde, ist der Unterschied in der Bewegung zwischen dem Durchqueren eines Blocks und dem Schlagen in ihn.

Eine andere Möglichkeit, sich die aufgebrachte Kraft vorzustellen, besteht darin, an die Beschleunigung zu denken, die erforderlich ist, um Ihre neue Geschwindigkeit zu erreichen.

Im Falle des Durchgangs durch den Block; Ihre Endgeschwindigkeit ist es nicht 0 . Sie haben immer noch eine gewisse Geschwindigkeit, nachdem Sie es gebrochen haben, die verwendet wird, um Ihre Hand am Laufen zu halten.

Wenn Sie in den Block schlagen, stoppt Ihre Hand vollständig. Dies bedeutet, dass die Kraft, die der Block auf Ihre Hand ausübt, auf der Beschleunigung basiert, die erforderlich ist, um Ihre Hand anzuhalten .

Wenn Sie durchfahren, müssen Sie aufgrund des Blocks eine geringere Beschleunigung erfahren haben, da Sie immer noch eine gewisse Geschwindigkeit haben, als in dem Szenario, in dem Sie durch den Block gestoppt werden.

Das bedeutet, dass nicht nur die Härte der Oberfläche die Schlagkraft beeinflusst; aber die Aufprallkraft ist tatsächlich geringer, wenn Sie direkt durchfahren, als wenn Sie auf den Block treffen und von ihm gestoppt werden.

Das heißt nicht wirklich, dass es einfacher sein sollte, durch einen Block zu gehen, als hineinzuschlagen; aber in Wirklichkeit bedeutet es, dass Blöcke, die Sie durchbrechen können, weniger Kraft auf Ihre Hand ausüben als solche, die Sie nicht durchbrechen können; auch wenn die Einwirkzeiten gleich sind.

Ich stimme zu, genau das habe ich in meinem ursprünglichen Beitrag behauptet. Also, wie gesagt, wenn man direkt durchfährt, ist die Aufprallkraft geringer. Nach Newtons drittem Gesetz ist die Aufprallkraft, die Ihre Hand spürt, dieselbe wie die Kraft, die Ihre Hand auf das Brett ausübt. Eine kleinere Kraft kann also das Brett zerbrechen, eine größere Kraft jedoch nicht?
@johnk Nein. Das ist ein ganz anderes Problem. Wenn das Brett zu stark ist; Sie werden sowieso nicht genug Kraft haben, um durchzukommen; und Sie erhalten die volle Reaktion auf Ihre Hände. Wenn das Brett schwach genug ist, um durchzubrechen, sollten Sie eine geringere Reaktionskraft erfahren als ein stärkeres Brett, das Sie nicht durchbrechen können. selbst wenn Sie in beiden Szenarien die gleiche Kraft auf Ihren Arm ausüben.
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