Segundo as leis de Newton utilizados na engenharia Mecânica uma massa que aplicado uma força for acelerada a uma certa velocidade produz energia.
Energia não pode ser criada ou destruída, somente passa de um estado a outro, ou seja, caminhando através da materia.
Ex: Quando nos alimentamos produzimos energia quimica, ao executarmos uma atividade física transformamos em energia mecânica cinética (velocidade) e potencial (quando saltamos).
A energia não pode ser destruída, mas pode ser desperdiçada se aplicarmos movimentos errados ou forçarmos essa energia na direção errada.
Para simplificar podemos dizer que os movimentos do karate se baseiam em uma força produzida pelos músculos sustentados pelos ossos e tendões do corpo criando movimentos que produzem energia mecanica cinética e potencial que ao se chocar com o alvo em um impacto direto é igual a média da força do impacto vezes a distância percorrida durante o impacto.
Ou seja :
Ecinética Linear= ½.m.v^2 (velocidade movimentos diretos)
Ecinética Angular = ½ m.I.w^2 (velocidade movimentos circulares)
Epotencial = m.g.h (ação da força gravitacional)
F = Força média de impacto
D = distancia percorrida durante o impato.
Então chegamos :
F x d = m.g.h + ½.m.v^2 + ½ m.I.w^2
Teremos basicamente 6 tipos de energia mecânica envolvidas :
Em1 : Deslocamento das pernas
Em2 : Rotação do Quadril
Em3 : Rotação do punho que soca
Em4 : Flexão dos joelhos reduzindo a altura no momento do golpe
Em5 : Deslocamento do braço até o alvo
Em6 : Recuo do braço até o corpo (hikite)
Condiderando um lutador de 100 kg :
Em1: Deslocamento de 0,5 m até o adversário em 0,5 s (Energia Cinética Linear) :
Em1 = ½ .m.v^2 = 0,5.100.1,32^2 = 86 J
Veja a figura abaixo:
Em2: Rotação do Tronco/Quadril (Energia Cinética Rotacional) :
I = ½ .m.r^2 = ½.43.0,15^2 = 0,48 kg.m^2
Em2 = ½ .I.w^2 = 0,5.0,48.(4,35.pi)^2 = 45 J
Veja a figura abaixo:
Em3: Rotação/Giro do Braço que soca (Energia Cinética Rotacional) :
I = ¼ .m.r^2 + 1/12.m.L^2 = ¼ .4,5.0,03^2 + 1/12.4,5.0,6^2 = 0,129 kg.m^2
Em3 = ½ .I.w^2 = 0,5.0,129.(4,35.pi)^2 = 12 J
Veja Figura Abaixo:
Em4 : Deslocamento do corpo para baixo em 5 cm quando na abertura da base no momento do golpe (Energia Potencial Gravitacional) :
Em4 = m.g.h = 100.9,8.0,05 = 48 J
Veja Figura Abaixo:
Em5 = ½ .m.v^2 = 0,5.4,3.6,5^2 = 91 J
Veja Figura Abaixo:
Em6 : Recuo do braço até o corpo (hikite) (Energia Cinética Linear) :
Em6 = ½ .m.v^2 = 0,5.4,3.6,5^2 = 91 J
Ver figura abaixo:
Considerando que durante o impacto o punho penetrou 5 cm.
Voltando a equação inicial :
F x d = m.g.h + ½.m.v^2 + ½ m.I.w^2
Fx d = 86 + 45 + 12 + 48 + 91 + 91 = 373 J
F = 373 / 0,05 = 7430 N
G= 9,8 m/s^2
F = 7430 / 9,8 = 761 kgf
Principais Questões Físicas:
1) Quais as energias mais importantes ? O que acontece com a força de impacto se eu não usar o hikite e o quadril ?
Em1 : Deslocamento das pernas = 23,8 %
Em2 : Rotação do Quadril = 12,4 %
Em3 : Rotação do punho que soca = 3,3 %
Em4 : Flexão dos joelhos reduzindo a altura no momento do golpe = 10,2 %
Em5 : Deslocamento do braço até o alvo = 25,1 %
Em6 : Recuo do braço até o corpo (hikite) = 25,1 %
Se não usarmos o quadril e o hikite podemos reduzir a força de impacto em 37,5 % ou seja a força passa de 761 kgf para menor que 493 kgf, isto pode ser pior pois a velocidade do golpe será afetada.
2) Quem é mais potente ? Um lutador de 100 kg ou de 75 kg ?
R: Depende da velocidade. Se o lutador de 75 kg aumentar sua velocidade em 15 % a do lutador de 100 kg os dois terão a mesma força de impacto equivalente a 700 kgf .
Conclusão : A velocidade é 60 % mais importante do que o peso.
3) O que acontece se pegar o adversário no meio do caminho em deai ?
R: A força do seu próprio corpo vai ser usada contra ele no momento do impacto do seu punho.
Supondo que o adversário se desloca com suas pernas a 1,5 m/s com massa de 100 kg.
Ec7 = ½ .m.v^2 = 0,5.100.1,5^2 = 114 J
Então utilizando o claculo anterior :
D = 0,05 m (penetração do golpe)
F peso adversário = 114 / 0,05 = 2295 / 9,8 = 234 kgf
F total Impacto = 761 + 234 = 971 kgf
Conclusão : A melhor forma de causar dano no adversário é enquanto ele se movimenta na sua direção.
4) E se o adversário recuar durante o impacto ?
R: A força de impacto será reduzida. Supondo que o mesmo lutador de 100 kg golpeia a uma profundidade de 5 cm e o adversário recua mais 30 cm.
F = 373 / (0,05 + 0,3) = 1075 N
G= 9,8 m/s^2
F = 1075 / 9,8 = 108 kgf
Conclusão : A perda de potência do golpe é em torno de 80 % caso o adversario recue no momento do impacto.
Oss !!
Adriano Ramos
Faixa Preta em Karatê Shotokan com 20 anos de experiência.
Graduação e Pós em Engenharia Mecatrônica.
18 anos de Experiência em Engenharia & Projetos Automobilísticos
Atualmente atua como Gerente de Projetos de motores no ramo Automotivo em uma multinacional francesa.
Nenhum comentário:
Postar um comentário