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正常人類力量和釋放能量簡單計(jì)算

2023-09-01 16:49 作者:Jzahar  | 我要投稿

前面是正常人類力量和釋放能量的簡單計(jì)算


粗略計(jì)算、以下僅作參考,因?yàn)楹芏嗳藢?duì)這些沒有明確概念

主要是以數(shù)據(jù)形式幫助科普人體正常情況下能承受的力和一擊打出的力量有多大,專欄數(shù)據(jù)可用于拳擊比賽、街斗、斗獸等形式的對(duì)比中,讓人能更直觀感受男女之間、普通人和拳擊手之間以及人和猛獸之間的差距。


概念解釋:

動(dòng)能=1/2MV^2,單位焦耳

力量=F=ma=質(zhì)量×加速時(shí)間

沖擊力=P=F*D/t

(D為做功距離,t為做功時(shí)間)


人類各身體部位占總體重百分比↓

同身高女性也平均比男性輕10公斤左右↓


職業(yè)選手和普通人差距參考:


男女之間差距參考:



(說俄羅斯醉漢打贏熊的,那種是小部分情況。參考下圖4歲小男孩打四個(gè)女大學(xué)生)



上肢力量:

普通男性全力拳速最高可達(dá)5~7m/s,靠上面論文里各身體部位平均占比中手臂約5.77%。設(shè)手臂質(zhì)量4.2kg,可以打出50~100+焦耳。

這個(gè)街斗視頻里一個(gè)普通男大學(xué)生打出一個(gè)擺拳(擺拳拳心向上鑒定為不了解相關(guān)知識(shí)普通人),軌跡大概是半個(gè)橢圓,參考上面論文人體手臂占身高總長度數(shù)據(jù),設(shè)他身高175cm,則橢圓長軸約為前臂+上臂,短軸約為一半,距離近70cm,末端速度扣幀約10m/s,210焦耳。

對(duì)面女生頭部被擊中后并未有明顯反饋。




開頭女性的擺拳花了三幀,末速度約7m/s,74焦耳,只有一個(gè)不如她高的正常男性的1/3。


關(guān)于有過鍛煉的正常成年男性全力拳擊打出的能量,我們可以以另一種方式估測。

一桶這樣的桶裝水差不多20公斤,送水的師傅很輕松的一只手直接抓著抬到三輪車上,過程大概1秒,也就是一秒抬升一個(gè)20kg的物體1m,做功200焦。而出拳時(shí)參與的肌肉群更多,由此可得,靠肌肉力量推算,一個(gè)健壯成年男性拳擊動(dòng)能理論上可達(dá)200焦耳以上。參與肌肉群更多算1.5倍的話,就是300焦耳。

下圖是論文里人體新陳代謝率,考慮上肌肉將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率,總功率肯定更高,也符合拳擊動(dòng)能上百焦耳的結(jié)果。




一個(gè)訓(xùn)練過極真空手道的女生單手臂發(fā)力打出4.35m/s拳速,直拳拳擊動(dòng)能約25焦耳,僅有正常男性的1/2,送水師傅的1/8。。

再加入腿部蹬地發(fā)力后,速度大概10.5m/s,動(dòng)能約140焦耳,差不多是送水師傅肌肉力量算出的理論拳擊動(dòng)能的1/2。



計(jì)算器算出體重70kg的正常男性全力一拳理論上有887N沖擊力。(大概是直接動(dòng)量比作用時(shí)間了)。

流言終結(jié)者里杰米全身發(fā)力的全力一拳325磅(約147kg,1440N)

基于以上數(shù)據(jù):

男女力量差距確實(shí)很大




正常男性有準(zhǔn)備情況下反應(yīng)速度可達(dá)500毫秒


MMAChannel數(shù)據(jù),大多數(shù)拳擊手拳速可達(dá)30~35英里/小時(shí)。

30英里/小時(shí)≈13.4m/s、35英里/小時(shí)≈15.6m/s,,手臂重量取5公斤,拳擊動(dòng)能接近450~600焦耳。




美國BKB拳擊賽事在拳擊手套中放置了一枚的擊打芯片(Hit Chip),經(jīng)過數(shù)場比賽過后的數(shù)據(jù)顯示,BKB拳擊手出拳的力度最高能超過600磅(約272Kg)。



拳擊手擊打力的峰值↓

拳擊和散打運(yùn)動(dòng)員力量峰值比較↓


按這篇論文的數(shù)據(jù),拳擊運(yùn)動(dòng)員的平均擊打力為3 764 N, 最大力可以達(dá)到4 311 N。國外學(xué)者對(duì)中國功夫的后手拳進(jìn)行了研究, 峰值力為1 593 N

論文數(shù)據(jù),拳王布蘭克一拳沖擊力可達(dá)4000N以上。




參考下圖論文,女性拳擊手能施加的最大力量大概是男性的50%。↓




下肢力量

MMAChannel認(rèn)為女性平均踢力300~500磅(136~226千克)

健壯男性平均踢力1000磅(453千克)

男性青少年踢力可達(dá)600磅(272千克)

武術(shù)家踢腿力量可達(dá)900千克

網(wǎng)址:https://mmachannel.com/how-hard-can-an-average-person-kick/

女性行走時(shí)腿部力量也小于男性

實(shí)際數(shù)據(jù):


視頻里UP主身高172cm,比對(duì)面小女孩高一個(gè)頭,男性頭部平均占身高10.75%,得出對(duì)面女孩大概153~154cm高,踢腿大概8幀走過90度的圓弧,一樣按最開始的論文圖,女性腿長占全身54.85%,得出距離弧線1.31m。


體重取40公斤,女性腿部重量平均占總體重18.43%,加速時(shí)間8幀,力量F≈140N。

按P=F*D/t算沖擊力,687.75N。

成年女性力量大概都比她高好幾倍。




單腿發(fā)力情況下,街斗視頻里一個(gè)身高較高(估測170~180+cm)的普通女大學(xué)生正常蹬腿速度約5m/s(平均速度,3幀蹬出去約小腿長度,50+cm),女性腿部重量占全身18.43%,全力蹬大概150焦耳,600N的力,沖擊力3,000N,接近拳擊手的直拳。



網(wǎng)傳的女仆打人視頻,比較模糊,最后一腳踢出來時(shí)看旁邊摩托車能看出來大概慢放到了0.5倍左右,回調(diào)后同樣是3幀踢出略長小腿的距離,按平均身高+體重可得腿速6m/s,動(dòng)能168焦耳。

加速時(shí)間0.1s,F(xiàn)=600N,P=F*D/t=600×0.6÷0.1=3,600N。




單腿部發(fā)力、原地側(cè)踹情況下,一個(gè)練過一些跆拳道的女孩可以在3幀內(nèi)抬腿將腿完全伸直,約7m/s。動(dòng)能270焦耳。

這樣的攻擊她的對(duì)手頭部硬吃了許多次后并無大礙(有一次被踹倒)

也有身體被擊中后向后退卸力的原因,力量不集中(換拳擊就沒這么多事了)




一個(gè)練極真空手道、身高較高的女孩2幀踢出約90度、半徑37cm的弧線。

一擊低掃的踢腿動(dòng)能135焦耳。

腿伸直需要通過的長度約37.7cm

弧長約60cm。

踢腿過程花了2幀,約9m/s,女性小腿+足部重量約占全身6.68%,50×6.68%=3.34kg。

一擊低掃的踢腿動(dòng)能135焦耳。

據(jù)圖里UP主的說法是越瘦脛骨越鋒利,被踢上去很疼,只不過硬撐著。



大學(xué)跆拳道比賽一個(gè)女生攻擊頭部兩腳踢暈對(duì)手

(有頭盔防護(hù)+向后倒卸力)

和上面那個(gè)類似,這個(gè)踢的更快一些,大概差不多。



一個(gè)學(xué)過武術(shù)的女性踢出114公斤沖擊力(不過是全身發(fā)力),也就是1200N,和正常男性全力一拳上限差不多。

和計(jì)算器數(shù)值也很相近,應(yīng)該是因?yàn)樘叽┝税凶記]有測全力量。


一個(gè)普通男性在視頻里3幀沖撞過快1m距離,單看腿部的話,占全身總重量的16.68%,體重80kg的話踢腿動(dòng)能668焦耳。


這個(gè)視頻里,扣幀得出一個(gè)普通女孩近距離飛踢巔峰速度5m/s,瞬間沖擊力按儀器數(shù)值120kg(大概1200N),差不多低于拳擊手一拳。


一個(gè)正常男性近距離撞擊輕松撞到一個(gè)女性(隨后輕松制服她的同伴)

體重按80kg,1m左右距離,5幀通過,得出速度6m/s,動(dòng)能1440焦耳,動(dòng)能是上面正常女性助跑飛踢的幾倍,這個(gè)動(dòng)圖里的男性幾乎無助跑撞上去,正常情況下男女差距還要大。


從受擊后的畫面看,這個(gè)女性直到動(dòng)圖結(jié)束也沒再站起來,至少短時(shí)間內(nèi)無法立即起身。




足球運(yùn)動(dòng)員能踢出114英里/小時(shí)的球速(最高記錄是222km/h),按球重量0.43kg,動(dòng)能558焦耳,考慮動(dòng)能損耗踢腿沖擊力肯定更高。

男女足球運(yùn)動(dòng)員踢球速度差距↓

論文里測試跆拳道前踢速度,女性前踢平均速度近8m/s,男性接近10m/s。

腿部重量上,一樣按最開始的論文,男性腿部重量占全身16.68%,女性腿部重量占全身18.43%,這方面差距不算大,都取10kg。

男性跆拳道前踢平均動(dòng)能:0.5×10×10^(2)=500焦耳。

女性跆拳道前踢平均動(dòng)能:0.5×10×8^(2)=320焦耳。

按此論文數(shù)據(jù)看,女性跆拳道前踢動(dòng)能大概可達(dá)男性64%。

女性跆拳道前踢動(dòng)能大概是普通男性正常一拳(50~100焦耳)的3+倍,略高前面用肌肉力量做功反推的健壯男性全力拳擊動(dòng)能(200~300焦耳)。


人類踩踏的沖擊力,論文里測出女性踩踏力量4000~5000N,男性踩踏力量8000~9000N。


另一個(gè)盤點(diǎn)職業(yè)運(yùn)動(dòng)員的論文



油管上視頻里一個(gè)女孩膝擊1.5幀內(nèi)擊中對(duì)手,直線距離取40cm,速度8m/s,320焦耳。

沒站直,測量尺度稍微往上一些


《運(yùn)動(dòng)科學(xué)》報(bào)道“將軍”魯阿瞬間最高踢腿沖擊力1.2噸






正常男性70kg、8m/s速度沖刺動(dòng)能2240焦,巔峰沖擊力約700kg。

橄欖球運(yùn)動(dòng)員外接手能做到4.5秒沖刺40碼,僅保守取100kg、平均速度8m/s,動(dòng)能3200焦耳,瞬間沖擊力約1噸以上。

外網(wǎng)測試?yán)镆粋€(gè)橄欖球運(yùn)動(dòng)員可以撞開總重680kg沙袋。

動(dòng)能損耗后也有3200磅沖擊力,1451kg,也就是1.451噸沖擊力。



國外比賽,選手要將25公斤金磚扔過5m高欄桿,雙手做功1250焦耳,單臂625焦耳,動(dòng)作幅度較大,出拳時(shí)參與的肌肉群差不多。



與猛獸對(duì)比:

不用詳細(xì)分析了,肉眼可見的差距

老虎一掌拍碎車窗玻璃

老虎掌擊打碎牛頭骨


待更新…

正常人類力量和釋放能量簡單計(jì)算的評(píng)論 (共 條)

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