Ingegneria applicata al karate.

[SuperP]

Eh..
Mi serve aiuto da ingegneri che hanno ancora dimestichezza con materie e
definizioni di cui ricordo l'esistenza.
Sto facendo una tesina per un corso di istruttore di karate, intitolata
fisica nel karate, prendendo spunto dal lavoro fatto qui
http://fisicadelkarate.altervista.org/

Facendola breve, lo scopo era capire, se l'efficacia della tecnica,
intesta come tecnica definitiva (kaput :) ) il "peso" della massa
coivolta e della velocità. Peso che a mio avviso è legato all'esponente
della massa e della velocità nelle equazioni che determinano la
Forza/Energia del colpo.

Ecco.. già citando forza ed energia ho usato termini per cui la velocità
ha esponenti diversi.. nell'energia cinetica è al quadrato.

Generalmente negli urti analastici (tipo i colpi sulle persone) si
conserva la quantità di moto e non l'energia cinetica, parte della quale
è dissipata nel lavoro di deformazione.

Il fisico Gianino, che ha fatto tutto il lavoro del sito sopra, mi dice:

LUI DICE
Un pugno per il tameshiwari (esercizio di rottura di tavolette, mattoni,
ghiaccio etc) deve cercare di deformare l'oggetto da rompere
coinvolgendo tutto l'oggetto alla deformazione e quindi distribuendo
l'energia prodotta alla deformazione in tutta la tavoletta o il mattone,
IO DICO
No, scusa.
Devi colpire con una forza tale da provocare gli effetti
flessionali/tagio per cui si arriva alla tensione di rottura del
materiale (che poi non essendo plastico si propaga in rottura).
QUi non entra particolarmente in gioco la pressione.. o meglio è secondaria.
LUI DICE
diverso è il caso in cui vuoi cedere tutta l'energia solo ad una parte
limitata dell'oggetto. Per intenderci immaginare di forare la tavoletta
e non romperla.
IO DICO
Ok... pensiamo a colpire la tavoletta con 2 oggetti diversissimi.
Uno di grande massa e poca velocità (una palla d'acciaio spinta), uno
con una piccola massa e grande velocità (una palla vetroresina sparata).
Entrambi sono scagliati contro la tavoletta in maniera tali che il
prodotto massa * velocità sia costante.
In questo caso, bisogna distinguere, secondo me una cosa fondamentale..
la forma dell'oggetto. Ipotizziamo, per semplicità l'indeformabilità dei
materiali.
A pari forma dell'oggetto gli effetti sulla tavoletta (e quindi le forze
interne al materiale) sono assolutamente uguali.
Con forma diversa, ovviamente torna il ragionamento, in quanto si ha una
pressione sul materiale tale da provocarne la deformazione puntuale (e
quindi come il chiodo di infilarsi).
Ma questo concetto, è da applicare alla modalità di colpo. Ad okynawa,
mi raccontava un maestro di gojo, si dice che si usa il pugno (mano
chiusa) quando non si vuole far male.. solitamente colpiscono con le
dita (ma hanno le mani rovinate dall'allenamento.. cosa che noi non
possiamo permetterci).
Quindi non è un discorso di massa e velocità ma di pressione!

Siccome da quando sono uscito dall'università ho cambiato indirizzo
(termotecnica ed acustica) e la statica e la dinamica delle strutture la
ricordo poco o nulla, chiedo un vostro aiutino.

[dginko]

Mah... se devi portare a rottura qualsiasi oggetto, gli devi trasferire
una certa energia "critica" che porta le tensioni interne
al materiale oltre il limite di rottura. Per compiere questo lavoro
sull'oggetto da rompere devi spostare il punto di applicazione della
forza che applichi, quindi devi sostanzialmente deformarlo.

Non importa quanto velocemente viene trasferita questa energia...
voglio dire, potrebbe essere trasferita in modo quasi statico (pressa in
laboratorio), oppure impulsivo (Ciro il muratore armato di mazzetta da
10kg) ... ma l'energia di rottura necessaria non cambia.

Probabilmente nel karate è necessario sferrare il colpo con velocità
perché non si sarebbe in grado di sviluppare quella energia con la sola
forza muscolare ed in modo quasi statico, quindi si sfrutta la capacità
muscolare di accelerare la massa del braccio fino ad una velocità d'urto
a cui è associata una determinata energia cinetica.

Parte di questa energia cinetica se ne va in lavoro di deformazione
della mano (sperando che non sia lavoro di frattura...!) e quella
"netta" residua che viene trasferita all'oggetto deve essere sufficiente
a deformarlo sino alla soglia di rottura che dicevamo prima.

Se trasferisci l'energia in un punto concentrato (il chiodo), potresti
avere rotture localizzate non sufficienti a rompere l'intera sezione.
Viceversa se vuoi rompere l'intera sezione, devi trasferire l'energia a
tutta la sezione.


Diverso potrebbe essere forse il caso di creazione e propagazione di
fratture, che magari richiedono elevate concentrazioni ma solo
localmente (il chiodo) di energia per innescare la frattura (penso alle
rocce fittili, oppure al vetro, ecc...dove basta un colpo secco in un
punto...; nel vetro poi c'è anche, credo, un discorso di stati di
coazione interni che
si creano durante il raffreddamento e che vengono liberati con l'innesco
delle fratture; nelle rocce fittili, invece, è un reticolo cristallino
particolare ... ma su questo non saprei dire altro):però usare questi
materiali vorrebbe dire "barare" !!!!
Lo vedo più appropriato al mago Forest che ad un maestro di karate!

Infine concedimi un'osservazione col sorriso sulle labbra:
le arti marziali ed in generale tutte le arti antiche di difesa o
combattimento sono affascinanti più per la loro dimensione "zen" e
spirituale che non per essere dissezionate a suon di fisica ed
ingegneria....
perché in tal caso, se proprio devo vedere la loro utilità pratica,
allora cinicamente io la penso come il nostro eroe con la frusta !!!
http://www.youtube.com/watch?v=JMLIOtBLqoU


Ciao! :-)
Buona tesina!!!

[dginko]

Il 31/03/2012 13.54, dginko ha scritto:

> rocce fittili,

più corretto dire "scistose" (pensavo all'ardesia)

[SuperP]

Il 31/03/2012 13.54, dginko ha scritto:

> Non importa quanto velocemente viene trasferita questa energia...

Parli di energia..
Ma come la trasformi in forza questa energia? Matematicamente? O viceversa?

Con la statica potrei conoscendo il materiale, lo schema di vincolo etc,
ricavare la forza (per rottura o freccia).. ma di energia?

Un articolo parla di energia in J per fratturare le costole.. E come
cribbio la calcolo? Metti che la forza ci riesco.. ma l'energia non
saprei. Ma ovviamente il senso c'è. Una forza grande applicata
lentamente produce uno spostamento (freccia o rottura) come lo può
produrre una forza piccola applicata velocemente.

Negli urti anelastici, si conserva la quantità di moto ma non l'energia,
che come dicevi tu c'è di mezzo un lavoro di deformazione..
Quindi a mio avviso, colpi con pari quantità di moto hanno lo stesso
effetto. Massa e velocità sono parimenti importanti?

Pensa all'esempio delle sfere indeformabili di pari diametro, lanciate
contro un oggetto con quantità di moto costante. Quell'oggetto, dovrebbe
subire, una forza (che non saprei calcolare) in funzione della massa
della palla e della velocità.

Su una pubblicazione ho trovato però che la forza di impatto dipende
dalla massa m che colpisce, oltre che dalla massa M del bersaglio e
della velocità v e dal tempo di impatto DT.
F = (m*M)/(m+M) * v/DT
Se fosse questa la forza, allora si avrebbe che oggetti a parità di
massa M del bersaglio, DT e di quantità di moto m*v che la forza
maggiore di impatto la ottengo aumentando la velocità.

....

[Tigers]

Il 02/04/2012 14:36, SuperP ha scritto:
> Il 31/03/2012 13.54, dginko ha scritto:
>
>> Non importa quanto velocemente viene trasferita questa energia...
>
> Parli di energia..
> Ma come la trasformi in forza questa energia? Matematicamente? O viceversa?

Eh? Sei sicuro di avere abbandonato solo la parte strutturale e non la
fisica tutta?

> Con la statica potrei conoscendo il materiale, lo schema di vincolo etc,
> ricavare la forza (per rottura o freccia).. ma di energia?
>
> Un articolo parla di energia in J per fratturare le costole.. E come
> cribbio la calcolo? Metti che la forza ci riesco.. ma l'energia non
> saprei. Ma ovviamente il senso c'è. Una forza grande applicata
> lentamente produce uno spostamento (freccia o rottura) come lo può
> produrre una forza piccola applicata velocemente.

Ma anche no. E' l'impulso, cioe' il tempo di applicazione che conta
parecchio. Se l'energia ha tempo per "diffondersi" allora si disperde
meglio.

> Negli urti anelastici, si conserva la quantità di moto ma non l'energia,
> che come dicevi tu c'è di mezzo un lavoro di deformazione..
> Quindi a mio avviso, colpi con pari quantità di moto hanno lo stesso
> effetto.

Secondo me no. Hanno solo pari energia a disposizione.
Pensa ad un incendio ed un'esplosione: entrambi magari sprigionano la
stessa quantita' di energia, ma uno lo fa in 2 giorni, l'altro in 2
decimi di secondo: quale e' piu' distruttivo in termini di impatto?

> Massa e velocità sono parimenti importanti?

Dipende dal tuo concetto di "parimenti": per dire la velocità va col
quadrato, quindi raddoppiare velocita' o raddoppiare la massa non e'
esattamente lo stesso.

> Pensa all'esempio delle sfere indeformabili di pari diametro, lanciate
> contro un oggetto con quantità di moto costante. Quell'oggetto, dovrebbe
> subire, una forza (che non saprei calcolare) in funzione della massa
> della palla e della velocità.

Li' pero' sono sfere indeformabili e l'urto si presume istantaneo.

> Su una pubblicazione ho trovato però che la forza di impatto dipende
> dalla massa m che colpisce, oltre che dalla massa M del bersaglio e
> della velocità v e dal tempo di impatto DT.
> F = (m*M)/(m+M) * v/DT
> Se fosse questa la forza, allora si avrebbe che oggetti a parità di
> massa M del bersaglio, DT e di quantità di moto m*v che la forza
> maggiore di impatto la ottengo aumentando la velocità.

Ovvio.
Io comunque partirei da qui:
http://it.wikipedia.org/wiki/Teorema_dell%27impulso

Devi imparare a concentrare il tuo ki sul bersaglio. Piu' il ki e'
concentrato piu' e' forte il colpo.

--
Ciao, Tigers
[cit.] .. perchè la curva d'apprendimento di google è storicamente tra
le più ripide ... e.
www.tigers.3000.it - Skype: se proprio vuoi contattarmi chiedi...

[SuperP]

Il 02/04/2012 16.25, Tigers ha scritto:

> Eh? Sei sicuro di avere abbandonato solo la parte strutturale e non la
> fisica tutta?

Tranne l'attività fisica.. ho abbandonato tutto

> Ma anche no. E' l'impulso, cioe' il tempo di applicazione che conta
> parecchio. Se l'energia ha tempo per "diffondersi" allora si disperde
> meglio.

Certo!! Che pirla che sono.. un pugno lento si diffonde meglio.. allora
colpirò con tanta intensità e in una frazione si secondo (per non fargli
male), quel mio amico bresciano che ha come iniziali D.P.

>> Negli urti anelastici, si conserva la quantità di moto ma non l'energia,
>> che come dicevi tu c'è di mezzo un lavoro di deformazione..
>> Quindi a mio avviso, colpi con pari quantità di moto hanno lo stesso
>> effetto.
>
> Secondo me no. Hanno solo pari energia a disposizione.

Come no. Fisica pura.

>> Massa e velocità sono parimenti importanti?

> Dipende dal tuo concetto di "parimenti": per dire la velocità va col
> quadrato, quindi raddoppiare velocita' o raddoppiare la massa non e'
> esattamente lo stesso.

Va al quadrato nell'energia cinetica, che negli urti anelastici non si
conserva. Nella quantità di moto va con esponente 1

>
>> Pensa all'esempio delle sfere indeformabili di pari diametro, lanciate
>> contro un oggetto con quantità di moto costante. Quell'oggetto, dovrebbe
>> subire, una forza (che non saprei calcolare) in funzione della massa
>> della palla e della velocità.
>
> Li' pero' sono sfere indeformabili e l'urto si presume istantaneo.

quindi?

>> Su una pubblicazione ho trovato però che la forza di impatto dipende
>> dalla massa m che colpisce, oltre che dalla massa M del bersaglio e
>> della velocità v e dal tempo di impatto DT.
>> F = (m*M)/(m+M) * v/DT
>> Se fosse questa la forza, allora si avrebbe che oggetti a parità di
>> massa M del bersaglio, DT e di quantità di moto m*v che la forza
>> maggiore di impatto la ottengo aumentando la velocità.

> Ovvio.

Cosa ovvio? Perchè ovvio? E' ovvio (m*M)/(m+M)?

> Io comunque partirei da qui:
> http://it.wikipedia.org/wiki/Teorema_dell%27impulso

Si.. leggila anche te, va.. di energia cinetica non ne parla, ne di
massa del bersaglio

> Devi imparare a concentrare il tuo ki sul bersaglio. Piu' il ki e'
> concentrato piu' e' forte il colpo.

Io ho il ki mastro lindo.. se non è concentrato quello!!
A tigers (letto come scritto)... dai va a laurà :)-

[dginko]

Il 02/04/2012 14.36, SuperP ha scritto:
> Il 31/03/2012 13.54, dginko ha scritto:
>
>> Non importa quanto velocemente viene trasferita questa energia...
>
> Parli di energia..

Secondo me non puoi prescindere da un discorso energetico.
A prescindere da come questa energia arriva alla sezione (quasi
staticamente o impulsivamente) non c'è dubbio che ogni sezione avrà un
suo diagramma momento/curvatura, che dipende dalla geometria e dal
materiale. Arrivati alle dilatazioni ultime del materiale , hai la rottura.
Dal diagramma mom/curv capisci se (e quanto) è duttile la sezione,
oppure se ha rottura fragile.

Se (supponiamo) il diagramma fosse bilineare, con tratto plastico
perfettamente orizzontale, una volta raggiunto il momento al limite elastico
non avresti ancora rottura, perché ti manca ancora tutta l'escursione
deformativa in campo plastico. Quindi ricavarti una forza di per sé
potrebbe non avere senso (in termini generali) per quello che interessa
te (cioè indagare quando avviene la rottura).

Meglio ragionare in termini di deformazioni oppure energetici.

[Tigers]

Il 02/04/2012 16:38, SuperP ha scritto:
> Il 02/04/2012 16.25, Tigers ha scritto:

[snip]

>>> Massa e velocità sono parimenti importanti?
>
>> Dipende dal tuo concetto di "parimenti": per dire la velocità va col
>> quadrato, quindi raddoppiare velocita' o raddoppiare la massa non e'
>> esattamente lo stesso.
>
> Va al quadrato nell'energia cinetica, che negli urti anelastici non si
> conserva. Nella quantità di moto va con esponente 1

E quindi? Il fatto che si conservi o meno non ha molta importanza:
l'energia a disposizione e' l'energia cinetica, non la quantita' di moto
(che non e' energia).

>>> Pensa all'esempio delle sfere indeformabili di pari diametro, lanciate
>>> contro un oggetto con quantità di moto costante. Quell'oggetto, dovrebbe
>>> subire, una forza (che non saprei calcolare) in funzione della massa
>>> della palla e della velocità.
>>
>> Li' pero' sono sfere indeformabili e l'urto si presume istantaneo.
>
> quindi?

Quindi e' un'altra cosa.

>>> Se fosse questa la forza, allora si avrebbe che oggetti a parità di
>>> massa M del bersaglio, DT e di quantità di moto m*v che la forza
>>> maggiore di impatto la ottengo aumentando la velocità.
>
>> Ovvio.
>
> Cosa ovvio? Perchè ovvio? E' ovvio (m*M)/(m+M)?

Ovvio che +velocita' = + "impatto"; meglio direi piu' "effetto
dell'impatto".

>> Io comunque partirei da qui:
>> http://it.wikipedia.org/wiki/Teorema_dell%27impulso
>
> Si.. leggila anche te, va.. di energia cinetica non ne parla, ne di
> massa del bersaglio

Scusa, ho sbagliato: leggila e CAPISCILA.
Parla di DIFFERENZA di quantita' di moto che la seconda legge della
dinamica ti aiutera' a correlare alla forza ed all'impulso.


Poi puoi proseguire l'approfondimento qui:
http://it.wikipedia.org/wiki/Quantit%C3%A0_di_moto

Leggerei la parte relativa alla definizione di forza come da
formulazione moderna della seconda legge di Newton e la parte dove da'
la definizione di impulso. Magari anche una letta alla correlazione fra
quantita' di moto ed energia cinetica. Magari cosi' capisci anche
perche' non e' al quadrato la velocita'...

>> Devi imparare a concentrare il tuo ki sul bersaglio. Piu' il ki e'
>> concentrato piu' e' forte il colpo.
>
> Io ho il ki mastro lindo.. se non è concentrato quello!!
> A tigers (letto come scritto)... dai va a laurà :)-

Almeno guardati le puntate di Time Warp, magari impari qualcosa almeno
da li' che e' spiegato facile facile...

Ma quanto avevi preso in Fisica I?