O energii i sile technik karate
Wielokrotnie mówi się, że trenujący karate nie musi się znać na fizyce, choć niewątpliwie z fizyki korzysta nieustannie. Istotnym zagadnieniem jest, czy aby instruktor karate bądź dowolnego innego sportu nie powinien się na niej znać i nie powinien jej w swoim warsztacie instruktorskim wykorzystywać. W szczegółach zagadnienie niejednokrotnie jest skomplikowane, ale w ogólności pierwsze podejście do niego może być bardzo proste. Warto zastanowić się nad tym szczególnie w sytuacji, gdy ktoś mówi, że styl walki, który stworzył jest lepszy od innych, ale ta "lepszość" nie bierze się z doskonalszej strategii, wielu zwycięskich walk a jedynie z własnego przekonania popartego co najwyżej intuicją.
„Po co te wszystkie bzdury, skoro już w szkole podstawowej uczono, że siła to jest F=ma?”
Zauważmy więc, że jeśli
jednak hipotetycznej pięści o masie 1kg nadano przyspieszenie 2m/s^2 i pędzi ona w
kierunku celu to, niestety, nie oznacza to, że zadziała ona na cel siłą
F=1*2=2N. Z definicji siły dowiadujemy się, że jest ona miarą
oddziaływania między ciałami. Zatem, aby o niej mówić, bądź ją obliczyć
musimy analizować oddziaływanie jednego ciała na drugie, czyli w tym przypadku ciała uderzającego i ciała uderzanego. Czasami łatwiej
jest oszacować jak to drugie działa na pierwsze (np. cel na przedmiot uderzający w ten cel), ale na mocy trzeciej
zasady dynamiki Newtona takie siły są sobie równe. Zatem w przykładzie,
gdzie pięści o masie m=1kg zostało nadane przyspieszenie a=2m/s/s,
dowiadujemy się jedynie tyle, że aby wspomnianą pięść rozpędzić należało
użyć siły o wartości F=ma=2N.
Aby dowiedzieć się, czy zawodnik
uderzający podziałał jakąkolwiek siłą na przeciwnika musimy poczekać, aż
jego pięść zderzy się z tymże przeciwnikiem i dopiero wtedy poznamy
jaką siłą działał i jaki efekt osiągnął. Nic wcześniej. Jeżeli
wspomniany zawodnik chce działać na przeciwnika siłą lub, mówiąc
inaczej, chce pokonać opór jaki stawi przeciwnik, będzie musiał
przeciwko tej sile oporu wykonać pracę. Z definicji związek między pracą i
siłą jest następujący:
W=F*s
gdzie:
W to praca, wykonana przez siłę lub przeciwko tej sile
s to przesunięcie jakiego dokonała siła
Wiedząc
dodatkowo, że pracę można wykonać korzystając z nagromadzonej energii,
dojdziemy do wniosku, że podstawowym czynnikiem, który daje zawodnikowi
szanse uzyskania zamierzonego efektu podczas ciosu jest właśnie energia.
Ponieważ cios lub kopnięcie rozważać można w sensie fizycznym jako
zderzenie dwóch ciał, to energia, o której tu jest mowa to znana
wszystkim ze szkoły energia kinetyczna, zależna od masy poruszającego
się ciała i jego prędkości. Korzystając z zasady zachowania energii,
czyli wiedząc, że podczas zderzenia z celem ogólna ilość energii nie
ulegnie zmianie, można będzie oszacować, a później zmaksymalizować
efekt, jaki cios jednego zawodnika wywrze na drugiego.
Staje się w tym momencie oczywiste, że do uzyskania znaczącej siły potrzebna jest w pierwszej
fazie jak największa energia. Pojawia się pytanie: ile jej potrzebujemy,
aby cios stał się skuteczny? Niestety odpowiedź jest dość prosta:
potrzeba jej jak najwięcej. Dlaczego? Dlatego, że w walce nie wiemy czy jej wystarczy. Jedynie doświadczenie w
zadawaniu ciosów, czyli trening, pozwala domniemywać, że dany zasób energii będzie
wystarczający, ale jak się później okaże, zachowanie przeciwnika i inne
osobnicze jego cechy mogą skuteczność ciosu znacząco osłabić. Nie ma
więc ilościowej odpowiedzi na to pytanie innej niż, że potrzebne jest
maksimum.
Na tym etapie budowanie „siły ciosu” polega na:
- Zwiększaniu masy własnego ciała zaangażowanej do ciosu i poprawie szybkości władania tymże ciałem. Czyli oczywiste jest stosowanie ćwiczeń fizycznych zwiększających do pewnego stopnia masę mięśniową, oraz poprawiających szybkość pracy mięśni, co w konsekwencji pozwoli na zwiększenie energii kinetycznej ciała. Ale w przypadku walki, gdzie oprócz akcji jednego zawodnika, drugi też nie pozostaje bierny, rzecz jest jeszcze w timingu. Dlatego myślimy obudowaniu tak zwanej „siły maksymalnej”, a w następnej kolejności „siły eksplozywnej”. Termin „siła” nie odnosi się tu do siły uderzenia, ale do sił jakimi dysponować musi zawodnik, aby dynamicznie pracować ciałem. Z punktu widzenia zasad dynamiki (szczególnie drugiej) możliwe jest osiąganie dużych energii przy pomocy małych sił, ale odbywać się to musi w długim czasie. W walce długi czas działania jest w oczywisty sposób nonsensowny. Dlatego osiąganie dużych prędkości i tym samym dużej energii kinetycznej musi się odbywać z dużymi przyspieszeniami, czyli mówiąc potocznie, zawodnik musi mieć krzepę (moc).
- Stosowaniu prawidłowej techniki, głównie w celu optymalizacji ruchu, stosowaniu właściwej pracy całego ciała, unikaniu rozpraszania i marnotrawienia wkładanej do ruchu energii, uzyskaniu większych prędkości ruchu bądź poprzez angażowanie dużych partii ciała dla zwiększenia efektywnej masy biorącej później udział w zderzeniu z celem. Te czynniki mają bezpośredni wpływ na poprawę ergonomii i efektywności ciosu. Kwestia ta jest szczególnie istotna dla zawodników, którzy nie są obdarzeni dużą masą własną, zwłaszcza mięśniową.
- Zastosowaniu technik zaawansowanych takich jak szczególna praca oddechem, wykorzystanie tłoczni brzusznej czy ćwiczenia kontroli emocji własnych i rywala. W niektórych przypadkach oddziaływanie „psychologiczne” okazuje się efektywnie wpływać także na parametry fizyczne zawodnika. Rozsądne jest jednak zastosowanie tego punktu razem z pozostałymi dwoma. Pierwsze dwa punkty kształtują narzędzia, ostatni pozwala je sprawniej używać.
Szczegółowa
analiza tego jak policzyć bądź oszacować siłę jaką będzie oddziaływać
uderzający na uderzanego została już opisana w książkach Ernsta (Fizyka Sportu) oraz Fechnera i Rucińskiego (Karate-do. Pokonać samego siebie), ale można pokusić się o proste podsumowanie: Wiadomo (w największym uproszczeniu), że
podczas uderzenia uderzający będzie w sensie fizycznym wykonywał pracę. Wartość tej
pracy będzie równa ilości nagromadzonej energii, a właściwie ilości
energii jaką zdołam przekazać w trakcie zderzenia z celem. Jest więc
oczywiste, że zależy mi na tym, abym tej energii nagromadził dużo, a
następnie abym przekazał jej jak najwięcej z puli, którą
posiadam.
Z definicji pracy:
W=F*s
mam
F=W/s
czyli
F=E/s
Oznacza
to, że zderzając się z celem (trafiając) powinienem całą energię oddać w
cel (nic nie zostawić dla siebie i nic nie rozproszyć) i jeszcze zrobić
to na najkrótszej drodze (s). Zakładając, że cała moja dostępna energia
to energia kinetyczna, dochodzimy do wniosku, że zderzenie w cel
powinno wyhamować ciało uderzającego bardzo gwałtownie. Skoro powinno to się odbyć na
najkrótszej możliwej drodze, można przyjąć, że powinno się to także
odbyć w najkrótszym możliwym czasie. Wniosek jest taki, że aby siła
ciosu była duża, powinienem wytracić na skutek uderzenia jak najwięcej
energii, w jak najkrótszym czasie, przy czym musi się to odbyć na skuter oddziaływania z celem. W szczególności pchanie jest
zaprzeczeniem silnego ciosu. Ten wniosek sugeruje, że dobrze jest
uderzać w duże części ciała (uderzenie w głowę mają nieco inną specyfikę), bo
one będą ciało uderzającego hamować gwałtownie, czyli w krótkim czasie i
na krótkiej drodze.
Należy jednak w tym miejscu pamiętać, że (jak to
ma miejsce np. podczas nauczania kopnięcia do przodu) gwałtowne
wycofywanie kończyny zawodnika uderzającego to nie jest czynnik, który
wpływa na skrócenie czasu zderzenia w rozumieniu definicji siły.
Subiektywne odczucia prowadzą raczej w tego typu sytuacjach do fałszywych wniosków.