Ты суперсильный, но весишь все так же. Что происходит, когда вы ударяете предметы?

В фильмах и особенно в японском аниме вы можете увидеть, как персонажи пробивают стены, ломают колонны ногами и т. д. Подобный эффект наблюдается и в компьютерных играх, что меня сейчас интересует.

Мне кажется, что многие из этих разрушительных эффектов требуют больше энергии, чем то, сколько энергии нужно, чтобы подбросить вас в полет. Другими словами, если вам не на что опереться, вы можете просто очень быстро отталкиваться от целевого объекта, не причиняя ему особого вреда.

А вопрос совсем простой:

  • Учитывая, что вы достаточно сильны (и ваши ткани волшебным образом достаточно прочны), чтобы сломать мраморную колонну или пробить крышу автомобиля, сможете ли вы сделать это при нормальном весе (скажем, 80 кг)?

Если ответ отрицательный, то что именно происходит? Вы толкаете себя метров в воздухе? Что происходит после того, как два сверхчеловека сцепляют свои мечи (магические, несокрушимые) с такой силой в типичной аниме-драке на мечах? Они разлетаются на сверхзвуковых скоростях?

Было бы неплохо, если бы какая-то базовая математика привела к результатам. Указателей достаточно, так как это не вопрос Physics.SE.


Это также не дублирует вопрос, упомянутый в комментариях, потому что другой вопрос касается воздействия на целевое человеческое тело, в то время как этот вопрос считает всех вовлеченных людей неразрушимыми.

В зависимости от угла твоего удара и положения тела ты будешь получать разные отталкивания. Кажется, никто не принимает это во внимание...
Не уверен, что вы оцените простоту этого, но это звучит сравнимо с вопросом, что произойдет, если я брошу пулю 50-го калибра в стену, а не выстрелю пулей 50-го калибра в стену из пистолета. Поскольку вы не указываете множитель для «сверхсильного», я просто собираюсь пойти дальше и сказать, что ваш удар будет генерировать достаточно пси через ваш сустав, чтобы пробить вашу цель, и, надеюсь, мышцы вашего плеча могут справиться с отдачей, иначе ваш просто каждый раз будут вывихивать плечо.
@JohnEye Это не дубликат, другой вопрос касается воздействия на организм человека.
@TomášZato К сожалению, извините, я только хотел связать это как потенциально интересное. Думаю, хватит на сегодня отмечать :-)
Больше удовольствия: что происходит, когда вы не попадаете в цель? Сила разорвет твою руку?
@Ferrybig Я предполагал несокрушимых сверхлюдей, так что нет.

Ответы (10)

Сила удара на самом деле сводится к двум вещам:

  • вес за ударом,
  • и скорость удара

Поскольку вы полагаете, что вес одинаковый, вам нужно увеличить скорость , чтобы достичь суперударов. Проблема, к которой это приведет, — ускорение и импульс:

Скажем, вы, 80-килограммовый сверхчеловек, хотите заставить 80-килограммовую колонну лететь через комнату:

  1. Это означает, что ваш кулак/удар должен быть достаточно быстрым, т.е. иметь достаточно высокую кинетическую энергию.
  2. Эта кинетическая энергия будет накапливаться, пока вы ускоряете свой удар, и при этом она оказывает на ваше тело силу, идентичную той силе , которую вы в итоге прилагаете к пробитой 80-килограммовой колонне.
  3. Хотя часть этой силы компенсируется сцеплением ваших ног с землей, неразумно ожидать, что все это произойдет. В конце концов, колонна также будет иметь сильную тягу, которую вам нужно преодолеть, чтобы отправить ее в полет.
  4. Это означает, что ваш удар ускорит ваше тело назад прибл. так же, как колонна продвигается вперед.

--> В итоге вы получите довольно глупые результаты: ваши суперлюди нормального веса будут в основном просто летать туда-сюда, пытаясь нанести сверхбыстрые удары руками или ногами.

Возможно, вам удастся это сделать, если вы прыгнете со стены в сторону колонны/противника на высокой скорости, хотя при этом вы можете повредить стену.
Никогда не недооценивайте высококачественные бутсы!
Вы также можете изменить то, как вы наносите удары. Предположим, вам нужно пробить стену. Если вы встанете рядом со стеной и сможете пробить ее кулаком, вас отбросит назад. Но если ваш кулак находится по другую сторону стены, теперь он может снова тянуть вас вперед , так что вы в конечном итоге не двигаетесь. Часть стены может быть выброшена в различных направлениях.
«…приложите к своему телу силу, идентичную силе…» Эммм, нет. Сила = масса × ускорение. Ускорение раскачки намного меньше ускорения замедления (т.е. при попадании). По той простой причине, что это изменение скорости той же величины за гораздо более короткий промежуток времени. Импульс (= сила × время) сохраняется, но для того, чтобы начать скользить, вам нужно превысить трение покоя (силу).
Кроме того, если вы нажмете достаточно сильно, вам нужно будет ускорить только часть колонны размером с фут, что намного проще, чем ускорение всей колонны.
В этом ответе используется «кинетическая энергия» вместо «импульса». Если вы хотите отправить объект в полет, вам нужно передать ему импульс. Если вы просто передадите ему кинетическую энергию (например, хлопнув им в ладоши со всей силы), он нагреется и издаст много звука, но никуда не денется (и вы тоже).
@MiloBrandt Я чувствую, что вы можете легко что-то раздавить, достаточно сильно хлопнув в ладоши.
Я не думаю, что этот ответ правильный. Ну, может быть, это для чего-то, что остается прочным, но вопрос в том, чтобы что-то сломать. Смотрите ответ Фила Фроста.
Представьте, что вы «пробиваете» стену, стреляя в нее из ручной пушки в упор. Пушечное ядро ​​с огромной силой ударяется о стену (и проделывает в ней дыру), но равная сила отдачи отбрасывает вас назад. Что вам нужно, так это способ удара на небольшой площади, чтобы максимизировать силу удара при той же силе; обычно это делается либо путем удлинения и тонкости бьющего лица (топор, нож, меч), ​​либо путем уменьшения его в обоих измерениях (игла, копье). При достаточной силе можно, наверное, сделать это и ребром ладони (дзюдоистский удар); однако кулак, вероятно, все еще слишком велик.
Мне очень нравится этот ответ. Я думаю, что способ «исправить» это (если желаемым ответом будет нормальный человек, способный бить предметы с большей силой, чем ожидалось), - это своего рода телекинетическая атака только касанием ... но это совершенно другая бочка обезьян.
Я думаю, что это что-то не хватает. Возьмите коробку передач автомобиля. Самая высокая передача с 1500 об / мин может достигать и поддерживать высокие скорости, но она ужасно медленно разгоняется или, например, поднимается в гору. Самая низкая коробка передач (или задний ход) легко заставит вас двигаться или подтолкнет вас в гору, ведь обе коробки передач используют один и тот же двигатель и мощность. В этом случае важнее умение и то, как вы применяете силу. Профессионалы уже уделяют огромное внимание тому, чтобы положить свой вес на удар, и ключ к этому ответу также должен иметь это.

Математика

Посмотрим, что скажет математика. Сначала давайте разберемся с механикой супер-удара. Суперчеловек начинает с вытянутой за спиной руки и использует свою суперсилу, чтобы переместить кулак вперед (см. схему)

супер человек

Далее мы сделаем некоторые предположения;

  1. вся рука человека составляет в среднем 5,3% от веса его тела.
  2. судя по тому, что я вижу по телевизору, большинство суперлюдей кажутся американцами. Средний североамериканец весит 80 кг .
  3. рука ускоряется максимально возможной силой на всем расстоянии удара (синяя стрелка), что соответствует размаху руки человека
  4. хороший размах рук для супер-человека, который хорош в ударах, может быть 2,1 м .
  5. суперчеловек прилагает максимальную силу к своему кулаку, оставаясь на месте (он не отскакивает и не слетает с ног)

Мы упростили перенос веса всей руки на кулак, но это сделает удар сильнее и подойдет супер-человеку.

Максимальная сила, действующая на кулак, определяется силой трения о обувь суперчеловека. Хорошая обувь дает коэффициент трения около 0,6 . Это означает, что максимальная сила равна;

Ф м а Икс знак равно коэффициент трения × масса супер человека × сила тяжести

Ускорение кулака определяется вторым законом Ньютона;

Ф знак равно м а

так ускорение;

а знак равно коэффициент трения × масса супер человека × сила тяжести 0,053 × масса супер человека

Далее мы узнаем, с какой скоростью движется кулак при ударе. Для этого нам нужны уравнения движения, в частности уравнение скорости/перемещения;

в знак равно 2 × а × расстояние

что дает нам;

в знак равно 2 × размах рук × коэффициент трения × масса супер человека × сила тяжести 0,053 × масса супер человека

что составляет около 21 м / с или 47 миль в час. После того, как я сделал расчет, я быстро погуглил «самый быстрый удар» и наткнулся на Кита Лидделла . Он является действующим мировым рекордсменом по самому быстрому удару, зарегистрированному на скорости 45 миль в час.

У тебя было все, чтобы быть лучшим ответом: все научное и все такое. Но вы не отвечаете на то, что спросили! :( более того, вы создаете предположение (человек не отшатнется), которое идет вразрез с точным вопросом, то есть «что произойдет, они отшатнутся?» Мне так не терпелось проголосовать за это... :/
Аккуратный рисунок. :-) Я исправил твой пост с правильным форматированием формул.
Здесь много хороших ответов. Одно предположение, которое возникает, состоит в том, что необходимо учитывать только вес руки. Правильно сформированный полностью вытянутый удар в первую очередь наносится ногами. Положение тела таково, что задняя нога принимает на себя большую часть силы отдачи. Если такой удар нанесен полностью, инерция панчера может продвинуть его вперед на пару шагов, когда он не попадает в цель. Это означает, что вместо 5,7% массы тела, которые учитываются, в игру вступает гораздо больший процент (приблизительное значение 30% на основе интуитивных ощущений).
Это также меняет то, как коэффициент трения влияет на общее движение, потому что в определенный момент это будет похоже на хороший удар, стоя на мокром льду. Это можно сделать, но это требует практики.
Я согласен с @msb, математика полезна, но первое предположение уже ее ломает.
Что, если я прыгну, а потом ударю тебя, пока буду в воздухе? Коэффициент трения между моими ботинками и воздухом практически равен нулю, но удар все равно будет болезненным, верно? Удар кулаком — это нечто большее, чем скорость движения кулака.
Вам нужно добавить некоторую информацию. Например, вы не наносите удар максимально вытянутой рукой, вы следите за тем, чтобы цель находилась на расстоянии чуть больше половины руки, именно здесь ваши мышцы наиболее сильны при ударе, и вы можете продолжать прилагать дополнительную силу, поскольку ваша цель находится позади цели. , а не на цель. Затем, как наносить удары: вы не просто стоите на месте, вы делаете шаг вперед, чтобы увеличить скорость и замахнуться всем телом при ударе, так что скорость тела после быстрого шага должна быть добавлена ​​к уравнению, которое противодействует силе, которая отталкивает вас. остаток средств.

Мне кажется, что многие из этих разрушительных эффектов требуют больше энергии, чем то, сколько энергии нужно, чтобы подбросить вас в полет.

В этом и заключается ваше замешательство, я думаю. Отдача, которую вы испытываете при ударе кулаком по предмету, не прямо пропорциональна энергии удара: она пропорциональна изменению импульса, возникающему в ударяемом предмете.

Вот простой эксперимент для иллюстрации: возьмите лист бумаги. Наденьте на него пулю. Поднимите бумагу. С силой тяжести эта пуля не пробьет бумагу. Нужно было бы что-то, против чего можно упереться, верно?

Теперь стреляйте в бумагу пулей. Очевидно, гораздо более высокоэнергетическое воздействие. Пуля летит? Едва.

Вы можете получить небольшое представление о том, как работает физика для героев с абсурдной силой (а также каким-то несокрушимым кулаком) из ньютоновского приближения глубины удара .

Причина, по которой нормальные люди не могут пробить кирпичную стену на глубину, предполагаемую приближением Ньютона, заключается в том, что они не могут разогнать свои кулаки до такой степени, чтобы сцепление кирпичной стены стало незначительным. Да и сплоченность их кулака значительно меньше кирпичной стены, но я полагаю, это не проблема для вашего сверхсильного характера.

Когда вы отмахиваетесь от всех этих проблем (безграничная сила, кости из адамантия и т. д.), но не от массы, у вас остается только сохранение импульса как проблема. На самом деле импульс — это масса объекта, умноженная на его скорость. Если сверхсильный персонаж собирается улететь, это означает, что ему нужно будет передать больше, чем его импульс, во что-то другое (ему нужно будет остановить свой импульс вперед, а затем набрать еще больший импульс назад).

Но если вы ударяете кулаком по чему-либо с достаточно высокой скоростью, вам не нужно передавать импульс всему этому предмету, а вместо этого просто шайбе размером с кулак, которая будет оторвана огромной кинетической энергией кулака. (помните, чем квадрат скорости). Поскольку шайбы размером с кулак большинства вещей гораздо менее массивны, чем даже люди нормального веса, это не представляет большой проблемы.

Хорошая иллюстрация этого: люди могут разбивать стены кувалдой, но ни они, ни молот не отскакивают с экстремальной скоростью.
@ dan1111 на самом деле кувалда отскакивает с высокой скоростью (ускорение; немного ниже, чем та, которой вы ударяетесь о стену), но вы используете мышцы и, возможно, гравитацию, чтобы противостоять ей. И когда вы пробиваете стену, вы просто не теряете весь свой импульс, а это означает, что отдача была слишком слабой, чтобы остановить вас.
@MatthewRock Я не думаю, что это так работает. Люди тоже могут ломать стены, бросая кувалды. Во время удара не требуются мышцы или гравитация.
@PhilFrost, но опять же кувалда либо немного отскочила, либо прошла сквозь стену.
@dan1111: Но вы не можете заставить предмет весом в человека летать по комнате с помощью кувалды (как мы постоянно видим это в аниме). Точно так же, как вы не отправите кого-либо в полет назад, как в кино, стреляя в него из пистолета.
@fgysin уверен, что сможешь, если кувалда движется достаточно быстро. И конечно можно, с пулей. Обычная винтовка может выстрелить 5-граммовой пулей со скоростью 1000 м/с и импульсом 5 кг м/с. Разделите это на среднюю массу человека 80 кг, и вы получите около 0,06 м/с, если пуля остановится и передаст весь свой импульс цели. Быстрее, с большей массой или скоростью пули. Проблема в том, что пули обычно поражают с достаточной силой, чтобы разорвать плоть и кости, так что только кусок плоти размером с пулю получает ускорение назад. Рассмотрим раунды с погремушками и людей в жилетах.
@PhilFrost: Вы можете сами посчитать и понять, почему это не сработает. Что касается пуль, см., например, Разрушители мифов mythresults.com/episode38.
@fgysin Думаю, я только что посчитал. Что касается Mythbusters, то стрелка отбрасывает назад. Вы когда-нибудь видели, чтобы кто-нибудь стрелял из винтовки, не защищенной от отдачи? Выглядит это так: military.com/video/guns/recoil/extreme-recoil-fail/660778756001 Похоже ли, что человека на этом видео отбрасывает назад со скоростью около 0,06 м/с? Я бы сказал, что это выглядит примерно так.
@PhilFrost: Конечно , будет передан некоторый импульс и, следовательно, изменится скорость. Но я бы вряд ли назвал 0,06 м/с «пролетом через комнату», как я использовал эту формулировку в своем комментарии выше.
@Phil Frost - я согласен с вашим ответом, но вы не имели дела с ударами другого сверхсущества. Я попытался ответить об этом. Я был бы признателен за ваше мнение.

Никаких забавных воздушных штучек.

Вам понадобятся подошвы с высоким сцеплением с обувью и очень осторожное использование веса и баланса.

Стоя на крыше автомобиля, пытаясь пробить ее: вы оставите в ней хорошую вмятину, эквивалентную падению человека с высоты, вдвое превышающей высоту, с которой вы стреляете.

Внутри автомобиля, пробивного: этот может работать, пока вы не наткнетесь на усиленную точку, но вы также собираетесь согнуть шасси под ним.

Сцепление мечей: речь пойдет о балансе сил. Вы определили мечи как нерушимые, я предполагаю, что бойцы тоже. Есть два варианта: 1) Они встречаются и отскакивают, как два бильярдных шара. 2) Они встречаются и останавливаются с самым невероятным шумом. Энергия должна рассеиваться, в любом случае сохраняется импульс, поэтому энергия либо возвращается бойцам, либо рассеивается в другой форме.

Разрушение столбов Теоретически да, это просто вопрос удара по столбу с большей энергией движения, чем требуется для разрушения камня. При нормальных обстоятельствах сломался бы человек, а не столб.

Представьте себе катепульту, достаточно сильную, чтобы бросить предмет весом 200 фунтов достаточно сильно в стену или колонну, чтобы сломать ее указанным способом.

Если бы вы ездили на катепульте, она бы тоже так делала. Если бы вы своей собственной силой поразили цель с такой же энергией из позы стоя, вы бы отлетели назад на ту же величину: представьте катаполтированный удар, но наоборот.

Суперчеловек может разогнать свой кулак (соединенный с его рукой) до любой произвольной скорости, пока рука не вытянется полностью. Было сказано, что масса руки должна составлять 5,3% от общей массы тела. Если кулак разогнать до скорости v, то рука в среднем ускорится до v/2. Остальная часть тела должна двигаться назад со скоростью х. Чтобы сохранить импульс, v/2 * 0,053 = x * 0,947 или x = v / 35,7.

Кулак ударяется о стену и мгновенно останавливается, полностью трансформируя свою энергию в разрушение стены. В зависимости от материала стена может разрушиться или в стене может образоваться дыра размером с кулак. Тело сверхчеловека будет двигаться (возможно, лететь) назад со скоростью v / 35,7.

Супермен не может отправить 80-килограммовую статую в полет быстрее, чем он сам летит назад, но определенно может уничтожить ее одним ударом.

Хорошо сформированный удар – это движение всего тела, приводимое в движение ногами. Секрет развития максимальной силы заключается в том, что задняя нога и ударная рука достигают максимального выпрямления одновременно. Сцепление становится критическим, и я вижу такой удар, как будто стоишь на мокром льду.
Если сила в вашем кулаке больше, чем требуется, чтобы сломать стену, кулак замедлится; но не остановится мгновенно.

Ты можешь не улететь, как ты думаешь...

Как липкие водяные шары, мы не такие упругие, скажем, ваши ткани неразрушимы (магические), но способность вашего тела к деформации не повреждена, вы будете поглощать большую часть энергии, которую вы прикладываете, скажем, к стене, точно так же, как свинцовая пуля, свинцовая пуля очень редко рикошетит из-за ее пластичности.

Итак, допустим, вас сбрасывают с вертолета на крышу здания с направленным вниз кулаком для охлаждения, и при ударе по зданию вы сначала почувствуете силу ударяемого объекта, толкающего вас вверх, но из-за вашей (скорости +масса)=энергия, бетон разрушится, и при разрушении он будет поглощать энергию, которую вы к нему приложили, если он не разрушится, вы будете отскакивать, но не сильно, из-за способности вашего тела деформироваться, поэтому, поглощая большую часть удара, остальная энергия заставит вас немного подпрыгнуть.

Убедитесь, что вы находитесь на высокой скорости, прежде чем пытаться ударить что-то, и потренируйтесь, прежде чем делать это, чтобы у вас было представление о том, насколько быстро вам нужно быть, чтобы сломать определенные объекты, если вы хотите сломать стену, не бегая. его можно просто разбить молотком или кулаком, хотя это займет некоторое время

На удар в стену отлично ответил Фил Фрост.

Однако, если вы собираетесь ударить другого супер-человека, вы не сможете пробить кусок размером с кулак, как в случае со стеной. Суперчеловек слишком нерушим. Прямой удар отбросит вас обоих назад.

Тактика с вашим суперврагом состоит в том, чтобы использовать апперкот либо в челюсть, либо в грудину, либо удар ногой вверх в пах. Это означает, что любая реакция будет передаваться в землю. Какой ущерб это нанесет земле, зависит исключительно от прочности основания, массы злодея и импульса, создаваемого вашим кулаком. Если вы ударите их достаточно сильно, они отправятся на орбиту, и вы погрузитесь на несколько футов в землю. Ты супер, так что выкапывать себя будет легко.

Вы будете лететь назад, если не будете достаточно сильно давить на землю или давить на землю с эквивалентной силой, направленной против удара.

На самом деле можно отправить вещи в полет, при условии, что у вас достаточно силы для удара. И нет, ты не отлетаешь назад после удара. Ударная волна поглощается вашей рукой.

Возможно, вам будет интересно узнать о печально известном «Ударе в один дюйм» Брюса Ли:

В телешоу Стэна Ли «Сверхлюди» шаолиньский монах Ши Янь Мин продемонстрировал свой однодюймовый удар на манекене для краш-тестов. Испытания показали, что это в 1,7 раза более травматично, чем автомобильная авария на скорости 30 миль в час (48,3 км/ч) с современными средствами безопасности. ~ Удар в один дюйм — Википедия

И нет, этот монах не отлетел назад или что-то в этом роде после удара по своей цели. Мишень непременно полетела бы через комнату, учитывая, что удар был более чем в 1,5 раза больше, чем попадание под машину, едущую со скоростью 50 км/ч.

Кроме того, попробуйте посмотреть это настоящее демонстрационное видео Брюса Ли. Вы увидите, как цель будет отодвинута на несколько футов назад, и даже тогда стул опустится на пол на фут или около того!

https://www.youtube.com/watch?v=P_LCs1eTZ9I

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .