Предельные и запредельные боевые искусства

В дискуссии у Уланова затронули тему нагрузок на гуманоидное тело в бою. И мне стало любопытно, а какие ж ускорения может развивать и выдерживать человеческое тело как в целом так и по частям. Поэтому немного предположений, сомнительных рекордов и псевдонаучных рассуждений. 

Тут, пожалуй, надо бы начать с граничных условий и рекордов, которые кажутся нам запредельными. 

Итак, у нас есть Брюс Ли. Брюс Ли мог нанести удар за 0.05 секунды с расстояния 1м (это одна двадцатая промежутка времени, за который человек моргает). И за 0.08 секунды с полутора метров. Утверждается, что это все заснято с помощью камеры, снимающей со скоростью 32 кадра в секунду, поскольку камера на 24 кадра в секунду тупо не успевала. 

Боксер Кит Лиделл — в 2012 году замер показал результат 19,67 м/с (70,8 км/ч) — Лиделл был занесён в книгу Гиннеса. В 2013 году он побил свой собственный рекорд — 20,11 м/с (72,4 км/ч). То есть на дистанцию метр он бил примерно за примерно те же 0.05 секунды, что и Брюс Ли, значит предел скорости удара рукой нам примерно понятен. Для неподготовленного человека скорость удара вряд ли превысит 4-5 м/с, для хорошего спортсмена приближается к 10, все что выше - уже удел прям очень крутых ребят. 

Боб Манден в возрасте 68 лет произвел два выстрела по разным целям из револьвера за 1/10 секунды. Датчик ускорения на его руке при этом показал ускорение в 10 G, то есть 98 м/с2. 

Официальный рекорд правда принадлежит Эрни Хиллу из Личфилд-парка, штат Аризона, его время 0,208 секунды. Но видео с Манденом есть, хотим верим - хотим нет. На нормальной скорости это выглядит как один выстрел, но на замедленной съемке ситуация меняется - выстрелов два. 

Из тех, кого замеряли с мечом самый официально быстрый - Исао Мачии. Известен тем, что сбивает шарики из страйкбольного привода (скорость чуть менее 100 м/с на дуле), из положения "катана в ножнах". Расстояние до стрелка менее 10 метров. https://yandex.ru/video/preview/6539276677976075617

То есть время реакции и нанесения удара - около 1/10 секунды. Сравнимо со стрельбой Боба Мандена, но старина Боб стрелял дважды. 

За три минуты, разрубая циновки нанес  - 352 удара, включая сюда перемещение от цели к цели. Это выглядит как бешенный вентилятор и при этом выносливость у него запредельная. 352 акцентированных удара мечом - это вообще нехилая нагрузка, а на такой скорости... 

Это и есть тот самый самурай резкий, как в аниме. 

Понятно, что это все у нас рекордсмены и представители запредельных для обычного человека скоростей. Но будем исходить из того, что хорошо тренированный и одаренный природой человек вполне способен к скоростям в половину рекордных. 

При этом помним - считается, что обычный человек не отслеживает движение быстрее, чем оные 24 кадра в секунду и не реагирует быстрее чем за 0.1 секунды. 

Что же, граничные условия у нас есть. 

Смеху ради прикинем, с каким ускорением должен двигаться гуманоид, чтобы увернуться от удара Исао Мачии. В блоге у Уланова я налепил косяков, тут буду повнимательнее. 

Опять же, введем ограничения - гуманоиду достаточно переместиться на 0.5 метра, чтобы уклониться от клинка. Предположим так же, что у него нулевое время реакции и с началом движения Исао он начинает уворот. 

Необходимое перемещение - 0.5 метра. Почему - можно посмотреть в видяшке с Исао, думаю будет понятно - учитывая точку удара и длину клинка и хоть какой-то запас дистанции. 

Время перемещения - 0.1 секунды. 

Ускорение равно отношению  удвоенного перемещения, деленного на квадрат времени.

Если гуманоид уворачивается и не останавливается в конце уворота, получается такое:

0.5х2/(0.1х0.1)=100м/с2, то есть как раз те 10g, которые демонстрировала рука Боба Мандена, но для всего гуманоида целиком. Для этого к гуманоиду весом 50 кг нужно будет приложить силу в 5000 ньютонов. Это без учета того веселого факта, что центр масс у него находится на ненулевой высоте, при толчке ногами возникнет крутящий момент, требующий компенсации и так далее. 

Одна из причин, почему приоры горцев и шаолиньские монахи с заниженной подвеской.

Если гуманоид уворачивается на 0.5 м и останавливается, то половину пути он ускоряется, половину тормозит, соответственно, его путь разбивается на два участка по 0.25 м, которые он проходит со знакопеременным ускорением за 0.05 сек каждый. Ускорение при этом 200 м/с, что кажется многовато. Если у гуманоида есть хоть какое-то время реакции (а оно есть даже у роботов), то ускорение придется наращивать. Это будет мангуст на стероидах.

Или не, человек-муха, у которой время реакции 20 миллисекунд, поэтому ее так непросто убить даже тапком. 

Если наш гуманоид имеет дело не с запредельным самураем, а с просто быстрым бойцом, то время уворота можно увеличивать в 2-3 раза. Если с просто бойцом - в 5 раз совершенно спокойно. 

Итак, уворот от быстрого бойца потребует среднего ускорения в 1.6 g (без остановки) и 3.2 g с остановкой. Это всего 800/1600 ньютонов. Проблема в том, откуда эти ньютоны взять и как их приложить?

Давайте глянем на бегунов

Стартуют они очень резво, за первую секунду набирая 55% максимальной скорости. Затем ускорение падает, потому что преимущество низкого старта израсходовано, чем выше у спортсмена центр тяжести, тем меньшую часть энергии он может преобразовать в горизонтальное перемещение. 

Он набирает 5-6 м\с за первую секунду, то есть если не учитывать, что и в первую секунду разгон не равномерный, то 6 м/с2 как максимум. Если предположить, что график разгона в первую секунду подчиняется той же зависимости, то в первые доли секунды спортсмен может разгоняться с ускорением более 1 g, но это теоретически. 

Получается, что отдельные части нашего спортсмена могут ускоряться примерно в 10 раз быстрее, чем спортсмен целиком (причем спортсмен ускоряется в идеальных условиях). Но и тут есть тонкости.

При старте с колодок среднего веса спортсмен развивает кратковременное усилие на задней колодке до 100 кг и чуть более долгое (до 0.15 сек) на передней - в пике тоже до 100 кг, но как правило немного меньше. Наибольшее общее усилие, таким образом, достигает почти 200 кг (или около 2000 ньютонов), что по идее должно обеспечивать ускорение  (в зависимости от массы спортсмена) в 2-4 g, а на деле хорошо если больше 1 выдает. 

Это в принципе понятно - из-за того, что ног у нас всего две, пиковое усилие в 200 кг (тем более, что после кратковременного момента, когда в разгоне участвуют обе ноги мощность снижается) мы можем применять доли секунды, потом оно падает, некоторое время мы вообще не касаемся земли, потом касаемся, но центр тяжести уже выше и в горизонтальное движение преобразуется куда меньшая часть энергии, плюс сцепление может быть не идеальным... То есть КПД при беге с вертикальным положении тела  получается так себе.

По большому счету нас может интересовать только ускорение в первые мгновения - когда наш "боец" отталкивается от земли, сообщая телу максимальное ускорение. Это, как показывают тензограммы усилий на колодках 0.05-0.1 сек для задней колодки и не более 0.15 сек для передней. Если принять 0.1 сек - не ошибемся. 

На сколько ж наш боец сместится за 0.1 сек (если его бьет так себе противник) при ускорении в 1 g?

При равноускоренном движении - аж на 0.05 метра. Дальше движение со скоростью 1 м/с, что дает нам смещение на 0.4 м, то есть общее смещение в 45 см почти достаточно для уворота, если бьет медленный боец при условии нулевого времени реакции. Если бьет хороший боец, то увернуться не успеваем. 

При ускорении в 4g - на 20 см. Дальше он будет двигаться по инерции со скоростью 4 м/с, что при времени удара 0.5 сек даст ему сместиться (отпрыгнуть) аж на 0.2+1,6 м (в теории). То есть от резкого Исао Мачии не увернется даже теоретически, а вот от меня уже вполне себе. 

При ускорении в 2 g смещение за первые 0.1 сек - 10 см + 0.2 м каждые последующие 0.1 секунду. То есть при времени удара 0.3 сек. этого ускорения достаточно для смещения за пределы опасной зоны (теоретической), опять же при нулевом времени реакции. 

И это подтверждается практикой - хорошие, резкие фехтовальщики от моих ударов уходят смещением корпуса, а те, что потолще и помедленнее - уже нет. Убрать корпус от удара (или укола) хорошего, быстрого фехтовальщика могут не только лишь все, а мало кто, а то и почти никто. Поэтому парировать тоже надо. Большинство же действительно хороших фехтовальщиков просчитывают действия противника "на опыте" и если ошибаются в конрдействиях - получают укол\удар. Когда эти сукины дети финтят и обманывают - совсем грустно. 

А как же боксеры, которые уклоняются от ударов? Тот же Мохаммед Али? Посмотрите записи боев - он уклонялся на гораздо меньшие расстояния. Ему было достаточно уклониться сантиметров на 15, перчатки его противников проходили буквально впритирку к голове. И будем честны - не все боксеры уклоняются так же быстро и успешно, многие просто претерпевают урон. 

Итак, получается, что для того, чтобы наш гуманоид уверенно уворачивался от атак мечом в исполнении неплохого бойца при нулевом времени реакции гуманоида ему достаточно уметь двигаться с ускорением в 2 g. Если время реакции у него все же есть, то нужно повышать ускорение. 

Время реакции у самых резких представителей нашей планеты, как утверждают эти самые интернеты:

у котейки - 20-70 мс.

у собаченьки (сильно зависит от проды) 40-100 мс

у человека (в зависимости от тренированности, возраста  - от 0.1 секунды до 0.3 секунды. Про Брюсов Ли и прочих самураев даже не спрашивайте, не знаю, что с ними не так. 

у мухи - менее 20 мс, у крохотной плодовой мухи - 5 мс. 

Что, тащемта, объясняется скоростью прохождения нервного импульса, которые идет отнюдь не со скоростью света. Это, кстати, причина по которой соревнование в скорости реакции с роботами люди неминуемо проиграют. 

Соответственно, существо, которое будет уверенно уворачиваться от атак мечом должно обладать запредельной по человеческим меркам скоростью прохождения нервного импульса, очень мощной мускулатурой, способной развивать огромные усилия. 

или вот такие фурри:

При этом, кстати, есть интересный момент - ребятки, которые обладают самой быстрой мускулатурой, такие как те же гепарды, очень быстро устают и перегреваются. Так что если не можете попасть по резвому нелюдю, не отчаивайтесь, в теории он должен быстро устать и ослабеть и лечь. Но это не точно.

Устать? Хе-хе. Хер тебе. 

Такие дела. Не деритесь с существами, у которых нулевое время реакции и мускулатура как у кенгуры. Короче - не дерзите азиатам))))

Про действие перегрузок на человеческое тело - в следушшай раз.