Привет парни.

Занимаюсь историческим фехтованием.
Появилась проблема с допусками на оружие. Все твердят про ограничение по весу ... но я с ними не согласен.
Более легким топором я могу ударить сильнее, я это чувствую. Да и формула mV*V говорит об этом же.

Мне бы хотелось разобраться в этом с точки зрения физики. Но, к моему большому сожалению, я в физике не силен.
Как математически рассчитать силу удара допустим топором (топорище 60см, вес ударной части 350гр, баланс -5см сверху)?
Есть ли разница между ударом F=2*4*4 и F=8*2*2 (F=mV*V)? (так называемый удар весом)

Также это все мне надо измерять на практике.
Единственное на что хватает мозгов это на простой динамометр(по-моему) - смотри картинки.
После того как все собирается, ложем разный груз и отмечаем положение стержня. Шайба, после удара остается в последнем положении на стержне ... это и покажет силу удара в килограммах. Можно такой штукой измерять силу улара или будут огромные погрешности?
Знаю, что для этих целей используют тензодатчики. Но если б был простой чертеж (для чайника) как сделать такое устройство...

А вот как конечную скорость удара измерять я не знаю?

Помогите, пожалуйста, если не сложно:)



Помогите пожалуйста если не сложно:)

Привыкли руки к топорам...
На практике можно измерять глубину и ширину проникновения лезвия в древесину, например в многослойную фанеру.
Многократные измерения дадут необходимую статистику...

А самому погуглить по маске "все о ножах и топорах" в лом?
http://knife.ru

Уже гуглю год...

С деревом врятли получиться. Мы деремся незаточеным оружием.
Меня интересует вес удара(то что проходит сквозь доспехи) а не проникаюшая способность.
У топора на проникающую способность очень влияет форма лезвия, заточка, угол удара и свойства дерева.

IMHO вопрос непростой в том смысле, что сперва необходимо решить, какая динамическая характеристика топора оказывает наибольшее влияние на испытуемое тело. То есть что меряем - силу удара или мощность удара? Посмотрев в поисковике, нашел, что в характеристиках перфораторов указывается сила удара, а при анализе повреждающего действия пули - мощность удара. Понравился материал отсюда, вот цитата:


От этого выбора и зависит ответ на исходный вопрос. Если мы примем силу в качестве меры, то F = dp/dt, то есть она равна измению импульса за момент времени. Поскольку dp = m * dv, то при неизменных характеристиках мишени сила воздействия легкого и тяжелого топора при соответствующей разнице скоростей будет одинаковой. Если же будем ориентироваться на мощность, то P = dA/dt, то есть она равна работе в единицу времени, которая в свою очередь равна dA = F * ds = dp * ds / dt = dp * dv = m * dv^2. То есть во втором случае зависимость от скорости действительно получается квадратичная и мощность быстрого удара легким топором будет больше.

Тоже читал эту статейку.
Силу удара человека трудно рассчитать. Неизвестно сколько какой боксер веса вкладывает, какая жесткость цепи(кулака,руки,плеча). Свойства и масса соприкасаемых тел. Эффективность удара ИМХО вообще не поддается расчету.

Но у меня проблема намного проще. Есть вес. Материалы - сталь на сталь. Жесткости цепи нет.
Скорость рассчитать ... не могу, а было бы неплохо(может на видео записавать?). Помню случай у человека был тяжелый двуручный топор(лабрис). По истории это церемониальное оружие, а он им дрался. Так вот он даже толкнуть им не мог не то что ударить. Для среднего человека есть пределы за которые лучше не выходить. С другой стороны очень быстрые удары легким мечем нечувствуються. Твои формулы говорят об этом же. Если б как-то математически найти золотую середину. Пока только можно позаимствовать опыт предков, они до этого на практике дошли.

Я не знаю какая характеристика удара важней.
Единстве что могу сказать ... можно считать что оружие не пробьет шлем. Мне важно насколько резко и сильно оружие толкнет шлем. Кстати поэтому более опытные бойцы используют тяжелые шлемы из мягкой стали - они гасят удары весом.

Главный вопрос сможет ли мое "устройство" давать мне относительную информацию. Мне не надо точных данных о мощности и силе удара. Я хочу использовать различное по характеристикам оружие и сравнить его. Или пружина для этого не подходит и надо пробовать тензодатчики?

Чтобы померять такое дело по-быстрому, я бы подвесил деревянную чурку массой примерно в четверть массы человека, по которому бить
собрались, и, после удара по деревяшке(удар должен быть направлен горизонтально), мерял бы, какую скорость приобрела деревяшка.
Это легко сделать, измерив амплитуду отклонения подвеса от вертикали и зная длину подвеса(лучше длину взять побольше).

А "сила удара" - вещь вообще бессмысленная, ибо сила удара зависит от ускорения - по стальной наковальне сила удара будет огромна, а
по толстой одежде - невелика.

Я понимаю, что силу удара по живой мишени точно не измерять.
Ты предлагаеш метод описаный в уже упомянутой статье. Им можно мерять только боковые удары точно под 90 градусов и удары снизу (которых в принципе не существует). Эти удары не так важны.

Вообше глобальная задача всего этого определить делать ли ограничения оружия(допустим только одноручного) по весу чтоб избежать сильных сотрясов. Основные удары которые наносяться в голову это сверху и два по диагонали. Самый опасный удар по шлему это сверху. Человеческое тело это природный амортизатор ... а роль амортизации ты уже описал. При ударе сверху наименьшая амортизация(поэтому и делали конические шлемы, чтоб удар соскальзывал).

Но если поставить все испытуемое оружие в одинаковые условия, то при сравнении можно будет все понять. Еще вопрос возник. Я тут узнавал про тензодатчики, в принципе они идеально подходят для моих измерений. Но какой диапазон выбрать?

C2 - датчик силоизмерительный на сжатие из нержавеющих материалов - номинальные усилия 500 Н(точность 0.2) ... 200 кН(точность 0.1)

Я так понимаю этим датчиком можно измерять удар 50 - 2000 кг. Удар бокскра профи гдето 400 кг. Недумаю что удар кувалдой будет сильнее(скорее всего слабее, если не учитывать жесткость )? Или использовать более точный датчик(там есть 20Н-1кН)?

И может кто знает есть ли такие датчики под USB?

Мне кажется, силу удара по живой мишени вполне реально измерять, если прикрепить к топору быстродействующий датчик ускорения,
и записывать изменение ускорения в процессе удара.
После чего зная массу топора, можно рассчитать силу.