Читать книгу "Новый физический фейерверк - Джирл Уокер"

Когда я занимался в секции карате, я никогда не раскалывал доски рукой, но когда начал преподавать, то подумал, что раскалывание досок может служить прекрасной иллюстрацией работы сил при ударах. И однажды, спеша на лекцию, я прихватил пару сосновых досок, которые валялись в лаборатории. В аудитории я выбрал крепкого студента, которого попросил подержать доски вертикально, чтобы я смог ударить по ним костяшками двух пальцев правой руки. К сожалению, студент отшатнулся при ударе, и доски не раскололись. Я ударил еще и еще раз, но все так же безуспешно. После того как пальцы на руках распухли, а передняя доска окрасилась кровью, я сдался и ретировался из аудитории. Теперь я использую стопку садовых плиток, краями опирающихся на твердые подставки, а ударяю по стопке нижней поверхностью сжатого кулака. Почему этот метод оказался успешнее предыдущего?

ОТВЕТ • Наклоняться вперед нельзя по двум причинам. Нужно сохранять устойчивость, чтобы быть готовым мгновенно нанести следующий удар, а кроме того, поза каратиста должна быть такой, чтобы при нанесении удара не сломалась какая-нибудь кость. Каратисты-профессионалы могут выполнить серию ударов так быстро, что их невозможно разглядеть в подробностях. Рон Макнейр — один из астронавтов, погибших при взрыве «Челленджера», — был таким профессионалом. Он буквально осыпал своего соперника градом ударов руками, ногами, коленями и локтями, совершая их с невероятной скоростью.

Когда проводится контактный поединок каратистов, рекомендуется, чтобы кулак спортсмена входил в контакт с противником в момент, когда скорость кулака максимальна, поскольку тогда у него наибольший импульс и можно ударить противника сильнее, передав при ударе максимальную энергию. Оптимальная точка контакта находится примерно на расстоянии 90% всей траектории кулака, и мысленно эта траектория строится так, как будто кулак должен пройти расстояние, равное длине вытянутой руки, из которого 10% проходится в теле противника. Если контакт возникает позже или раньше, то сила удара и переданная энергия будут меньше. Поворот туловища при ударе увеличивает скорость движения руки и, следовательно, воздействие на противника.

Удар наносится небольшой частью тела, поэтому сила, приходящаяся на единицу площади тела противника, очень велика, и энергия передается лишь на небольшой участок его тела. Поэтому при ударе у него может треснуть или сломаться кость. Существуют также правила, обеспечивающие вашу безопасность. Если вы правильно выполняете удар, например двумя костяшками пальцев руки, ребром разжатой и напряженной ладони или боковой частью стопы, а также если вы примете правильную позицию, при этих ударах ни одна из ваших костей не сломается.

То, что прогиб предмета важен при ударах по нему, иллюстрируется опытом, в котором каратист-профессионал ударяет по стопке досок или кирпичей, положенных на две опоры. Каждая из опор поддерживает один из краев объекта, так что когда каратист бьет по центру стопки, приложенная сила создает большой крутящий момент. Этот момент пытается повернуть правую и левую половины объекта вокруг точек опоры, и он прогибается вниз. Если прогиб достаточно велик, нижняя поверхность объекта трескается, трещина распространяется вверх, и он разламывается полностью.

Но когда каратист-профессионал разламывает стопку предметов, проложенных какими-то разделителями, он сначала раскалывает верхний предмет, куски его раскалывают следующий предмет, и так далее. Цепочка разломов распространяется по стопке быстрее, чем движется рука каратиста. Стопки сухих белых сосновых досок и бетонных тротуарных плиток — излюбленный реквизит для таких демонстраций. Доски выпиливаются так, чтобы волокна шли поперек (такие доски легче расколоть, чем доски с волокнами вдоль). Плитки обычно перед демонстрацией высушиваются в печи (таким образом из них выгоняется вся влага, поскольку вода уменьшает хрупкость бетона и увеличивает силу, которую нужно приложить к плитке, чтобы ее расколоть).

Удар по доске или плитке длится обычно 0,005 с. Скорость кулака в прямом ударе может достигать 10 м/с. Толчки и удары сверху вниз могут быть даже еще более быстрыми. Сила, которую каратист развивает при разрубании досок кулаком, обычно достигает 4000 Н (408 кг). Если доска при ударе не раскалывается, приложенная сила оказывается еще большей, поскольку рука тогда не входит внутрь доски, где гасится часть импульса, — рука останавливается и может даже отрикошетить.

Когда мой студент отшатнулся, доска сдвинулась в его сторону. Это привело к увеличению времени соударения, а поскольку сила удара обратно пропорциональна времени соударения, она уменьшилась и оказалась недостаточной для того, чтобы доски раскололись. Трюк с разбиванием кирпичей более эффектен и более надежен, поскольку кирпичи легче уложить на опоры жестко и сократить тем самым время удара. К тому же он еще и более безопасен, поскольку каратист ударяет нижней частью кулака, а не гораздо более чувствительными костяшками пальцев.

1.46. Бокс

Раньше, когда люди боксировали без перчаток, травмы и смертельные исходы случались чаще. Почему именно боксерские перчатки сделали бокс менее опасным? Почему, тем не менее, он лидирует по числу случайных смертей и серьезных повреждений мозга?

ОТВЕТ • Перчатки помогают распределить приложенную силу на большую площадь, уменьшая, таким образом, вероятность травмы для обоих боксеров. Из-за того, что материал, из которого изготовлены перчатки, пружинит во время удара, удар смягчается: длительность его увеличивается, а прикладываемая сила уменьшается. И все же сила, с которой боксер, особенно тяжеловес, наносит удар, огромна и вполне может привести к летальному исходу.

Опытный боксер знает, как смягчить удар, направленный ему в голову, — нужно отвести голову назад. Если не отклоняться или того хуже — податься вперед, сила удара будет еще больше. Наиболее опасные моменты боя — последние раунды, когда оба боксера устали и не могут предвидеть удар противника и вовремя отклонить назад голову.

Наиболее опасны удары, наносимые в нижнюю челюсть или лицо, особенно если они направлены под углом. При этом голова отбрасывается назад, мозг смещается и ствол его может быть передавлен, а между разными отделами мозга возникают напряжения, которые могут его повредить. Даже если боксер и не нокаутирован, его мозг неизбежно терпит ущерб, поскольку он ударяется о череп, а затем смещается в обратную сторону. Из-за удара о череп нарушается ток крови в мозговых оболочках и повреждается поверхность мозга, а из-за внутренних напряжений, вызванных вращением, могут возникать внутренние повреждения. Кроме того, мозг повреждается и на противоположной по отношению к месту удара поверхности, поскольку, когда череп начинает движение назад, смещаясь относительно мозга, давление жидкости в пространстве между мозгом и черепом резко снижается, вызывая разрыв капилляров.

Если травмы повторяются, у боксера наступает так называемая деменция боксеров: он теряет способность думать, запоминать и говорить.

1.47. Падение галерей

17 июля 1981 года только что открытый в Канзас-Сити отель «Хайят Редженси» был заполнен людьми. Публика слушала любимые мелодии 1940-х годов в исполнении оркестра и танцевала. Много народа скопилось на трех галереях, которые висели над огромным атриумом, подобно мостам. Внезапно две галереи обрушились на головы веселящихся внизу, убив 114 человек и ранив почти двести.