熱血科學家的閒話加長(The Excited Scientists' Hot Tea)

【科學不設限】EP.003 拳擊場上的物理學:刺拳 vs 直拳,誰更強?


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EP.003 拳擊場上的物理學:刺拳 vs 直拳,誰更強?



2024年的巴黎奧運,臺灣代表隊奪下二金五銅,獎牌數為歷年次佳。


其中女子拳擊奪得一金二銅,貢獻最大。


拳擊的致勝因素不外乎力量與速度,二者都跟力學息息相關。


刺拳(Jab)和直拳(Cross)是兩種最基本的拳路,兩者都是將手臂往前伸直正面打擊對手。


這兩種拳路特性有何不同?


可從物理學角度來分析。


以下敘述中,「後」指慣用手那一側的手、腳;「前」則為另一側,例如對右撇子而言,「前手」指左手。拳擊的基本姿勢是:前腳在後腳前方一步,拳頭一前一後舉在鼻子與下巴的高度,斜斜的面向對手。


刺拳是將前手手臂快速伸直,擊中後讓拳頭反彈回來順勢收拳,用到的質量主要是前手的拳頭和前臂,占體重的2.5%。


以奪得57公斤級金牌的林玉婷選手為例,「刺拳質量」約1.4公斤,奧運級的選手刺拳出拳時間約0.15秒,速度可以達到9 m/s,平均加速度達60 m/s2,手臂肌肉的力量F = ma = 1.4×60 = 84N。


從擊中的瞬間到拳頭反彈回來的時間約為0.05秒,假如拳頭反彈回來的速度減半,則拳頭打中對方而減速的加速度為((-4.5)-9)/0.05 = -270 m/s2,拳頭受力F = 1.4×(-270) = -378N,對方承受的打擊力量為其反作用力378N。


直拳是以後腳蹬地加上扭腰讓身體旋轉,本來在後方的半身轉向前方,同時後手出拳,擊中後不收拳,而是將拳頭「埋」進對手體內持續往前推。


故參與直拳的質量包括整條手臂以及大約1/3軀幹,約占體重的21%,也就是12公斤。


由於直拳動作較大,速度比刺拳稍慢,約8 m/s,擊中時的加速度為 (0-8)/0.05 = -160 m/s2,打擊力量則為12×160 = 1920N,威力是刺拳的5倍!


刺拳的攻擊距離短、速度快,瞬間擊中難以防禦,但是威力較弱;直拳威力強大,但出拳時間較長,對手也較有反應的餘裕。


實際在擂臺上要出哪一種拳,就看拳擊手的技巧與經驗囉!


請注意:人體的骨骼與肌肉是非常複雜的系統,我們將動作簡化後進行簡單而粗略的估算,已掌握物理概念為主,若要得到精確的數字,必需搭配精密的量測。


例如刺拳的威力應該會比前面估算的更強一些,因為實際上出刺拳的時候,前腳會踏出身體也會扭轉上前,這都會讓刺拳的威力增加,但幅度還是低於直拳。


要成為頂尖的運動員,不只要靠不懈的努力與鍛鍊,科學的分析也是很重要的喔!


#刺拳 #直拳 #物理學

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