Simons SRP-Kampsport - Greve Ju-Jutsu
Simons SRP-Kampsport - Greve Ju-Jutsu
Simons SRP-Kampsport - Greve Ju-Jutsu
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Abstract<br />
sik og kampsport<br />
This project looks at physics applied to the world of martial arts. It will be looking at and discussing<br />
what kind of physics are applied in a series of throws and other phenomenon in the martial arts<br />
world. It will be used to determine what kind of force that has to be applied by the thrower to throw<br />
a victim to the ground.<br />
To determine these forces there will be used analysis’ of forces upon certain models which will then<br />
be used to calculate the size of the force needed. This will start with an observation of forces that<br />
are applied in certain throws, which then will be used on a simple model to calculate the size. There<br />
will then be created a new model from certain data that have been given and this will be used to<br />
calculate a more accurate result for the forces applied.<br />
The results of this study has shown that there is a difference between what type of model is used.<br />
The first model used depicted the person being thrown as a single bar on which physics could easily<br />
be applied to give a depiction of the size of forces on it. Though the results from the calculations<br />
seemed valid it is not sound to depict a person as a single bar and therefore we were tasked with<br />
creating a new model. The new model that came to use proved to be much more precise and<br />
realistic compared to the first model even though the changes we made did not seem as anything<br />
remarkable.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 2
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Indholdsfortegnelse<br />
_Toc312172244<br />
Indledning.......................................................................................................................................................... 4<br />
Præsentation af kast fra en kampsport............................................................................................................. 4<br />
Balancebrydningens betydning ..................................................................................................................... 4<br />
O Goshi (Det store hoftekast)........................................................................................................................ 6<br />
O Soto Gari (Stor udvendig benfejning) ........................................................................................................ 7<br />
Fald ................................................................................................................................................................ 8<br />
Larmende fald............................................................................................................................................ 8<br />
Rullefald..................................................................................................................................................... 9<br />
Konklusion ................................................................................................................................................... 10<br />
Kraftbestemmelser af kast ved brug af en model........................................................................................... 10<br />
Hoftekast: .................................................................................................................................................... 11<br />
Benfejning:................................................................................................................................................... 14<br />
Fremstilling af ny model til kraftberegninger.................................................................................................. 18<br />
Almindelig stående person.......................................................................................................................... 23<br />
Foroverbøjet person.................................................................................................................................... 25<br />
Overkrop i 45 graders hældning.................................................................................................................. 27<br />
Hele kroppen i baglæns 45 graders hældning............................................................................................. 28<br />
Inertimomentet ........................................................................................................................................... 30<br />
Konklusion af modelfremstilling.............................................................................................................. 31<br />
Brug af ny model til udregning ........................................................................................................................ 32<br />
Hoftekastet.................................................................................................................................................. 32<br />
Konklusion for hoftekastet ...................................................................................................................... 35<br />
Benfejningen................................................................................................................................................ 35<br />
Konklusion af benfejningen..................................................................................................................... 40<br />
Konklusion ....................................................................................................................................................... 40<br />
Litteraturliste................................................................................................................................................... 41<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 3
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Indledning<br />
<strong>Kampsport</strong> bliver praktiseret af mange verden over som en effektiv måde at forsvare sig på uden at<br />
trætte sig selv. Jeg vil i denne opgave se på hvordan man ved brug af fysiske love kan lave effektive<br />
forsvare uden at trætte sig selv.<br />
Jeg vil derfor præsentere samt analysere nogle kast som jeg vælger, dernæst vil jeg ud fra<br />
analyserne af kastene, lave udregninger ved at betragte en person som en homogen stang. Jeg vil<br />
herefter søge at finde en bedre metode til at udregne de kraftbetragtninger som jeg lavede i starten,<br />
og til sidst så vil jeg se om den model jeg har opstillet, virker bedre end den model som jeg<br />
betragtede før.<br />
Præsentation af kast fra en kampsport<br />
- Præsenter en række kast fra en kampsportsdisciplin, og diskuter de fysiske<br />
faktorer der har betydning for kastet.<br />
I denne opgave vil jeg betragte flere forskellige kast fra kampsporten <strong>Ju</strong>-jutsu. De kast der vil blive<br />
betragtet er O Goshi (kendt på dansk som det store hoftekast) og O Soto Gari (Stor udvendig<br />
benfejning). Da disse oprindeligt er fra kampsportens <strong>Ju</strong>do-skole involvere de balancebrydninger<br />
som jeg vil betragte.<br />
Et kast består af to dele, en balancebrydning og selve kastet. Modstanderen kan som svar på kastet<br />
lave et fald fra faldskolen (Ukemi).<br />
Balancebrydningens betydning<br />
Balancebrydningerne er en væsentlig del af kastene i og med, at de er til for at gøre det muligt for<br />
kasteren at kaste sit offer på en måde, der ikke kræver rå muskelkraft. Balancebrydningerne bringer<br />
et offer ud af sin ellers stabile balance og ud i en position hvor, at selv hvis personen kun var<br />
påvirket af tyngdekraften, så ville han stadig falde. Balancebrydningerne laves altid inden selve<br />
kastene og de vil derfor bliver behandlet her som den indledende del til kastet.<br />
Hvis vi betragter en person der står i en normal oprejst tilstand, så står han i balance.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 4
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Dette skyldes, at hans massemidtpunkt befinder sig lige over det punkt, der holder kontakten til<br />
fladen han står på. Grunden til at han ikke vælter af dette er, at der ingen kraftmoment er. Den arm,<br />
med holdepunkt i det punkt hvor personen har kontakt til fladen, der følger fladen er 0. Vi får så ved<br />
brug af formlen for kraftmoment at:<br />
Jeg har i dette tilfælde bare antaget at personen vejer 80kg men vægten er ligegyldig fordi da armen<br />
er nul så bliver der ganget med 0 og man ville få det samme resultat, som hvis man benyttede en<br />
anden vægt.<br />
Det man gør, når man laver balancebrydningen som en indgang til et kast er, at man bringer offerets<br />
massemidtpunkt ud fra det punkt der har holdepunkt i fladen, og derved skaber en arm. Situationen<br />
er vist nedenstående.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 5
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
I dette tilfælde er der kommet en arm på, da personens massemidtpunkt ikke længere er lige over<br />
holdepunktet i fladen. Hvis jeg sætter denne afstand til at være 20cm, så får jeg ved brug af vores<br />
formler, et kraftmoment på:<br />
Dette kraftmoment er ret stort og det viser, at der skal generelt ikke en stor afstand for at bringe en<br />
person ud af balance.<br />
O Goshi (Det store hoftekast)<br />
Et hoftekast kan blive lavet når offeret er blevet trukket ud af balance ved et træk mod kasteren.<br />
Dette træk som skaber den førnævnte arm bidrager også med en anden ting. Ved trækket skabes der<br />
udover armen også en acceleration, der er kommet af at kasteren har påvirket offeret med en kraft<br />
for at bringe ham ud af balance. Denne acceleration bliver også udnyttet i kastet ved at skabe en<br />
resulterende kraft ud fra Newtons anden lov. Denne kraft bliver taget i betragtning når selve kastet<br />
udføres. Der er altså en kraft givet ved:<br />
Når hoftekastet laves, så bliver offeret løftet på kasterens hofte og der bliver på det punkt hvor<br />
offerets løftes på hoften, lavet et nyt holdepunkt for kraftmomentets arm. Med det nye holdepunkt<br />
så bliver der også dannet en ny arm. Denne arm går fra det punkt hvor offeret bliver løftet og følger<br />
det område på overkroppen som har kontakt med kasterens, dette vil sige des mere kropskontakt der<br />
under kastet, des større bliver armen og dermed kraftmomentet. Når offeret er blevet løftet under<br />
kastet, så bliver der lavet et kort træk på offeret for at kaste dem. Det er her at den resulterende kraft<br />
har en indflydelse på kastet, des mere kraft offeret er blevet påvirket med des mindre kraft skal<br />
kasteren påvirke med for at udføre kastet.<br />
Dette virker fordi kasteren i ideelle tilfælde laver hele kastet i én flydende bevægelse. Hvis kasteren<br />
holder pause under kastet, så bliver det meget sværere og er mere anstrengende at lave kastet. Des<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 6
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
mere flydende kastet laves, des mere af den resulterende kraft udnyttes og des mindre anstrengende<br />
er kastet at lave.<br />
O Soto Gari (Stor udvendig benfejning)<br />
I modsætning til hoftekastet så laves denne balancebrydning i modsat retning. Balancebrydningen<br />
forekommer altså ved at skubbe en modstanders massemidtpunkt bagud i forhold til hans<br />
holdepunkt. Dette skaber, på samme måde som i hoftekastet, en arm og ved en korrekt<br />
balancebrydning til dette kast, så vil offeret falde uden anden påvirkning. Ved dette kast dog, laves<br />
der en benfejning for at personen kommer ned og ligge i en meget dårlig position til at forsvare sig.<br />
Så snart offerets balance er brudt, så trædes der op ved siden af personen med den ene fod medens<br />
det ben der befinder sig nærmest offeret bliver trukket længere frem for at lave selve fejningen. Der<br />
skabes kropskontakt ved, at overkroppen støder mod offerets samtidig med at offerets overkrop<br />
bliver trukket ned mod jorden og gør, at han kommer endnu længere ud af balance. Dette træk har<br />
dog et ekstra formål, det skaber et ekstra sted hvor der kan påvirkes med et kraftmoment, dette sker<br />
da man påvirker overkroppen med en kraft ned mod jorden. Dette nye kraftmoment har en arm der<br />
går fra massemidtpunktet af offeret ud til det sted på offerets overkrop hvor kasteren påvirkede ham<br />
med trækkraften. Det ekstra kraftmoment på offeret gør, at han kommer til at falde endnu hurtigere<br />
til jorden, men da han ikke helt er faldet endnu så skal vi fjerne hans sidste støtte. Dette gøres meget<br />
simpelt ved at feje det ben hvorpå den sidste støtte ligger. Denne fejning resulterer i, at den sidste<br />
støtte forsvinder og han vil begynde et fald der roterer om kasterens ben, da den også påfører en<br />
kraft på offerets ben.<br />
På trods af at man kunne få ham til at falde uden at tilføje det ekstra træk så tilføjer man det træk<br />
fordi det komplimenterer det andet kraftmoment der i forvejen er. For at vise at de komplimentere<br />
hinanden så kan vi bruge en cirkel.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 7
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
På denne model er linjen der går fra E gennem B og til C armen r i vores formel for kraftmoment.<br />
Linjerne der går fra B til A og fra C til D er den vej kraften F er rettet. På trods af, at afstanden er<br />
forskellig så er kraften rettet den samme vej, og vi får derfor to kraftmomenter der komplimenterer<br />
hinanden og gør at offeret bevæger sig mod jorden med større hastighed.<br />
Fald<br />
For at undgå skade efter at man er blevet kastet, så bruges der inden for <strong>Ju</strong>-jutsu det der hedder<br />
faldskolen (Ukemi), kunsten at falde. I kampsport er der to typer fald, og de bruges alt efter hvilken<br />
situation man bliver kastet i. De to typer fald der er, er de stille, som benytter rullefald, og de<br />
larmende som benytter konceptet at slå fra.<br />
Ved de førnævnte kast er det meget svært at falde i rullefald og jeg vil derfor gennemgå larmende<br />
fald først.<br />
Larmende fald<br />
Når man laver et larmende fald så slår man af med kraft mod jorden for at modvirke den kraft man<br />
er blevet kastet med. Hvis man antager, at man falder kun ved tyngdekraftens påvirkning på sig så<br />
vil man uden at slå fra blive påvirket af en kraft svarende til sin vægt ganget med<br />
tyngdeaccelerationen altså:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 8
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Hvis man dog slår fra med for eksempel vores hånd så har man en kraft der er givet ved Newtons<br />
anden lov som er vægten af vores hånd ganget med den acceleration den er blevet givet idet den<br />
rammer jorden. Da denne kraft er modsat rettet den anden kraft så har man givet at:<br />
Ved dette fald reducerer man den totale kraft der vil påvirke én ved at forøge den et andet sted. Man<br />
flytter altså noget af den kraft der vil kunne skade de mere sårbare dele, til et lem der vil kunne<br />
klare mere af skaden.<br />
Rullefald<br />
Ved rullefald gør man noget andet for at reducere den kraft der vil kunne skade os. Hvis man i dette<br />
tilfælde laver en energibetragtning af rullefaldet så kan man se hvilken indflydelse det har. Hvis<br />
man igen betragter en situation hvor man faldet mod jorden så har man givet at man bevæger sig<br />
mod jorden med en kinetisk energi:<br />
Hastigheden man får er givet ved hvor lang tid man har faldet ved påvirkning af tyngdekraften altså<br />
man kigger på tyngdeaccelerationen:<br />
Den energi vil være det man er påvirket af når man rammer jorden, men hvis man i stedet laver et<br />
rullefald så er den kinetiske energi i stedet:<br />
Det der sker er at når man laver rullefaldet så bliver en stor del af den kinetiske energi omdannet til<br />
rotationsenergi og gør, at man kan rotere om sig selv. Dette fører til at man næsten ikke bliver<br />
påvirket med nogen energi der vil kunne skade én, da man i stedet for at have ramt jorden med det<br />
har brugt den på at rulle om sig selv.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 9
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Konklusion<br />
Når man laver et kast så er der mange fysiske faktorer der har indflydelse på det.<br />
Først er der det kraftmoment som balancebrydningen skaber, der spiller en rolle og som lader én<br />
kaste sin modstander. Det vil sige, at den kraft som man påvirker sin modstander med samt hvor<br />
langt væk fra sit massemidtpunkt man bringer ham har en stor betydning for kastet.<br />
I selve kastene så er det igen meget kraftmoment der udnyttes, men der kan også være bidrag fra<br />
den resulterende kraft som kommer fra de andre stadier i kastet. Der udnyttes så meget<br />
overskydende kraft fra de andre stadier som muligt for at reducere den mængde styrke man skal<br />
bruge for at lave kastet.<br />
Ved faldene bliver der udnyttet krafter og energi for at reducere den skade man tager. I de larmende<br />
fald bliver der brugt rå kraft medens der med rullefaldene bliver benyttet inerti og rotationsenergi<br />
for at reducere skaden.<br />
Kraftbestemmelser af kast ved brug af en model<br />
- Betragt i første omgang modstanderen som en homogen stang med samme<br />
masse som en person. Analyser situationen og bestem hvilke kraftpåvirkninger<br />
der er nødvendige for at bringe en modstander til fald ved forskellige kast.<br />
I denne opgave vil jeg søge at betragte kraftpåvirkninger på en modstander under de to kast som<br />
blev analyseret før. Jeg vil ved udregningerne betragte min modstander som en homogen stang som<br />
jeg let vil kunne regne på, da masse er ligeligt fordelt. Jeg vil bruge kraftmoment betragtninger på<br />
stangen for at finde frem til kraftpåvirkningerne i sig selv.<br />
Jeg vil betragte stangen som en person der er 2 meter høj og vejer 80kg, da dette er almen vægt for<br />
en person af den højde. Da stangen har en vægt der er fordelt homogent så må jeg antage, at<br />
massemidtpunktet ligger midt på stangen altså halvdelen af højden.<br />
Da jeg har at han står i en normal oprejst tilstand så har jeg et kraftmoment givet ved:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 10
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Han er altså ikke udsat for et kraftmoment og det vil gøre det meget besværligt at kaste ham. I<br />
stedet vil jeg nu benytte en kraft for at bring ham ud af balance. Hvis jeg antager at 5 cm er nok til<br />
at bringe ham ud til et punkt hvor kraftmomentet er stort nok på ham til at hans balance er brudt så<br />
har jeg et kraftmoment på:<br />
For at få ham så langt ud af balance så skal jeg påvirke ham med en kraft der gør, at han flytter sig<br />
de 5cm. For at finde den her kraft så kan jeg først betragte at han bliver påvirket med en<br />
resulterende kraft der er skabt af, at jeg trækker ham imod os eller skubber ham forover. Denne er<br />
givet ved<br />
Hoftekast:<br />
Ved et hoftekast så når personen er trukket ud af balance og er ved at blive kastet så bliver der skabt<br />
kropskontakt mellem personens og kasterens overkrop. Ved dette skabes der et ny kraftmoment hvis<br />
arm har holdepunkt på hoften af kasteren og fortsætter så ud til det punkt hvor kasteren påvirker<br />
personen med en kraft som er trækket mod jorden. Dette træk er den sidste kraftpåvirkning der skal<br />
til for at personen falder.<br />
Da jeg har et rids af hvordan kastet foregår i dele så kan jeg nu tage fat i den første del. Efter<br />
balancen er brudt så skabes der en kropskontakt mellem kasteren og personen, og dermed også et<br />
nyt kraftmoment der har holdepunkt i kasterens hofte, og som fortsætter så længe der er<br />
kropskontakt. Hvis jeg antager, at den længde der er kropskontakt på er 30cm lang så kan jeg<br />
udregne en ny kraftmoment:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 11
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Den blå streg angiver her kropskontakten der er mellem personerne.<br />
Dette er det kraftmoment der påvirker personen i starten af kastet. Da personen ikke har kontakt til<br />
jorden men befinder sig oven på kasteren og ikke falder ned, så er han også påvirket af en<br />
normalkraft fra kasteren der forhindrer at kraftmomentet kan sættes i gang. Dette normalkraft må<br />
være lig tyngdekraften på personen. Derfor:<br />
Hvis jeg nu ser på inertimomentet for personen der er ved at blive kastet så kan jeg betragte det ved<br />
at se på det med Steiners sætning. Da jeg har at personen bliver kastet om kasterens<br />
massemidtpunkt samt at personen i sig selv roterer så kan jeg forestille mig en masseløs stang<br />
mellem de 2 massemidtpunkter. Denne forestilling kan bruges til at udregne det samlet<br />
inertimoment for personen. Steiners sætning lyder:<br />
Da personen betragtes som en stang og at han roterer om sit massemidtpunkt så har jeg givet at:<br />
Dette indsættes og jeg får at inertimomentet er:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 12
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Her laver jeg en antagelse. Da hans længde og masse kendes så skal der bare bestemmes en afstand<br />
til kasterens massemidtpunkt. Hvis jeg antager at stangen er 20cm bred så må der fra midten til<br />
kasterens midte være 20cm. Derfor fås det at inertimomentet for personen er:<br />
Hvis dette inertimoment nu betragtes sammen med energi så har jeg at:<br />
Da jeg har inertimomentet så mangler jeg bare vinkelhastigheden for at finde energien. For at finde<br />
den så antager jeg at kastet foregår fra en vinkel og at kastet tager 1 sekund at udføre. Der er<br />
derfor en vinkelhastighed der er givet ved:<br />
Hvis dette indsættes sammen med inertimomentet så fås:<br />
Da personen er blevet kastet omkring kasteren massemidtpunkt der ligger 1 meter oppe så har jeg at<br />
han er blevet udsat for:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 13
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Dette er det træk som personen har været udsat for under kastet. Til en hurtig sammenligning vil det<br />
svare til at tyngdekraften påvirkede en person på:<br />
Da jeg dog har kraftmomentet fra tidligere til at hjælpe med kastet så skal jeg bruge:<br />
436,4 Newton for at udføre kastet.<br />
Dette virker som et ret stort tal og det vil kræve en enorm mængde kraft at sætte kastet i gang kun<br />
ved at bruge armen. Dog da dette jo er en stang så ignoreres dette resultat da man inden for<br />
kampsport ofte søger at bøje personer og udnytte deres vægtfordeling, hvad der er svært at gøre<br />
med en stang.<br />
Benfejning:<br />
Hvis kasteren i stedet søger at kaste personen i den store udvendige benfejning, så skal der påvirkes<br />
med krafter på en anden måde. I dette tilfælde så bliver personen påvirket med en kraft forfra som<br />
skubber ham baglæns. Når personen er blevet skubbet ud af balance og er påvirket af kraftmomentet<br />
som nævnt tidligere, så skabes der igen kropskontakt ved overkroppen, men her bliver noget af<br />
overkroppen brugt til at påvirke med en kraft på personens overkrop, for at lave endnu et<br />
kraftmoment endnu længere ude end det der er ved personens massemidtpunkt. Den eneste årsag til<br />
at personen ikke er faldet til jorden endnu er, at hans fødder har kontakt til jorden samt at kasteren<br />
holder ham lidt oppe. For at rette op på dette så laver kasteren sit eget kraftmoment med benet, der<br />
har en arm svarende til benets længde samt den kraft som kasteren svinger benet med. Dette fejer<br />
modstanderens sidste støttepunkt væk og kastet er udført.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 14
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
I starten af kastet så bliver personen skubbet tilbage og bliver påvirket med en kraft på overkroppen<br />
samtidig med at der skabes et kraftmoment på massemidtpunktet. Kraftmomentet på<br />
massemidtpunktet er let at beregne men for at beregne kraftmomentet på det punkt hvor kasteren<br />
rammer med overkroppen kræves nogle andre udregninger. Den kraft som personen bliver påvirket<br />
af må i dette tilfælde være den resulterende kraft som er skabt af kasterens acceleration mod<br />
personen for at lave kastet.<br />
For at beregne accelerationen så antager jeg, at kasteren skyder sig selv frem med en konstant<br />
acceleration. Ved den antagelse så kan vi bruge formlen for beregning af position ved konstant<br />
acceleration som lyder:<br />
Hvis jeg antager at kasteren bevæger sig 40cm frem i sit angreb så har jeg bestemt s samt . Da<br />
kasteren står stille ved starten så er hans start hastighed sat til at være 0. Hvis jeg også antager at<br />
det tager ét sekund for kasteren at nå ud i denne position så har jeg bestemt tiden t det tager og jeg<br />
ender med en ligning med en ubekendt som jeg ved brug af solve-kommandoen på lommeregneren<br />
let løser.<br />
Denne acceleration kan jeg indsætte sammen med den vægt kasteren har, som jeg har bestemt er<br />
den samme som offerets. Derfor:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 15
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Den blå plet angiver her hvor den resulterende kraft rammer personen.<br />
Dette kan jeg bruge til at finde kraftmomentet i det punkt. Det antages dog at det sted på kroppen<br />
kasteren rammer med kraften er 170cm oppe. Derfor:<br />
Kraftmomentet i massemidtpunktet som ikke blev udregnet før er meget simpelt givet ved<br />
tyngdekraften ganget med den ene meter der er til massemidtpunktet.<br />
Da begge kraftmomenter er rettet samme vej som beskrevet før så kan jeg addere dem:<br />
Hvis personen nu betragtes med inertimoment som fokus så kan jeg igen bruge Steiners sætning.<br />
Steiners sætning anvendes igen omkring massemidtpunktet og det er derfor givet at:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 16
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Hvis det antages at kasterens massemidtpunkt befinder sig lige ved siden af personens<br />
massemidtpunkt og at der til dette massemidtpunkt samlet er 40cm så er der givet sammen med de<br />
andre informationer om personen at:<br />
Hvis kasteren nu betragtes ved at se på inertimomentet så er han ved at lave selve fejningen. Hvis at<br />
man under denne fejning betragter benet der skal feje og antager at den har en radius på 1m samt en<br />
fjerdedel af den total kropsvægt så er der givet et inertimoment givet ved:<br />
Hvis der laves en energibetragtning med denne så har vi at:<br />
Hvis det antages at kasteren for at feje trækker benet op i en vinkel fra offerets fødder samt at<br />
det tager et halvt sekund for benene at bevæge sig den vinkel så er det givet:<br />
Hvis denne vinkelhastighed indsættes så fås en rotationsenergi på:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 17
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Da fejningen sker fra en vinkel af 90 grader til massemidtpunktet med en længde svarende til 1m<br />
samt at der er ca. 1 meter fra massemidtpunktet til gulvet så kan vi udregne afstanden ved at tage en<br />
fjederdel af cirklens omkreds:<br />
Denne længde kan så deles med rotationsenergien for at finde den kraft som kasteren påvirkede<br />
offerets fod med.<br />
I realiteten så skal der næsten ingen kraft til at kaste en person med dette kast men det giver en god<br />
demonstration af hvor meget kraft man egentlig kan komme til at påvirke et offer med.<br />
Fremstilling af ny model til kraftberegninger<br />
- Benyt denne tabel sammen med fornuftige antagelser, til at sammensætte en<br />
matematisk model for menneskekroppen, der kan bruges til at beregne<br />
positionen af massemidtpunktet og inertimomentet omkring en akse gennem<br />
massemidtpunkt i forskellige stillinger. Diskuter hvilke forenklinger og<br />
tilnærmelser din model indebærer.<br />
For at lave den matematiske model ud fra de opgivne informationer så vil jeg benytte mange af de<br />
standard mål der er blevet brugt i de forrige opgaver. Altså en person der er 2 meter høj og vejer<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 18
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
80kg. Jeg vil også benytte visse andre informaiton der er blevet opgivet på det vedlagte link til at<br />
fremstille denne model.<br />
For at lave modellen så vil jeg opdele menneske kroppen i 3 dele. Jeg vil derefter finde de 3 deles<br />
massemidtpunkt og ved brug af formlen for at finde massemidtpunkter, så vil jeg finde deres<br />
samlede massepunkt. Dette punkt vil jeg så benytte for at finde inertimomentet omkring en akse.<br />
Jeg vil først udregne vægtfordelingen i en person hvis personen er blevet opdelt i 3 dele. De 3 dele<br />
som personen er blevet delt op i er som følgende: hovedet og halsen, overkrop inkluderende arme<br />
og til sidst benene med fødder. Vores person er blevet opdelt nogenlunde sådan<br />
Ud fra de opgivne informationer så udregner vi den vægt der er ved hver del via procentregning. Da<br />
jeg har sat at vores person vejer 80kg og jeg fra følgende skema har den procent del af kroppens<br />
vægt som den udgør så har jeg:<br />
Plagenhoef's Segment Weight data<br />
Segment Quantity Percent Extension<br />
Head 1 8.23 8.23<br />
Whole Trunk 1 54.15 54.15<br />
Total Arm 2 5.33 10.66<br />
Total Leg 2 17.55 35.10<br />
Total Percent: 108.14<br />
Vægt af hoved:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 19
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Vægt af kroppen og arme:<br />
Vægt af ben + fødder:<br />
Jeg har nu vægten af hver af de tre dele. Det samlede tal bliver højere end vægten da der en<br />
unøjagtighed i de mål som Plagenhoef (fremstilleren af skemaet) lavede. Jeg benytter dog disse<br />
informationer alligvel, da forskellen ikke er særligt stor. Derudover så antager jeg også at personen<br />
har tøj på og det giver en vis tilnærmelse.<br />
Jeg mangler stadig at finde fordelingen af højden for personen. For at gøre dette så benytter vi<br />
nedenstående skema. Vi tager dog for længden for benene fra ”Thigh” og ned til ”Foot”.<br />
Percentages of Total Body Height<br />
Segment Males Females Average<br />
Head and Neck 10.75 10.75 10.75<br />
Whole Trunk 30 29 29.5<br />
Thorax 12.7 12.7 12.7<br />
Abdomen 8.1 8.1 8.1<br />
Pelvis 9.3 9.3 9.3<br />
Upper Arm 17.2 17.3 17.25<br />
Forearm 15.7 16 15.85<br />
Hand 5.75 5.75 5.75<br />
Thigh 23.2 24.9 24.05<br />
Leg 24.7 25.7 25.2<br />
Foot 4.25 4.25 4.25<br />
Biacromial 24.5 20 22.25<br />
Bi-iliac 11.3 12 11.65<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 20
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Plagenhoef et al., 1983<br />
Jeg har så:<br />
Længden af hovedet:<br />
Længden af krop:<br />
Længden af ben:<br />
Da disse ikke helt stemmer overens med de 2 meter så ændrer jeg på hoved og hals længde til 30cm<br />
og ben længde til 110cm. Både for at få det til at passe og for at få nogle pænere tal at regne med.<br />
Jeg antager også at jeg må gøre dette da jeg har målt mig selv og fundet at min hoved længde er<br />
omtrent de 30 centimeter og ikke de 21.<br />
Derfor<br />
Da jeg nu har nogle mål for de 3 dele som jeg delte kroppen op i, så kan jeg nu, ved brug af endnu<br />
et skema fra linket, finde hvor massemidtpunktet ligger hvor hver af de 3 dele.<br />
% Segment Length (from proximal ends)<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 21
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Segment Males Females Average<br />
Head and Neck 55 55 55<br />
Trunk 63 56.9 59.95<br />
Thorax 56.7 56.3 56.5<br />
Abdomen 46 46 46<br />
Pelvis 5 5 5<br />
Upper Arm 43.6 45.8 44.7<br />
Forearm 43 43.4 43.2<br />
Hand 46.8 46.8 46.8<br />
Thigh 43.3 42.8 43.05<br />
Leg 43.4 41.9 42.65<br />
Foot 50 50 50<br />
Abdomen & Pelvis 44.5 39 41.75<br />
Plagenhoef et al., 1983<br />
Som det kan ses så er der procentvis mål for hoved og hals samt selve kroppen men der mangler et<br />
procent tal for benene. Benenes procent mål finder vi derfor ved at tage gennemsnittet af de mål der<br />
er for de forskellige dele af benet.<br />
Dette runder jeg af til 45. Egentlig burde armene også medrenges men da de bliver betragtet som en<br />
del af kroppen så bliver de ikke medtaget.<br />
Da jeg nu har de procent mål der skal til for at finde de 3 deles individuelle massemidtpunkt så kan<br />
jeg gå videre.<br />
Da dette er den procentvise længde af massemidtpunktet så finder jeg de individuelle<br />
massemidtpunkter ved at tage procentdelen af deres individuelle længder og gange med deres<br />
tilsvarende procentværdi. Jeg har derfor at massemidtpunktet for:<br />
Hovedet er:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 22
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
For kroppen er:<br />
For benene er:<br />
Da jeg nu har alle de informationer jeg skal bruge så kan jeg begynde at betragte personen i<br />
forskellige stillinger. For at gøre dette vil jeg benytte vektor regning.<br />
Almindelig stående person.<br />
En person der står almindeligt har ingen umiddelbare balance problemer. Dette er fordi at hans<br />
massemidtpunkt er placeret ovenfor det sted hvor kraften påvirker ham nedad, altså der er som<br />
nævnt i tidligere opgaver ingen arm. Hvis jeg betragter denne situation som vektorer så kan jeg<br />
udregne ved bruge af formlen for massemidtpunktet, kroppens samlede massemidtpunkt.<br />
Det antages at personen står direkte over origo som er der hvor tyngdekraften påvirker ham. Jeg<br />
sætter derfor vores x-koordinat for de vektorer der laves til at være 0. Jeg starter oppe fra med<br />
hovedet.<br />
Vektor for hovedpositionen:<br />
For de andre kropsdele tillægges den førnævnte kropsdels fulde længde samt de koordinater for den<br />
kropsdels massemidtpunkt.<br />
Vektor for kropspositionen:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 23
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Vektor for benpositionen:<br />
Ved brug af formlen for massemidtpunktet så har jeg:<br />
For en almindeligt person vil det komme til at se nogenlunde ud som på nedenstående billede.<br />
Punkterne A,B og C er massemidtpunkterne for hver kropsdel medens D er det fælles<br />
massemidtpunkt.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 24
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Dette giver ifølge praktisk viden med kampsport god mening da man regner med at<br />
massemidtpunktet ligger omkring hoften. Dette benytter man sig blandt andet af i hoftekastet hvor<br />
man søger at komme under modstanderens massemidtpunkt med sit eget.<br />
Foroverbøjet person.<br />
I dette tilfælde antager jeg at benene fastholder deres position og har derfor samme koordinater som<br />
i forrige opgave. Da benene bliver stående mens resten af personen bliver bøjet forover så antager<br />
vi at de andre kropsdele har en y-koordinat svarende til benenes højde. Kroppen samt hovedets x-<br />
koordinater finder vi ud fra længden fra benene<br />
Vektor for benene:<br />
Vektor for overkrop:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 25
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Vektor for hovedet:<br />
Dette indsætter jeg i den samme formel som jeg benyttede før og får:<br />
Dette giver også en fornuftig figur da personens massemidtpunkt ligger uden for personen i sig selv,<br />
han er altså ved at miste balancen. Punkterne E, F og A er de individuelle massemidtpunkter, H er<br />
benhøjden og G er det samlede massemidtpunkt.<br />
Igen dette giver god mening fra praktisk viden om kampsport da personens massemidtpunkt er<br />
flyttet fra det meget stabile ud i en knap så god position som dog stadig er en position hvor<br />
personen kan holde balancen. Denne stilling er en stilling som et offer bringes ud i ved for eksempel<br />
et greb om halsen.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 26
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Overkrop i 45 graders hældning.<br />
Ved denne betragtning så fastholder benene deres position i gulvet mens overkroppen bringes ud i<br />
en 45 graders hældning fra den opretstående stilling. I dette tilfælde er benenes vektorkoordinater<br />
de samme mens for at udregne overkroppens, så skal jeg bruge sinus samt nogle af informationerne<br />
fra sidste beregning, da jeg ellers ikke ville få noget fornuftigt resultat da overkroppens x-koordinat<br />
er 0. Det huskes også at tage sinus til den totale højde i det punkt<br />
Vektor for benene:<br />
Vektor for kroppen:<br />
Vektor for hovedet:<br />
Igen ved formlen fås det:<br />
Ved første øjekast kan dette godt virke som en fornuftig figur, men der er et problem med den i, at<br />
hoved og krop ikke ligger på linje med 45 graders hældning. Dog anser jeg dette som noget der kan<br />
ses bort fra da kroppen ikke kommer til at ligge på en perfekt lige linje ved en balancebrydning.<br />
Derudover så har det fælles massemidtpunkt en fornuftig placering i at det er ligger uden for det<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 27
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
stabile område, samt i en placering der gør det let for en kaster at få sit eget massemidtpunkt under.<br />
På nedenstående figur er punkterne J, I og A massemidtpunkterne for de individuelle kropsdele og<br />
K er det samlede massemidtpunkt.<br />
Fra et praktisk kampsportsmæssigt synspunkt virker modellen fornuftig i at det samlede<br />
massemidtpunkt befinder sig i en position hvor det er let at manipulere og gør det let at kaste med<br />
personen.<br />
Hele kroppen i baglæns 45 graders hældning.<br />
I denne betragtning så er det også benene der bringes ud i en hældning sammen med resten af<br />
kroppen. Ved denne betragtning så er jeg derfor nødt til at først tage benenes koordinater og gange<br />
med sinus til 45 grader. Derefter finder vi kroppens vektorkoordinater ved at hele benlængden<br />
gange med sinus til 45 grader og addere kroppens massemidtpunkt koordinater til. Derefter ganger<br />
vi hele vektoren med sinus til 45 grader. Sammen procedure laves med hovedet men her bliver også<br />
kroppens koordinater ganget med sin til 45 grader inden. Jeg har derfor<br />
Vektoren for benene:<br />
Vektoren for kroppen:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 28
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Vektoren for hovedet:<br />
Ved brug af formlen for at finde det samlede massemidtpunkt:<br />
Denne figur har mange ting til fælles med forrige, blandt andet det at koordinaterne ikke ligger på<br />
en ret linje men ligesom den tidligere figur så siger jeg at en balancebrydning ikke vil få en person<br />
til at befinde sig i en position hvor alle massemidtpunkterne ligger på linje. Punkterne for de<br />
individuelle massemidtpunkter er her L,M og N mens O er det samlede massemidtpunkt.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 29
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
På en baggrund af praktisk viden omkring kampsport så lader denne model til at være rimelig<br />
præcis hvad angår kraftpåvirkninger. Hvis man er brudt ud af balance på denne måde, så vil man<br />
netop have et massemidtpunkt for kroppen (M) der er placeret omkring der hvor det er. Derudover<br />
så søger man at rette op med hovedet og man får derfor også et massemidtpunkt der også passer ret<br />
godt. Da man bøjer i benene for at forsøge at rette op på balancen, så bliver dét massemidtpunkt<br />
også angivet ret godt. Så på en viden der er baseret på praktisk erfaring med kampsport så virker<br />
modellen ret godt.<br />
Inertimomentet<br />
Da jeg nu har fundet massemidtpunkterne af en person i forskellige stillinger så kan jeg nu benytte<br />
dette til at udregne inertimomenterne for personen omkring en akse. Inertimomentet under kast<br />
bliver næsten altid betragtet ved at bruge Steiners sætning så der skal derfor laves en metode<br />
hvorved inertimomentet kan beregnes ud fra dette.<br />
Da man under kast bliver roteret omkring kasterens massemidtpunkt så kan man betragte det i et<br />
koordinatsystem sammen med massemidtpunkterne af hver kropsdel i den position man nu har valgt<br />
at regne på.<br />
Da jeg har at Steiners sætning er:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 30
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Hvor for ét punkt er:<br />
Og da der er 3 punkter i hver model så må der være 3 ’er for hver model. Derfor har man ved<br />
Steiners sætning:<br />
Det eneste der mangler for at udregne Inertimomentet ud fra denne model er afstanden for de<br />
individuelle massemidtpunkter. Denne afstand kan findes ved vektor regning. Hvis legemerne skal<br />
rotere om kasterens massemidtpunkt der har koordinaterne så må deres afstand til<br />
den være givet ved formlen:<br />
Denne afstand må gælder kun for den ene vektor men samme metode bruges til de andre så derfor:<br />
Det er denne formel vi kan bruge når vi skal udregne inertimomentet omkring en akse for den<br />
model jeg har opstillet.<br />
Konklusion af modelfremstilling<br />
Denne model er naturligvis rimelig forenklet i forhold til en fuld model, men dette skyldes primært<br />
at jeg har valgt at lave en model der deler kroppen op i tre dele. Hvis modellen var blevet lavet ved<br />
at tage summerne af et uendeligt antal punkter samt masserne og afstanden i forhold til hinanden så<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 31
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
vil jeg være kommet med en mere fuldkommen og præcis model. Denne model skal dog bare være<br />
mere en tilnærmelse af hvordan den menneskelig krop ser ud matematisk end hvordan den egentlig<br />
er i den fysiske verden.<br />
Brug af ny model til udregning<br />
- Benyt denne model til en mere realistisk analyse af energi- eller<br />
kraftpåvirkningerne der er nødvendige under et eller flere kast. Diskutér<br />
resultaterne i relation til praktiske erfaringer med kampsport.<br />
I denne opgave så vil jeg igen tage fat i hoftekastet og den store udvendige benfejning da jeg så har<br />
noget at sammenligne med fra de forrige opgaver.<br />
Hoftekastet<br />
Ved hoftekastet så bliver en person trukket ud i en stilling der er magen til den der er i modellen for<br />
en person hvis overkrop er trukket i en vinkel. Jeg vil derfor benytte netop denne model i min<br />
beskrivelse af krafterne der påvirker personen.<br />
Jeg tager ligesom i opgave 2 først fat i beregning af det kraftmoment der opstår fra holdepunktet i<br />
hoften og som fortsætter så længe der er kropskontakt.<br />
Ud fra min model så har jeg fundet ud af, at der er en overkrops længde på 60cm. Da personen er<br />
blevet løftet fra jorden så er han stadig påvirket af tyngdekraften som i forrige opgave, og derfor<br />
bliver det udregnet på samme måde:<br />
Med kraftmomentet under kastet udregnet, så vil jeg nu gå videre og se på inertimomentet der<br />
påvirker personen. Da jeg har modellen for denne vil jeg benytte den, dog er jeg nødt til at antage et<br />
massemidtpunkt for kasteren på koordinat systemet. Da jeg ved at man under dette kast som kaster<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 32
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
gerne vil have sit eget massemidtpunkt under modstanderens så kan jeg antage massemidtpunkts<br />
positionen med mere præcision.<br />
Da koordinaterne til det samlede massemidtpunkt i denne model er og da det<br />
massemidtpunkt allerede er ude over benene så vil jeg kun ændre på y-koordinaten for at få<br />
kasterens massemidtpunkt. I dette tilfælde antager jeg at kasteren har en afstand på 20cm til<br />
massemidtpunktet og jeg trækker det derfor fra y-koordinaten. Kasterens massemidtpunkt bliver<br />
derfor:<br />
Jeg har nu koordinaterne som jeg kan indsætte i den formel jeg lavede for beregning af<br />
inertimomentet omkring en akse.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 33
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Da a er afstanden fra det samlede massemidtpunkt til kasteren massemidtpunkt så har jeg alle<br />
informationerne til at lave udregningen. Der huskes at dog at målene var i cm og disse omskrives til<br />
meter når de sættes ind. Jeg indsætter derfor og får:<br />
Vi kan ligesom i den opgave 2 benytte rotationsenergien til at udregne kraften der er nødvendig for<br />
at lave kastet. Der bruges samme metode som i opgave 2.<br />
Vinkelhastigheden udregnes på samme måde. Da personen jo befinder sig i en hældning, en<br />
hældning som vi trækker ham ud af på et sekund, så har vi en vinkelhastighed som er givet ved:<br />
Dette indsættes i ligningen og man får:<br />
Da personen roterer omkring kasterens massemidtpunkt og da der er koordinater til dette så kan<br />
afstanden der er til det udregnes. Derfor:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 34
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Dette deler man med rotationsenergien for at få kraften der påvirker i punktet<br />
Ved en sammenligning med tyngdekraften så er det givet at:<br />
Det svarer altså til at tyngdekraften påvirker en person på ca 31kg. Hvis man betragter en<br />
tommelfingerregel inden for <strong>Ju</strong>-jutsu der lyder at man kan løfte en person der vejer dobbelt så<br />
meget som en selv så giver denne udregning et ret godt resultat. Udregningen er dog ikke helt<br />
færdig endnu. Kraftmomentet fra før hjælper og til i kastet og det fås så at:<br />
Konklusion for hoftekastet<br />
Dette giver et minus tal hvilket vil sige at kasteren faktisk skal påvirke med en trækkraft væk fra<br />
den egentlig retning, for at sætte kastet i gang. Set på med erfaringsbaseret viden så kan dette dog<br />
ikke passe, da man i dette kast skal påvirke med et træk til sidst før personen falder. Det positive i<br />
dette er dog at tallet er lavere end det der fundet i opgave 2 hvilket tyder på modellen virker bedre<br />
end at betragte personen som en homogen stang.<br />
Benfejningen<br />
På samme måde som benfejningen blev udregnet i opgave 2 så vil jeg lave samme<br />
udregningsmetode men dog bruge den model jeg har lavet. Den model der passer bedst i dette<br />
tilfælde er hvis personen er blevet skubbet baglæns og hele kroppen står i en vinkel derfor vil<br />
jeg benytte denne model.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 35
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Som den blev lavet i opgave 2 så vil jeg først udregne den kraft som personen bliver påvirket af når<br />
kasteren støder sin overkrop mod personen. Den kraft var i opgave 2 givet ved<br />
Dens vægt var givet men dens acceleration var ikke. I denne opgave antages det igen at kasteren<br />
bevæger sig frem i en konstant acceleration og jeg finder derfor accelerationen ved brug af formlen:<br />
Som før antager jeg at det tager ét sekund at bevæge sig hen til målet. Starthastigheden og<br />
positionen er også givet så det eneste der mangler er at bestemme den slutposition som kasteren når<br />
ud til med overkroppen. Dette gøres ud fra modellen som er blevet opstillet.<br />
Det antages at at det er i punktet M at der sker en kraftpåvirkning og da kasteren bevæger sig lige<br />
frem i kraftpåvirkningen samt at han befinder sig i samme højde som personen så bruges kun x-<br />
koordinaten. Da jeg starter i origo så får jeg at:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 36
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Hvis dette indsættes sammen med de andre informationer i formlen for positionen under konstant<br />
acceleration så kan jeg benytte en solve-funktion til at finde accelerationen.<br />
Da det det er kasterens overkrop det påvirker med denne kraft så er det også overkroppens masse<br />
der ganges med i Newtons anden lov. Da dennes vægt er kendt så kan vi indsætte det i formlen.<br />
Dette er kraften som personen bliver påvirket af. Der vil dog gerne findes kraftmomentet i det punkt<br />
som bliver påvirket. For at gøre dette så betragtes modellen igen. Da der tidligere blev fundet den<br />
længde af de individuelle kropsdele så kan afstanden til den øverste del af overkroppen findes.<br />
Denne kan indsættes for at finde kraftmomentet.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 37
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Det andet kraftmoment findes på samme måde som i opgave 2. I dette tilfælde så vides det ud fra<br />
modellen hvor massemidtpunktet er. Til denne udregning så betragtes kun y-koordinaten da det den<br />
koordinat der vil blive taget hensyn til hvis han roterede omkring origo.<br />
Da y-koordinaten er så indsættes dette sammen med tyngdekraften på den samlede<br />
masse og kraftmomentet fås.<br />
Jeg vil nu gå videre og lave inertimomentbetragtning ligesom i opgave 2. Jeg har dog denne gang<br />
modellen for beregning af inertimomentet.<br />
I dette tilfælde befinder kasterens hofte sig under offerets samlede massemidtpunkt og i en højde<br />
svarende til offerets hofte. Dette vil sige at x-koordinaten er den samme som det samlede<br />
massemidtpunkts samt at y-koordinaten er den samme som benenes massemidtpunkt. Derfor<br />
Hvis jeg i dette tilfælde også antager at der fra kasterens hofte til midten af personens hofte er 20cm<br />
så er a fundet. Dette indsættes sammen med de andre informationer i ligningen og vi får:<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 38
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Nu udregnes inertimomentet for det ben der fejer. Hvis det antages at kasteren har den samme<br />
kropsbygning som vores person så kan vægten af benet der fejer, samt dens længde findes ud fra<br />
modellen. Da det kun er det ene ben der fejer så tages halvdelen af benets masse.<br />
Der vil herefter laves en energibetragtning ud fra det ben der fejer. Da energien for denne er givet<br />
ved:<br />
Og da jeg har inertimoment så skal jeg finde vinkelhastigheden. For at få den bedste sammenligning<br />
af modellerne så vil jeg benytte den vinkelhastighed der blev brugt under opgave 2. Derfor:<br />
Dette indsættes i rotationsenergien og energien fås.<br />
Dette skal omregnes til en kraft og dette gør vi ved at betragte benet meget på den samme måde<br />
som den blev i opgave 2. Nemlig ved at betragte benets bevægelse som en cirkel.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 39
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Kraftmomentet deles med dette tal og det fås at kasteren påvirker personens ben med en kraft på:<br />
Konklusion af benfejningen<br />
Denne kraft er ikke lige så stor som den der var i opgave 2, men det er ligemeget da personen under<br />
dette kast ville vælte kun ved de kraftmomenter han er blevet påvirket af. Dette giver dog et mere<br />
realistisk billed af hvor meget kraft som man påvirker en person med under dette kast.<br />
Konklusion<br />
I denne opgave har jeg set på de mange faktorer der spiller ind når man kaster en person inden for<br />
en kampsport. Ved udregninger er der også blevet vist hvor store disse kræfter er når de påvirker<br />
personen der bliver udsat for kastet. Ved at lave en matematisk model så er jeg også nået frem til en<br />
mere præcis måde at kunne give kraftanalyser på. Ud fra den praktiske viden jeg i forvejen har<br />
omkring kampsport, så er jeg noget til den konklusion, at de matematiske modeller jeg har opstillet<br />
til nogen grad nærmer sig det man ville kunne forvente i virkelige fysiske omstændigheder.<br />
Der har dog været problemer med nogle udregninger, der var en udregning som endte med et<br />
negativt resultat hvor den egentlig burde have været positivt. Andre udregninger har ført til ret høje<br />
tal, men da det er ukomplette modeller jeg har arbejdet med så mener jeg ikke den har den store<br />
indflydelse. Alt i alt mener jeg, at det har resulteret i et fornuftigt billed af fysikken og hvordan den<br />
påvirker os under kampsports udøvning.<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 40
Simon Rosenqvist Larsen Matematik A og Fysik A 21-12-2011<br />
Litteraturliste<br />
Internet kilder:<br />
Animations of <strong>Ju</strong>do Throws: Animated Throwing Techniques of <strong>Ju</strong>do. Udgivet af<br />
http://www.judoinfo.com/animate.htm. Sidst opdateret: 21.7.2011.<br />
Internetadresse:http://www.judoinfo.com/animate.htm - Besøgt d. 15.10.2011<br />
(Internet)<br />
Fighting Arts: The Physics Of Forces In Aikido: Making The Weak Equal To The Strong.<br />
Udgivet af Jearl Walker. Sidst opdateret: ??.??.2002.<br />
Internetadresse: http://www.fightingarts.com/reading/article.php?id=284 - Besøgt d.<br />
15.10.2011 (Internet)<br />
Fighting Arts: The Physics Of Forces In <strong>Ju</strong>do: Making The Weak Equal To The Strong.<br />
Udgivet af Jearl Walker. Sidst opdateret: ??.??.2002.<br />
Internetadresse: http://www.fightingarts.com/reading/article.php?id=281 - Besøgt d.<br />
15.10.2011 (Internet)<br />
<strong>Greve</strong> <strong>Ju</strong>-<strong>Ju</strong>tsu: Gulbælte Gradueringsteknikker. Udgivet af <strong>Greve</strong> <strong>Ju</strong>-<strong>Ju</strong>tsu. Sidst<br />
opdateret: 05.10.2009. Internetadresse: http://greve-ju-jutsudk.vip.web-<br />
selv.dk/xdoc/wss/79/docs/372/5.kyu.pdf - Besøgt d. 15.10.2011 (Internet)<br />
Bøger:<br />
Holck, Per m.fl.: Orbit A htx. Side 39-67. 1. udg. Systime, 2007. (Bog)<br />
Bilag:<br />
Alle tegninger i denne rapport er lavet af Simon Rosenqvist Larsen i programmet Microsoft Paint.<br />
Billederne er taget af Simon Rosenqvist Larsen med tilladelse fra personerne der er på billederne<br />
samt med tilladelse af klubben hvor de blev taget. Skemaer præsenteret i opgave 3. er fra den<br />
opgivne hjemmeside (http://www.exrx.net/Kinesiology/Segments.html).<br />
42.413 anslag svarende til 16-17 Normalsider Side 41