如何利用物理学提高你的出拳能力?
如果您喜欢拳击、跆拳道、MMA、散打甚至传统武术等格斗运动，您可能希望增加拳头的出拳力量。在讨论如何用力出拳时，人们会听到相互矛盾的建议，例如“速度等于力量”和“力量不是速度”。似乎很多建议和练习提高你的出拳力量都不是基于适当的物理，导致上述的混乱。
在本文中，我们将讨论出拳的物理原理，并表明一些经常被永久保留的建议并不完全正确，同时也会探索新的领域。这篇文章并没有真正包含太多关于提高出拳力量的具体技巧、技巧和练习。但是，它将为您提供正确的训练理念和思维方式，以便您了解提供更重拳所需的条件。然后，您可以选择适合您日常训练的任何练习。以下是本文的结构：
让我们开始吧：
什么是硬拳？
这听起来可能微不足道，但定义是关键，所以在我们回答“如何更猛烈地出拳？”这个问题之前。我们需要定义“更难”（或“更重”）的实际含义。这将使我们能够探索物理学并得出正确的答案。
有两个方面由一个可以定义为冲“硬”：影响力和效果上的对手。
就效果而言，我们可以说一拳如果达到击倒（KO）就相对困难。在一个不太极端的定义中，如果一拳打破了对手的结构并保持足够的平衡，足以让他们为后续的拳打出拳，我们可以认为它是硬拳。但是，一拳的效果取决于：
- 两架战斗机的定位
- 战斗机身体的瞬时平衡中心和运动矢量
- 战斗机身体的惯性和拳头落地的身体部位的局部惯性
- 冲头落地的确切点和角度
- 受影响组织的硬度/柔软度
仅举几例……
如果我们将一拳定义为“硬”，根据其效果判断，我们将无处可打，因为我们基本上需要开发一个完整的战斗系统作为回应。
但是，如果我们暂时忘记这些复杂性，只关注冲头的冲击力，那么我们可以使用一个相当简单的物理模型来解释影响它的不同因素。我们只需要根据动能（运动中的物体的能量）和当该能量撞击另一个物体时产生的冲击力来使用控制所产生力的定律。
用力出拳的物理原理
在冲压技术的多个来源中可以遇到以下简单的方程式：
力=质量·加速度
这来自适用于净力的牛顿第二定律（运动定律）。这导致许多人说，当谈到更猛烈的出拳时，速度等于力量，可能假设一个人无法改变另一个变量——质量。其他人说，增加出拳的力量完全取决于一个人可以在出拳后放置的质量，这有时被错误地等同于手臂的质量（导致错误地认为肌肉积聚会导致出拳力量的增加）。
然而，净力并不是我们感兴趣的！相反，如果我们想用力出拳，我们应该对产生更大的动能感兴趣。需要一个不同的方程来估计能量：
动能 = (质量·速度2 ) / 2
这个公式是直接从上面的牛顿运动定律推导出来的。
为什么这对于用力出拳很重要？一件事是立即可见的——速度对动能的影响要大得多，因为它是平方的。这是一个简短的表格，展示了即使在拳头后面的质量相同的情况下，改变出拳速度也会导致出拳更重。其中的计算是使用我们的在线动能计算器（1 J = 1 Nm）进行的。
| 大量的 | 速度 | 动能 |
|---|---|---|
| 2 公斤 | 4米/秒 | 16 焦 |
| 2 公斤 | 5米/秒 | 25 焦 |
| 2 公斤 | 6米/秒 | 36 焦 |
| 2 公斤 | 7米/秒 | 49 焦 |
| 2 公斤 | 8米/秒 | 64 焦 |
如果这种关系是线性的，将我们拳头的速度从 4 m/s 加倍到 8 m/s 将导致其中的能量加倍，从而产生两倍的重拳。然而，由于二次关系，冲头的速度加倍，它携带的能量翻了两番。它从 16 J 变为 64 J，根据动能公式，这将转化为 4 倍的冲压功率增加。
另一方面，如果我们能够将拳头的质量加倍，那只会导致力量翻倍。例如，将质量从 2kg 增加到 4kg 将仅产生 32J 的能量和 4m/s 的速度。
然而，即使是动能方程也不能说明如何用力出拳。通过测量冲击力来判断冲头的强度的适当方法。
冲头的冲击力方程
虽然冲击力直接取决于动能，但它还取决于另一个变量——力释放的时间。释放时间本身取决于我们在出拳时能够释放能量的距离。以下是描述冲击力与质量、冲击速度以及冲击时间或距离之间关系的两个方程：
冲击力=（质量·速度2）/（距离·2）
这相当于公式：
冲击力=（质量·速度）/冲击持续时间
由于这都是在三维矢量空间中测量的，因此上述等式意味着我们可以影响四个变量以提供更硬的冲击力：
- 拳头后面的质量
- 击球时的拳头速度
- 能量释放速度
- 冲头对齐
对齐很重要，因为该等式假设力沿垂直于冲压表面的矢量施加。如果冲头未对准，则其影响将根据直角的差异而减小。下面我们将假设良好的一致性，并更详细地关注前三个因素。
通过高速打孔来提高打孔力
查看动能公式和冲击力公式很容易看出，在冲击时实现高速是显着增加出拳力量的可靠方法。在这里，我们可以看到速度与通过冲击力测量的冲击力（距离和质量是固定的）之间的关系：
这些数字是使用我们的冲击力计算器计算的，您可以使用自己的输入来检查所有计算。
因此，从理论上讲，如果您想更加努力地出拳，那么提高速度似乎是一个很好的解决方案。因此，出拳前的爆发力训练和适当的放松应该会导致出拳更硬。这里还有一个固定组件——reach。Kimm & Thiel [1]发现范围与冲击速度显着相关：
范围和速度之间的相关性表明，具有更大范围的运动员可以产生更快的出拳。这是合理的，因为手移动得越远，加速的时间就越多，即使拳头可能需要更长的时间才能到达目标。
手臂较长的战士，假设训练和放松技术相同，在打击力量方面比伸展较小的对手具有先天优势。
你能提高出拳速度吗？
我们已经看到了它在理论上是如何工作的，是否可以在很大程度上提高速度以便在实践中更加努力地出拳？几项研究表明，职业运动员的速度无法明显快于业余运动员甚至未经训练的对照组[2,3]。两项研究中观察到的差异在 25% 范围内（10.4 m/s 与 [2] 中的 12.4 m/s，5 m/s 与 [3] 中的 6.7 m/s）。
专业人士的拳速最多高出 50%，例如根据 Kimm & Thiel [1]的数据，一名没有经验的拳手平均以约 5.25 m/s 的速度击球，而更有经验的拳手的平均速度为约7.6 米/秒。然而，他们正在使用一个实验设备来测量速度，所以不清楚他们的结果有多可靠。
尽管这里的信息有点矛盾，但在实践中似乎确实可以提高冲孔速度。如果我们将 25% 的数字作为一个更可靠和现实的上限，说明一个人的拳头速度可以提高多少，那么根据冲击力公式，我们可以得出结论，只要增加速度，一个人的出拳强度就可以提高 56%。由于几何关系，我们得到了冲压功率的非线性增加，这意味着速度的适度增加会导致更重的冲压。
因此，在出拳前进行更长的伸展、爆发力训练和适当的肌肉放松应该可以帮助您获得优势并更加努力地出拳。
通过在冲头后面放置更多质量来增加冲头力量
尽管仅与冲击力呈线性关系，但冲头后的质量会对传递的功率产生很大影响。这是投入一拳的质量与其冲击之间的关系（速度和持续时间固定）：
每一步增加质量（1 kg ~= 2.2 磅），我们获得的收益就会减少。例如，从 1 公斤到 2 公斤会导致冲头的力量增加一倍。
然而，似乎有证据表明，职业拳击手和其他武术家在出拳力量方面的优势主要来自他们在出拳后投入更多质量的能力。这是 Smith & Hamill [2]、Neto 等人所表达的结论。[3] Cheraghi 等人。[4]这可能是 Bergün 等人的隐含结论。[5]正统姿势与左撇子姿势相比，拳力的增加归因于躯干的更大旋转，这可能会转化为速度和质量的增加。
Neto 等人提供了关于没有经验的战士和有经验的战士之间相对差异的唯一数据。它表明，与对照组相比，经验丰富的战士能够参与两倍的有效质量（2.62 公斤对 1.33 公斤）。
Cheraghi 等人就增加有效质量并因此加大冲击力的方法而言。建议腿部锻炼和核心力量锻炼：
“成功的拳击表现的基础是最佳的出拳力量，如果不利用下肢运动就无法实现。已经观察到腿部驱动在运动链中增加动量，有助于提高拳头速度和有效质量。因此，力量训练的特异性应侧重于下肢运动学。”
内托等人。引用 Blum (1997) 支持收紧特定肌肉群以实现更大的有效质量：
“训练有素的武术家可以通过在击球前立即收紧适当的肌肉来获得更高的有效质量。”
此外，Pain 和 Challis (2002)：
“......在高能冲击期间，肌肉张力使节段内运动减少了 50%，有助于减少这些冲击期间前臂的能量损失。”
因此，如果您想知道如何用力出拳，一个答案似乎是：在击球过程中训练腿部爆发力、核心力量和紧张特定肌肉群，以增加出拳后的有效质量。
有一个更大的体重也将根据Waliko等的研究提供帮助。[7]关于奥运会拳击手的数据也得到了 Guidetti 等人的数据的微弱支持。[6]关于中量级拳击手和 Neto 等人。[3]论功夫运动员。
更快的能量释放以获得最大的冲孔力
我认为以前没有探索过的东西是通过减少冲击距离或等效地减少冲击持续时间来增加冲击力的可能性。这意味着，如果在更短的持续时间/距离内释放相同数量的速度和质量的力，则会产生更强的冲击力。
以下是冲击力和冲击距离关系的图形检查：
以及冲力和冲击持续时间：
将冲击持续时间降低到某个阈值以下会导致出拳力量不成比例地增加。类似地，这适用于低于某个阈值的冲击距离。两张图彼此一致，因为冲击持续时间是冲击距离的线性函数，假设其他一切都是固定的。
如何在更短的时间框架/更小的距离内实现这种冲头压缩？在实践中，这意味着拳后的有效质量应该从一个显着的速度减速到零，同时也将所有这些都传导到对手身上。似乎为了实现这一点，人们需要在接触点准确地收紧肌肉，以便在极短的时间内将尽可能多的能量向前传递。
Blum、Pain 和 Challis 的上述论文中可能暗示了上述内容，他们谈到通过在撞击时收紧肌肉来减少能量损失。执行这种肌肉收缩的具体技术尚不清楚，但似乎同时收缩尽可能多的肌肉群会产生最大力量的一拳。
如果我要推测能够在没有足够时间达到高速的情况下从短距离投出强力拳击背后的秘密，我会说这是结合了更多的质量和实现极快的速度能量释放。
怎么打的更狠
本文研究了出拳背后的物理原理，回顾了获得更强大出拳的关键因素，并查看了科学文献中关于提高出拳力量的方法。为了使您的身体结构获得最大的冲击力，您需要提高拳头的冲击速度、出拳后的有效质量、能量释放的速度以及拳头和手臂对齐的精度。
虽然较重的战士和较远的战士在其他条件相同的情况下拥有更强的拳头方面具有天然优势，但所有战士都可以通过以下方式提高他们的拳头速度、有效质量和释放速度：
- 爆发力训练，尤其是腿部肌肉（速度）
- 出拳前和出拳期间适当的全身放松（质量和速度）
- 核心力量等长练习，以促进全身参与（质量和速度）
- 整个身体在接触时收紧（质量、能量释放速度）
结合起来，这些将导致更难的出拳。此外，您的打击精度/对齐方式的改进将意味着更多获得的力量将影响您的目标。根据矢量几何定律，以一定角度击球会降低有效冲击力。这方面的具体练习超出了本文的范围。
下面是一个预期增加的冲击力的例子，取自 Neto 等人的实际数字：
| 战斗机训练 | 有效质量（公斤） | 速度（米/秒） | 影响持续时间（秒） | 峰值力 (kN) | 不同之处 |
|---|---|---|---|---|---|
| 没有培训 | 1.33 | 5.04 | 0.010 | 1.340（计算） | 不适用 |
| 质量和速度改进 | 2.62 | 6.67 | 0.010 | 3.548（计算） | 265% (2.65x) |
| 质量、速度和冲击持续时间得到改善 | 2.62 | 6.67 | 0.008 | 4.436（计算） | 331% (3.31x) |
在这种情况下，受过训练的运动员可以产生比未受过训练的人高出2.5 倍的力量。如果冲击持续时间也有可能提高 20%，那么这比上述要好 25%，与未经训练的人相比，其出拳难度是3.3 倍。
如果做得好，这听起来像是艰苦训练的良好回报。
参考
[1] Kimm D., Thiel D. (2015) “拳击手速测量”, Procedia Engineering (112) p.502-506, DOI: 10.1016/j.proeng.2015.07.232
[2] Smith PK, Hamill J. (1986) “拳套类型和技能水平对动量传递的影响”人体运动研究杂志(112) p.153-161。
[3] 内托等人。 (2007) “与非练习者相比，有效质量和手速在功夫运动员表现中的作用”应用生物力学杂志23(2) p.139-48，DOI：10.1123/jab.23.2.139|
[4] Cheraghi 等人。 (2014) “拳击中右直拳的运动学”应用运动科学年鉴2(2) p.39-50 DOI: 10.18869/acadpub.aassjournal.2.2.39
[5] 贝尔金等人。（2017 年）“拳击中直拳技术中两种不同姿势的冲击力和运动学的影响”武道武术和极限运动科学档案(13) p.35-39
[6] Walilko 等人。(2005) “奥运会拳击手击打头部的生物力学”英国运动医学杂志 39(10), p.710-9 DOI: 10.1136/bjsm.2004.014126
[7] Guidetti 等人。(2002) “中量级拳击表现中的生理因素”运动医学与体能杂志42(3), p.309-14