【科學不設限】EP.003 拳擊場上的物理學：刺拳 vs 直拳，誰更強？

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 -- Hosting provided by SoundOn