쌍절곤 타격 강도 계산

[RN.Sin(新)]

 갑자기 쌍절곤으로 물체를 친다면 어느정도의 힘이 전달되는지 궁금해져서 문과출신임에도 불구하고 열심히 공부했던 물리2(왜 했을까... 지구과학 2도 했는데..)의 힘으로 쌍절곤역학?(ㅎㅎ)에 대해 연구해 보았습니다.

먼저!!

제가 주로 사용하는 나무곤들의 무게는 300~400 g 가량이더군요. 뭐 철제 쌍절곤은 흔하지 않으니 범용성 있게 시중에서 파는 나무 쌍절곤으로 계산의 기준을 잡았습니다.

오른손 기준으로 쌍절곤을 좌에서 우로 임팩트있게 휘두른속도는 아무래도 외향회나 내향회보다는 빠를 테니 가벼운 쌍절곤(스펀지)으로 힘껏 외향회를 해보니 5초에 42바퀴,, 초당 8바퀴 조금 넘게 돌렸습니다.

그래도 이속도가 나무곤으로 힘껏 후려칠때 속도 보다는 느린것 같으니 초당 9바퀴 돌렸다고 치고 계산 하려 했지만 아무레도 사람마다 차이가 있을테니.. (저 스스로가 나무곤은 좀 빠른편이라 생각합니다.. 아니면 말구요,,) 초당 8바퀴의 도는 속도로 후려쳤다고 가정하고 계산진행합니다.

   공식 1. 각속도 w = 초당 회전한 각도 (radian단위) / sec(초)

  참고 1. 1바퀴 = 360° =  2π rad

  참고 2. 1π = 약 3.14

1초에 8바퀴 돌았으니

   8 X  2π rad =16π rad = 16 X 3.14 rad = 50.24 rad / sec

즉, 각속도 w = 50.24 rad/s 입니다.

각속도란 회전 운동이니까 직선운동의 수치로 바꿔 줘야겠죠?? 여기서 쓰이는 것이 선속도를 구하는 공식입니다.

   공식 2. 선속도 v = r(반지름) X w (각속도)

 그러니까 선속도를 구하기 위한 반지름은 사슬 포함 쌍절곤의 길이.. 향미사라고 해도 손에서 사슬까지 길이는 크게 중요하지 않아 보여서 생략,,, 아님 말구,,(어차피 대부분 앞에 잡잖아요!!) 여튼!! 43 cm 입니다. 여기서 중요한건 쌍절곤으로 물체를 칠때 부딪히는 곤의 부위가 완전히 끝이 아니라는 점이죠,, 그러니까 끝에서 3 cm 정도 들어온 곳으로 가격한다고 가정한 후 (계산이 조금이라 편하게..) 계산하겠습니다. 그러니까 반지름을 40 cm라 정하고 계산 들어갑니다.

   40 cm = 0.4 m

   0.4 cm X 50.24 rad/s = 20.096 m/s

그러니까 쌍절곤이 직선운동을 할 경우 속도 v = 20. 096 m/s 입니다.

 이제 운동량을 구할 차례입니다...

   공식 3. 운동량 p = m(질량) X v(속도)

 쌍절곤의 무게는 대충 350 g으로 칩시다. 이중에서 반이 타격에 사용되기 위해 움직이니 계산에 사용할 무게는 절반인 175 g (젠장...).... 일단 구해 봅니다.

   175 g = 0.175 kg

    0.175 kg X 20.096 m/s = 3.5168 kgm/s

흐음~ 운동량 p = 3.5168 kgm/s 입니다.

이제 힘을 구해야 합니다.

   공식 4. 힘 F = dp ÷ dt  (여기서 d 는 미분을 써서 찰라의 값을 구하라는 소리지만..

                                                걍 씹고 대충 알아서 하겠습니다.)

            p는 운동량     t는 시간.. 접촉시간? 타격시간? 여튼 그런시간입니다.

아무레도 운동량 전체가 타격 목표에 전달되지는 않을겁니다. (튕기는 현상자체가 힘 전달이 다 되지 않았다는 것!) 대충 운동량의 90%가 전달 되었다고 가정합니다. 또한 타격 순간의 시간은,,, 음,, 눈깜빡이는 것 보다는 훨씬 빠르니 0.36초 보다 훨씬 빠를테고,,, 공프칠때 타격 순간의 시간이 0.0008초.(공이 부딪히면 알아서 튕겨 나간다더군요..).. 비슷하려나?? 음 두가지로 나눠야 겠군요. 딱딱한 표면을 칠 경우 0.001 초(i), 사람 처럼 약간의 쿠션?이 있는 물체를 칠 경우 0.005초(ii) 라고 잡고 계산 진행하겠습니다.

   운동량 3.5168 kgm/s 의 90% 면 3.16512 kgm/s 입니다.  

    i  > 3.16512 kgm/s ÷ 0.001 s = 3165.12 kgm/s²

    ii > 3.16512 kgm/s ÷ 0.005 s =  633.024 kgm/s²

  참고 3. 1 kgm/s² = 1 N (뉴턴 이라고 읽습니다.)

후아... 그러니까 딱딱한 표면을 칠때의 힘은 3165.12 N, 부드러운 표면을 칠때의 힘은 633.024 N 으로 나왔습니다.

이제 마지막 과정입니다. 지금까지 구한 수치는 1 m² 당 가해지는 힘들을 구한 겁니다. 하지만 쌍절곤은 이보다 훨씬 좁은 곳으로 힘을 집중 시키죠. 거기에는 공식보다는 법칙이랄까요?

  참고 4. 작용하는 힘은 면적에 반비례합니다. 천을 손가락으로 누를 때와 바늘로 누를 때를 생각하면 이해가 쉬울 겁니다.

쌍절곤이 다격할때 닫는 부위는 대략 가로  2cm 세로 5 cm 정도 될것 같습니다.

그럼 0.02 m X 0.05 m = 0.0001 m² 정도의 면적에 접촉 할 것입니다.

먼저 딱딱한 부분에 닿을 경우 3165.12 N ÷ 0.001 m² = 3165120 N/m²

다음 부드러운 부분을 칠 경우 633.024 N ÷ 0.001 m² = 633024 N/m²

흐아,, 다 구했습니다. ㅎㅎ

음 설명을 드리자면... N/m² 이라는 단위는 Pa(파스칼) 과 같은 단위 입니다. Pa는 1m²당 몇 N의 힘이 작용하는가를 나타네는 단위입니다. 그러니까.. 1 atm이 평상시 공기의 압력. 즉 대기압이구요, 1 atm은 101325 Pa 입니다. 그러니까 딱딱한 부분을 칠 경우 일반 대기압의 31배가 넘는 압력이, 부드러운 부분에는 6배가 넘는 압력이 전해진다고 볼수 있습니다.

  참고 5. 1 N/m² = 0.000145 lb/in (1인치 당 0.000145파운드) = 0.000145 psi (프사이)

그러니까 파운드로 돌려보면 단단한 부위에는 459.063445 psi, 부드러운 부위에는 91.812689 psi 가 작용합니다.

실제보다 수치가 낮은것 같기는 하지만 정리합니다.

쌍절곤으로 단단한 물체를 가격시 그곳에는 대기압의 약 31배의 힘인 3165120 Pa의 압력이,

부드러운 물체를 가격시 대기압의 약 6배 633024 Pa의 압력이 전달됩니다.

추신!!!

어느정도 쌍절곤에 익숙한 수련자가 힘껏 타격한다면 초당 10바퀴 도는 속도보다 빠를 것입니다.

결국 위에 구해 놓은 수치는 쌍절곤을 조금 다룰 줄 아는 사람이 휘두를 경우겠지요. 제 경험이지만,,, 정말 집중해서 쌍절곤으로 타격을 한다면 초당 10바퀴의 속도는 거뜬히 넘을수 있다고 느끼고 있습니다. 타격시의 곤 속도를 측정 할 수가 없어서 제대로된 수치는 구할수 없지만 말입니다. 또 곤의 힘이 얼마나 전달되는가에 대해서도 수련의 정도에 따라 운동량의 손실이 적지않게 차이가 날 것입니다. 그리고 쌍절곤에 익숙하고 능숙하다고 할 정도로 다를 수 있는 수련자가 사용한다면 타격 순간에 임팩트가 들어 가는것은 두말 할 것도 없습니다. 저런 수치는 그냥 무시할 만큼 임팩트는 강할거라 예상하니까요. 그냥 간단(-_-;;???...)히 알아두면 나쁠것 없는 지식이라고 생각해주세요~  어디까지나 곤의 타격강도는 수련과 비례 합니다.

수우련!

                                                   출처   http://blog.daum.net/taegeukmang/15463905

[R.N.Sin(新)]

아,,, 힘들다,,,

[Trouble Maker]

면적이 줄어 들면 힘이 그만큼 집중되니까 쌍절봉보다는 8각 곤이 더 많은 위력을 발휘 할수 있겠네요 ^^

[R.N.Sin(新)]

ㅎㅎ 그렇죠 음,, 삼각 곤으로 잘만하면... ㅋㅋ

[금시조]

좋은 글이군요.. 물론, 읽지는 않았습니다.

[R.N.Sin(新)]

아하하,,,,,하,,,

[さいこう]

중요한 글만 조금씩 읽었습니다. 제 생각은 맞으면 간다 라는 것 밖에 없네요 ㅋㅋ

[R.N.Sin(新)]

정답~~~

[애벌레한쌍]

헉...

[RN.Sin(新)]

ㅋㅋㅋ... 뭐... 이렇든 저렇든 맛으면 가는거죠 ㅋㅋ

[손예린]

한줄요약 최고네요 ㅋㅋ 맞으면 간다 ㅋㅋ

[오도밥正]

서프라이즈~!! 언빌리버블~!!! 정말 무서운 글입니다!! 앞이 전혀 보이지가 않았어요ㅇ_ㅇ....................-쏜씽-

[R.N.Sin(新)]

ㅇㅅㅇ... 그런가요,,, ㅎㅅㅎ 음,,,, ㅎㅇㅎ 하하하,,

[항상 미소]

옛날에 공부하던게생각나니까 머리가아프네요~~~ㅎㅎ 으~~아~~~ 잘봤습니다^^

[R.N.Sin(新)]

ㅎㅎ 길게 쓰긴 했지만 요점은 잘못 사용할 경우 위험할 수도 있으니 바른 정신을 가지자는 ,,,,,, 네 머ㅡㅡ 그런겁니다.

[브루스 박]

멀...미..가....

[RN.Sin(新)]

흣핫,,,,

[실전쌍절곤]

결국 답은 수련~~~또 수련~~~

[RN.Sin(新)]

그렇죠 ㅎㅎ

[손예린]

아이고 복잡해라 @.@;;