Kihon

Der Gelehrte studiert die Natur nicht, weil das etwas Nützliches ist. Er studiert sie, weil er daran Freude hat, und er hat Freude daran, weil sie so schön ist. Wenn die Natur nicht so schön wäre, so wäre es nicht der Mühe wert, sie kennen zu lernen, und das Leben wäre nicht wert, gelebt zu werden. Henri Poincaré

Physikalische Betrachtung zum Uraken-Uchi

von Andreas Dick, 2013

Physikalische Konzepte

  • Energieerhaltung: die Gesammtenergie bleibt immer erhalten (dE/dt = 0).
  • Newtons Kraftgesetz: wenn die Summe aller Kräfte nicht verschwindet, dann resultiert eine Beschleunigung (F = m·a).
  • Impulserhaltung: wenn keine äussere Kraft auf einen Körper einwirkt, so bleibt sein Impuls erhalten (m1·v1 = m2·v2).
  • Drehimpulserhaltung: wenn kein äusseres Drehmoment auf einen Körper einwirkt bleibt sein Drehimpuls erhalten (r1 × m1·v1 = r2 × m2·v2).

Die 4 Phasen einer Karatetechnik

1. Anspannungsphase

In dieser Phase der Vorbereitung spannt sich der Körper an. Ich stelle mir vor, dass hier chemische Energie in die Muskeln übergeht und diese anspannt.

Idealerweise verhallten sich die Muskeln dabei wie eine Feder.

2. Beschleunigungsphase

In dieser Phase beschleunigt sich die Faust. Je grösser die Beschleunigung, oder je länger dieese Phase andauert, desto höher ist die resultierende Geschwindigkeit. Ich habe die Beschleunigung in drei Typen eingeteilt:

  1. Entspannung
    Die vorher angespannten Muskeln entspannen sich, die Energie in der Feder wird in Bewegung umgewandelt. Dieser Prozess ist sehr kurz und wird wahrscheinlich nur von geübten Karatekas ausgenutzt.
  2. Beschleunigung mit Impulserhaltung
    Wenn die Kraft welche den Suki nach vorne treibt, durch eine gegenläuffige Kraft kompensiert wird (Hikite mit der anderen Hand, oder auch Gegenbewegung nach Hinten mit dem Oberkörper), so verschwindet der Gesammtimpuls und es ist keine Kraft von aussen nötig um den Körper zu stabilisieren. Diese Beschleunigungsform könnte im Gegensatz zu c. auch ohne Bodenkontakt (z.B. auf einem Mobilo, oder in Wettkampfstellung) ausgeführt werden.
  3. Beschleunigung ohne Impulserhaltung
    Wenn die Kraft des Stoses nicht mit einer Gegenbewegung kompensiert wird, dann muss diese über den Körper via Füsse auf den Boden übertragen werden. Damit dies auch funktioniert, muss der Karateka seinen ganzen Körper fest anspannen, damit dieser statisch gesehen als eine Einhiet gilt.

Bemerkung:
Mit der kompensierten Beschleunigung b. ist die resultierende Geschwindigkeit und Reichweite wohl viel grösser (positiv im Wettkampf), ich nehme an, dass sich dabei der Körper weniger anspannen muss und die bewegte Masse der Faust dabei kleiner bleibt als bei c.

3. Flugphase

In dieser Phase fliegt die Faust mit der maximalen Geschwindigkeit (kinetische Energie = m·v2) richtung Ziel. Im Karate sollte diese Phase wohl minimal gehalten werden.

4. Wirkphase

Hier stoppt die Bewegung des Stosses abrupt, je nach Form gibt es eine unterschiedliche Wirkung:

  1. Kontrolle
    Wenn der Stoss kontrolliert gestoppt wird (z.B. im Kihon), dann spannt der Karateka seinen Körper fest an, wodurch sich die kleine Masse der schnellen Faust sehr schnell um die Masse seinens ganzen Körpers vergrössert… gemäss der Impulserhaltung muss sich seine Geschwindigkeit sofort um den gleichen Faktor reduzieren (m·V => M·v).

    Bemerkung:
    Dieser Trick ist übrigens nur in dieser Richtung möglich, weil die Energie der schnellen Faust viel grösser ist als die des langsamen Körpers (weil v quadratisch in die Energie eingeht, dagegen nur linear in den Impuls). Die Energie der Faust wird also bei der Anspannung zum Teil in Wärme umgewandelt, umgekehrt geht das leider nicht.
  2. Schlagpolster (oder Gegner)
    Das Polster komprimiert sich im ersten Moment wie eine Feder und nimmt einen Teil der Kinetischen Energie von der Faust auf. Die Impulserhaltung bewirkt dass sich der angespannte Dori etwas zurückbewegt (oder er kann die Impulsänderung mit seiner Standkraft neutralisieren). Der zweite Teil der Energie geht also in die Bewegung vom Tori über.
    Wenn der Stoss nun aber direkt zurückgezogen wird, dann kann der Karateka einen Teil der Energie wieder aus dem komprimierten Schlagpolster verwenden.
    Andernfalls muss er seine Stosskraft gegen die Federkraft aufwenden bis die Energie in Wärme umgewandelt ist.

Zuki versus Uraken

Meine Interpretation von obiger Disussion ist, dass für eine schnelle Bewegung eine optimale Kompensationsbewegung gemäss 2b ideal ist, natürlich muss das bei einem fortgeschrittenen Karateka nicht mehr ein langes Hikite sein, sondern er kann die grosse Masse des Oberkörpers einsetzen welche sich nur minim Bewegen muss, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Bei einem starken Stoss oder Schlag auf ein Schlagposlter muss sich der Karateka sich im Moment des Aufschlages maximal anspannen können, damit die (leichte) Faust nicht einfach zurückspickt. Beim Suki sind diese beiden idealen Bedingungen wohl nicht so einfach kombinierbar weil der zurückgelegte Weg recht kurz ist. Dagegen kann sich beim Uraken der Oberkörper oder die Hikitehand zuerst in Gegenrichtung bewegen, und nach der Beschleunigung kann sich der Oberkörper wieder mit der Faust mitdrehen und schon während der Flugphase anspannen. Diese zusätzliche Bewegung des Oberkörpers wird nicht kompensiert und muss gemäss 2c durch eine Kraft auf den Boden erzeugt werden.

Philosophisches

Generell sind physikalische Theorien immer Vereinfachungen der Realität. Die am besten verstandenen gehorchen üblicherweise linearen Differenzialgleichungen, und sie haben mathematisch sehr einfache Lösungen (konstante, lineare, schwingende oder exponentielle). Ein Beispiel sind die oben erwähnten Gesetze.

Andere, kompliziertere Lösungen, welche die Natur natürlich viel besser beschreiben würden, verlangen nach sehr komplexen nichtlinearen Gleichungen, welche nur teilweise ober überhaupt nicht verstanden werden (können), und welche oft mit numerischen Methoden nur für spezielle Fälle gültige Aussagen liefern können (z.B. Mehrkörperproblem Sonne + alle Planeten, Wettervorhersagen, usw.).
Bei deinem Beispiel mit dem Satteliten der um die Erde Schwung holt, handelt es sich um ein klassisches Thema aus der Chaostheorie. Chaotisch desshalb, weil sich bei einer kleinen Änderung des Systems die Flugbahn ganz anders verhalten würde, der Satelit muss also zwingend unterwegs gesteuert werden.

Die Kunst in der Physik ist es also, aus der Beobachtung eines komplexen Vorganges (wie z.B. Zuki, Uraken, usw.) zuerst eine einfache (lineare) Theorie zu gewinnen, diese mit der Realität zu vergleichen und dann herauszufinden, ob so eine Vereinfachung etwas taugt, oder ob doch eine komplexere (nichtlineare) Theorie nötig wäre um etwas Sinnvolles aussagen zu können.

Prüfungsreglement

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Lexikon

Begriffe und Techniken ausführlich beschrieben: