فيزياء الكاراتيه: كيفية كسر اللوح بالأيدي العارية

تستطيع اليد البشرية تحطيم ألواح خشبية وكتل خرسانية دون أن تتضرر، فسعى ثلاثة فيزيائيين لفهم كيف يحدث ذلك من منظور علمي. ضم الفريق مايكل فيلد، حامل الحزام البني، ورونالد ماكنير، رائد الفضاء القادم وحامل الحزام الأسود، بالإضافة إلى الطالب الجامعي ستيفن ويلك. بدأ البحث في أواخر السبعينيات بدافع حبهم المشترك للكاراتيه والفيزياء.

في دراسة نشرت عام 1979، حاول الباحثون تفسير كيف تُحدث ضربة بيد عارية كسرًا في الخشب أو الخرسانة دون أن تُصاب اليد. توصلوا إلى أن الضربة المثالية تخضع لقوانين نيوتن، وليست مجرد خدعة. لقياس القوة اللازمة للكسر، استخدموا مكبسًا هيدروليكيًا لتحديد الإجهاد المطلوب. وجدوا أن الخشب ينثني حتى سنتيمتر واحد قبل أن ينكسر بقوة تُقدَّر بنحو 500 نيوتن، بينما تحتاج الكتلة الخرسانية إلى قوة تتراوح بين 2500 و3000 نيوتن لتتشقق عند انحراف لا يتجاوز مليمترًا واحدًا.

اتضح أن اليد تُنتج قوة كبيرة في زمن قصير جدًا. الضربة النموذجية تستمر خمس ميلي ثانية فقط، وخلالها تولّد يد لاعب الكاراتيه أكثر من 3000 نيوتن، أي ما يعادل نحو 675 رطلاً. ووفقًا للنموذج الذي وضعه الباحثون، يجب أن تبلغ سرعة اليد 6.1 مترًا في الثانية لكسر الخشب، و10.6 مترًا في الثانية لكسر الخرسانة. يعني ذلك أن المبتدئين يستطيعون تحطيم الخشب، لكنهم يحتاجون إلى تدريب لتحطيم الخرسانة.

إلى جانب القياسات العملية، صوّروا الضربات بسرعة 120 إطارًا في الثانية لتحليل حركة القبضة وتسارعها ومدى تحركها. أظهرت النتائج أن القبضة تتشوّه إلى درجة تجعلها بالكاد تُعدّ جسمًا صلبًا. لكن ما يمنع اليد من الانكسار هو تركيب العظام، إذ تفوق صلابة العظام البشرية صلابة الخرسانة بخمس مرات، وتتطلّب قوة تصل إلى 25000 نيوتن لكسرها. يشير الباحثون إلى أن التقنية هي العامل الحاسم، إذ يجب أن تُوجَّه الضربة بدقة إلى منتصف اللوح. الكاراتيه، في رأيهم، مزيج من الأداء الجسدي والتركيز الذهني.