Forza vs Velocità in 7 punti – Battle Science

pubblicato in: Spade & Magie | 1

Benvenuti in questo primo articolo della rubrica Battle Science.
In questa nuova rubrica, andremo ad analizzare la scienza, in particolare la fisica, che si nasconde dietro al combattimento, specialmente gli scontro corpo a corpo del periodo medievale o dei racconti e giochi, anche fantasy, ad esso ispirati.

Affronteremo piano piano la fisica che si nasconde dietro le battaglie, le armi e le armature, cominciando da una domanda che attanaglia da sempre i fan di ogni storia a tema “duelli”.

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Meglio Forte o Veloce?

Abbiamo tutti in mente la seguente, classica scena: una enorme montagna di muscoli affronta un avversario mingherlino ma agilissimo.

Raramente l’autore, a questo punto, decide di far finire la battaglia con un pesantissimo colpo che manda a terra il combattente agile, anche perché, tra i due, è più probabile che il secondo sia il protagonista: è la rappresentazione per eccellenza della ribellione, del debole contro il forte, Davide contro Golia.
Ma cosa ci dice la scienza? Chi vince? E’ meglio Forte o Veloce?

7 – Cos’è la Forza?

La Forza è una grandezza fisica in grado di fornire accelerazione ai corpi muniti di massa.

Se lasciamo andare un oggetto dalla cima di una scogliera, questo comincia a cadere sempre più velocemente verso il suolo: questo perché il corpo sta subendo una forza, dovuta alla gravità, nota come forza peso alla quale corrisponde l’accelerazione gravitazionale.

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Una persona più forte è in grado di fornire una maggiore spinta alle cose (o, come vedremo, anche al proprio corpo), ad esempio sollevando oggetti più pesanti ai quali corrispondono Forze Peso superiori.

6 – Cos’è la Massa?

La massa è una proprietà dei corpi (cioè cose, persone, pianeti, liquidi, gas ecc) che descrive la materia di cui sono fatti.

Due corpi possono avere la stessa massa anche se molto diversi: un kg di ferro occuperà molto meno spazio di un kg di paglia, ma saranno perfettamente in equilibrio sui piatti di una bilancia adeguata.

La Massa è diversa dal peso in quanto quest’ultimo dipende dal contesto in cui si trova l’oggetto mentre la massa non varia (se non consideriamo la relatività di Einstein).
L’esempio più famoso è il peso di un astronauta sulla luna: se vi pesaste sulla sua superficie non sareste improvvisamente dimagriti, alla faccia di tutti i dietologi, ma semplicemente soggetti a una differente accelerazione di gravità.

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Un astronauta sulla terra o sulla luna: stessa massa (Mass), diverso peso (Weight)

5 –Cos’è l’accelerazione?

L’Accelerazione è la variazione di velocità di un corpo in un determinato tempo

Supponiamo di avere due automobili, una delle quali è un’auto sportiva in grado di raggiungere da ferma i 100km/h in pochi secondi. L’altra invece è una vecchia macchina scassata che richiede diverso tempo per raggiungere la stessa velocità

Una volta arrivate entrambe a 100km/h, le due macchine avranno la stessa velocità, ma la macchina sportiva avrà impiegato molto meno tempo per raggiungerla e avrà dunque subito un’accelerazione maggiore.

Arrivano entrambe a 100km/h. In tempi molto diversi. Con esperienze ESTREMAMENTE diverse.

Ora, lo so cosa state pensando. Pensate che sia colpa del governo, delle banche, delle multinazionali.
Vi sbagliate, è colpa sua!

La prosisma volta che fate un conto, ricordate che lo sguardo severo di Sir Isaac Newton veglia su di voi.

Eh già, è colpa di Isaac Newton se ora mi tocca scrivervi una formula!

Forza = massa x accelerazione

Questa formulina facile facile è ottenuta tramite la seconda legge della Dinamica del suddetto Sir. Newton.
Come vi accorgerete nel corso della nostra avventura, la maggior parte delle formule fisiche possono essere scritte in varie maniere in base a quali dati conosciamo e quali dobbiamo trovare.
Questa, ad esempio ci è in realtà più utile scritta in quest’altra forma:

Accelerazione = Forza / Massa

Da questa formula possiamo vedere che:
A parità di massa, una Forza superiore fornisce un’accelerazione maggiore. Se Mike Tyson ti da una spinta, vieni lanciato molto più lontano che se te la da mia nonna.
-A parità di Forza, oggetti con massa inferiore subiranno un’accelerazione superiore. Se cercate di sollevare un pesante bilanciere o un bicchiere d’acqua, farete molto prima col bicchiere.

4 – Velocità o Accelerazione?

Supponiamo che le due macchine dell’esempio precedente abbiano la stessa massa e che, una volta raggiunta per entrambe la velocità di 100km/h, vi colpiscano in pieno.
Si possono notare due cose fondamentali:

  1. Siete morti
  2. All’impatto, il fatto che la macchina abbia raggiunto la propria velocità in più o meno tempo è ininfluente sul vostro stato di morte.

Il fatto che siate stati colpiti proprio da una macchina e proprio a 100km/h è importante per determinare la vostra fine: infatti se foste stati colpiti da un granello di polvere a 100km/h sareste probabilmente vivi, e alla stessa maniera se aveste toccato una macchina a 0.05km/h sareste stati dolcemente spostati.
Dunque, all’atto pratico, due cose assieme rendono letale l’impatto con un corpo: la sua massa e la sua velocità.

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BBBBOOOOM.
Tranquilli, è parte di uno spettacolo e nessuno si fa male davvero.
Tranne le macchine.

3 – Torniamo al duello

Partiamo dal combattente agile: se avesse una massa inferiore, richiederebbe una forza inferiore per essere spinto. Tuttavia va detto che per sprigionare forza serve massa muscolare: il combattente agile ha tutto l’interesse nell’essere forte, in quanto non deve solo essere veloce, ma deve poter variare rapidamente direzione. Variare la velocità, come abbiamo visto, richiede un’accelerazione e l’accelerazione deriva dalla forza. Essere agile in combattimento, dunque, non richiede solo grosse velocità ma anche grosse accelerazioni.
Inoltre, un combattente meno forte avrà grossi problemi a parare i colpi nemici e, sebbene possa sempre tentare di evitarli, è decisamente più complesso.

Il combattente più grosso probabilmente avrà una massa maggiore: infatti i muscoli pesano più del grasso. Potremmo erroneamente pensare che i colpi del combattente leggero, dovendo muovere meno massa, siano più veloci e quindi più letali: tuttavia abbiamo visto che la massa di un colpo è importante e inoltre i muscoli spingono masse maggiori della loro, quindi sono convenienti nonostante l’aumento di peso.
D’altra parte un combattente muscoloso avrà i suoi vantaggi, ma uno troppo muscoloso non sarà in grado neanche di compiere alcuni movimenti: c’è molta differenza tra il fisico di un rugbista, forte ma al contempo capace di movimenti rapidi, e quello di un bodybuilder estremo.

Orco contro Elfo: la quintessenza dello scontro tra forte e agile

Entrambi i combattenti hanno bisogno di forza:  un combattente forte, sprigionando accelerazioni maggiori, fornirà velocità ai suoi colpi in meno tempo e questo significa che, in media, potrà attaccare più rapidamente.
D’altra parte, un colpo ben caricato avrà più tempo a disposizione per accelerare, e sarà dunque, a parità di forza, più veloce all’impatto.
Tra l’altro, non è proprio corretto dire che l’impatto dipenda solo dalla massa e dalla velocità: se questo è vero, infatti, per un proiettile, in uno scontro corpo a corpo la forza del colpo da parte dell’attaccante viene impressa anche durante l’impatto fornendo una certa marcia in più a un lottatore forte.

In tutto ciò però non abbiamo detto quale massa stiamo considerando: ogni buon marzialista sa infatti che un colpo non viene portato solo con il braccio, bensì è la spinta di tutto il corpo, gambe, bacino, torace, spalla e braccio che imprime forza all’attacco. Ancor più che le caratteristiche fisiche stesse, è la tecnica sviluppata e la capacità di usufruire delle leve del proprio corpo che determina l’efficacia di un colpo.

Inoltre, non stiamo mettendo in gioco i riflessi e la capacità di reagire dei due combattenti, oltre a quello che è lo specifico allenamento al combattimento che sviluppa nel guerriero una capacità di leggere le azioni dell’avversario e reagire di conseguenza, la conoscenza propria dei tempi di attacco e difesa e delle distanze ottimali da tenere.

2 – Ma dunque chi vince?

Partiamo dal presupposto che i due esempi mostrano stereotipi distanti dal tipico combattente. Un guerriero che si allena a combattere avrà una forma fisica muscolosa e atletica allo stesso tempo, focalizzandosi sia sulla rapidità, fondamentale per combattere, che sulla forza necessaria per lottare efficacemente.

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Leonida. Ti raggiunge a piedi la macchina senza freno a mano. E poi la ferma.

Se prendessimo un omone grasso contro una ragazzina agile, vedremmo che corpi pesanti e poco muscolosi sono indubbiamente svantaggiati, in quanto sprigionano poca forza in relazione alla propria massa. Ma attenzione, anche i corpi con una muscolatura eccessiva, cresciuta in modo non armonico, possono essere meno performanti del previsto: non è detto che un bodybuilder sia un combattente eccellente. D’altro lato, corpi leggeri che si muovono rapidamente hanno una forza più che sufficiente per risultare agili, ma poca massa per portare colpi efficaci contro bersagli più grandi.

C’è da dire, in tutto questo, che non stiamo considerando armi e armature nello scontro che possono variare completamente le sorti del duello. Come vedremo nei prossimi articoli un combattente mingherlino con una spada è molto più pericoloso di uno grosso ma lento, tuttavia questo vantaggio può essere facilmente ridotto dall’armatura dell’avversario.

Attacco a sorpresa!

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AHA! Vi aspettavate l’ultimo punto? Questo attacco a sorpresa serve per ricordarvi lo scopo di questo progetto.
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Ok, torniamo a noi…

1 – Una questione di taglia

Se prendiamo due combattenti di taglia differente, uno più alto e pesante dell’altro, con un allenamento simile, in modo da ricevere la stessa accelerazione dalla propria forza, vediamo che quello più grande è avvantaggiato: infatti, se ha massa maggiore ma riceve la stessa accelerazione, avrà una forza maggiore, i suoi colpi saranno più rapidi o quanto meno più pesanti da parare.
Inoltre, un combattente più grande ha in generale delle leve più estese che danno vantaggio nella lotta e delle braccia più lunghe che gli permettono di attaccare avversari più distanti e dunque tenere a bada il nemico più piccolo.

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Puoi essere piccolo e atletico. Se incontri uno grande e atletico, sei fregato.

Immaginiamoci dunque un’ultima situazione: se i due combattenti precedenti avessero la stessa forza.
In questo caso, il più grande avrebbe più massa ma il più piccolo sprigionerebbe più accelerazione. Chi porterebbe colpi più letali?

Per rispondere a questa domanda dobbiamo aspettare i prossimi articoli nei quali parleremo impatti, materiali, affondi, fendenti e delle grandezze fisiche ad essi legate.
E secondo te chi vince? Faccelo sapere sulla nostra pagina su facebook!

  1. Bahamuttone

    Hmm c’è da tenere conto anche della questione della square-cube law…
    La forza dei muscoli cresce rispetto alla sezione, la massa rispetto al volume. Ne consegue che proporzionalmente un raddoppio dell’altezza e quindi un raddoppio proporzionale nelle altre direzioni porta una forza proporzionalmente minore. Cioè serve MOLTO più allenamento per ottenere le stesse accelerazioni ad essere più grossi. C’è quindi un punto di massima efficienza.

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