Biomechanical Characteristics of Common Taekwondo Kicks

कल्पना कीजिए कि ताइक्वांडो एक हाई-स्पीड वीडियो गेम की तरह है जहाँ खिलाड़ी लक्ष्यों को हिट करने के लिए अंक अर्जित करते हैं, लेकिन "गेम ओवर" स्क्रीन एक गंभीर मस्तिष्क चोट है। जबकि दुनिया भर में लाखों लोग इस खेल को खेलते हैं, वैज्ञानिक इस बात पर अंधे होकर उड़ रहे हैं कि वास्तव में काम करने वाले हेलमेट कैसे डिज़ाइन किए जाएं। क्यों? क्योंकि उनके पास इस बारे में सही डेटा नहीं था कि ये किक वास्तव में कितनी ज़ोर से लगती है। वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी के एलिज़ाबेथ जोन्स और लॉयड स्मिथ के इस अध्ययन ने अनुमान लगाना बंद करने और मापने का निर्णय लिया, उन्होंने आठ विशेषज्ञ एथलीटों को मानव डेटा-जनरेटिंग मशीनों में बदल दिया ताकि यह देखा जा सके कि जब पैर चेहरे (या छाती) से टकराता है तो क्या होता है।

सेटअप: तैरती हुई गेंद को किक मारना
एथलीटों को एक भारी, अडिग दीवार या एक स्थिर प्लेट को किक मारने के लिए कहने के बजाय—जिससे उनके पैर स्वाभाविक रूप से पीछे उछल जाते—शोधकर्ताओं ने एक चतुर तरकीब का इस्तेमाल किया। उन्होंने एथलीटों से 2.7 किलोग्राम की मेडिसिन बॉल को किक मारने को कहा जो दूर उड़ने के लिए स्वतंत्र थी। इसे एक ऐसी बीच बॉल की तरह समझें जो इतनी भारी हो कि वास्तविक महसूस हो, लेकिन इतनी हल्की हो कि पैर स्वाभाविक रूप से आगे बढ़ सके, जैसा कि एक वास्तविक लड़ाई में होता है। हाई-स्पीड कैमरों (500 फ्रेम प्रति सेकंड!) और विशेष मार्कर्स का उपयोग करके, उन्होंने पैर की गति, गेंद की गति और 30 अलग-अलग किक्स में स्थानांतरित ऊर्जा को ट्रैक किया।

बड़ी हैरानी: गति बनाम शक्ति
सबसे रोमांचक खोज यह है कि सभी किक एक जैसी नहीं होतीं, लेकिन वे सभी लगभग समान प्रहार करती हैं। अध्ययन में पाया गया कि "स्नैपिंग" किक्स (जैसे राउंडहाउस और टोरनैडो) गति की महारथी हैं, जो 15.5 मीटर/सेकंड जितनी तेज़ चलती हैं। इसके विपरीत, "थ्रस्टिंग" किक्स (जैसे साइड और बैक साइड) धीमी और स्थिर प्रकार की होती हैं, जो 6.3 मीटर/सेकंड की मध्यम गति से चलती हैं।

यहाँ एक मोड़ है: भले ही स्नैपिंग किक्स बहुत तेज़ होती हैं, वे कुल ऊर्जा के मामले में उतनी ज़ोर से नहीं टकरातीं। अध्ययन ने "किक एनर्जी" (प्रदान की गई कच्ची शक्ति) को मापा और पाया कि यह सभी में आश्चर्यजनक रूप से सुसंगत थी, जो हर एक किक के लिए औसतन 172 J (जूल) थी, चाहे वह तेज़ स्नैप हो या धीमा थ्रस्ट। यह ऐसा है जैसे एथलीटों के पास एक इन-बिल्ट एनर्जी रेगुलेटर होता है; वे गति के बदले वजन का सौदा कर सकते हैं, लेकिन वे जो "दम" (ऊर्जा) देते हैं वह लगभग समान रहता है।

"इफेक्टिव मास" का रहस्य
यह समझने के लिए कि एक तेज़ किक और एक धीमी किक में समान ऊर्जा क्यों होती है, शोधकर्ताओं ने "इफेक्टिव मास" (प्रभावी द्रव्यमान) को देखा। कल्पना करें कि आपका पैर एक हथौड़ा है। यदि आप इसे ढीले ढंग से घुमाते हैं, तो केवल सिरा टकराता है। यदि आप अपने पूरे शरीर को सख्त कर लेते हैं, तो आपका पूरा हाथ उस हथौड़े का हिस्सा बन जाता है। अध्ययन में पाया गया कि तेज़, स्नैपिंग किक्स बहुत कम "इफेक्टिव मास" (हेड किक के लिए औसतन केवल 1.6 किग्रा) का उपयोग करती हैं, जबकि धीमी, थ्रस्टिंग किक्स बहुत अधिक "इफेक्टिव मास" (छाती के लिए औसतन 3.3 किग्रा) का उपयोग करती हैं।

पेपर स्पष्ट रूप से इस विचार के खिलाफ तर्क देता है कि एक भारी व्यक्ति स्वचालित रूप से ज़ोर से प्रहार करता है। डेटा ने दिखाया कि एक एथलीट का शरीर का वजन इस बात से संबंधित नहीं था कि वे किक में कितना द्रव्यमान डालते थे। इसके बजाय, "इफेक्टिव मास" इस बात से जुड़ा था कि पैर लक्ष्य के संपर्क में कितनी देर तक रहता है। संपर्क जितना लंबा होगा (जैसे कि थ्रस्टिंग किक में), पैर का वजन उतना ही अधिक शामिल होगा। यह सुझाव देता है कि ज़ोर से मारना केवल बड़ा होने के बारे में नहीं है; यह इस बारे में एक सीखा हुआ कौशल है कि आप अपनी मांसपेशियों को कैसे सख्त करते हैं और प्रभाव के समय को कैसे नियंत्रित करते हैं।

सिर बनाम छाती: ऊंचाई का मिथक
एक सामान्य धारणा यह हो सकती है कि सिर में किक मारना छाती में किक मारने की तुलना में बहुत अधिक खतरनाक है क्योंकि सिर ऊपर होता है। हालांकि, इस अध्ययन ने दोनों स्तरों पर किक को मापा और पाया कि यह दिलचस्प है: राउंडहाउस किक की गति और ऊर्जा छाती या सिर, दोनों में टकराने पर सांख्यिकीय रूप से समान थी। एकमात्र वास्तविक अंतर यह था कि छाती की किक्स में अधिक "इफेक्टिव मास" और थोड़ी अधिक कुल ऊर्जा (छाती के लिए औसतन 178 J बनाम सिर के लिए 158 J) शामिल थी।

लड़के बनाम लड़कियां: डेटा गैप
अध्ययन में दो महिला और छह पुरुष एथलीट शामिल थे। परिणामों ने दिखाया कि, इस विशिष्ट समूह में, पुरुषों ने तेज़ किक मारी, अधिक प्रभावी द्रव्यमान का उपयोग किया और अधिक ऊर्जा प्रदान की (पुरुषों के लिए औसतन 197 J बनाम महिलाओं के लिए 98.5 J)। हालांकि, लेखक सावधानी बरतते हुए कहते हैं कि चूंकि इस अध्ययन में महिलाओं की संख्या बहुत कम थी, इसलिए वे यह निश्चित रूप से नहीं कह सकते कि सभी पुरुष ताइक्वांडो एथलीट स्वाभाविक रूप से सभी महिलाओं से अधिक शक्तिशाली हैं। यह एक मजबूत संकेत है, लेकिन पूरे खेल पर अंतिम फैसला नहीं है।

सुरक्षा के लिए इसका क्या अर्थ है
लेखकों ने केवल नंबर इकट्ठा करने के लिए यह नहीं किया था; वे इस डेटा का उपयोग बेहतर हेलमेट बनाने के लिए करना चाहते हैं। वर्तमान में, हेलमेट परीक्षण थोड़ा अनुमान लगाने जैसा है। यह जानकर कि एक विशिष्ट किक लगभग 172 J ऊर्जा प्रदान करती है और "इफेक्टिव मास" किक के प्रकार के आधार पर बदलता है, इंजीनियर अंततः ऐसे ड्रॉप टेस्ट डिज़ाइन कर सकते हैं जो वास्तविक प्रभावों की नकल कर सकें। उदाहरण के लिए, अब वे जानते हैं कि एक हेड किक एक मानक हेडफॉर्म को 3.3 मीटर की ऊंचाई से गिराने के लगभग बराबर है।

निष्कर्ष
यह शोध बताता है कि हालांकि ताइक्वांडो किक्स की गति और तकनीक में बहुत भिन्नता होती है, लेकिन उनके द्वारा दी जाने वाली ऊर्जा आश्चर्यजनक रूप से सुसंगत है। यह साबित करता है कि आप कैसे किक मारते हैं (स्नैपिंग बनाम थ्रस्टिंग) यह बदलता है कि बल कैसे लगाया जाता है, लेकिन आवश्यक रूप से यह नहीं कि कुल कितनी ऊर्जा स्थानांतरित होती है। यह पुष्टि करता है कि इस समूह के पुरुषों ने अधिक ज़ोर से किक मारी, लेकिन यह बड़े समूहों के साथ और अधिक शोध के लिए द्वार खुला छोड़ देता है ताकि यह देखा जा सके कि क्या यह सभी के लिए सच है। फिलहाल, हमारे पास पंच के पीछे के भौतिकी की एक स्पष्ट तस्वीर है, जो वास्तव में मस्तिष्क की रक्षा करने वाले सुरक्षित गियर का मार्ग प्रशस्त करती है।