Om å knekke betongplater med hånden

Denne artikkelen ble først publisert i Kapital nr. 5/20.

Vi har alle sett det på TV: en mann eller kvinne i karatedrakt som med et høyt kamprop knekker tomme-tykke plater i tre eller betong med hånden eller foten. Og ikke bare én plate; ofte hele stabler på fire til seks plater som knekkes samtidig.

Det ser jo helt utrolig ut, og det er nærliggende å tenke at platene er svekket på forhånd, at hånden som slår skjuler et verktøy, eller at det hele er ren illusjon.

Derfor har seriøse forskere gjennomført beregninger og vitenskapelige forsøk for å se om det virkelig er mulig å gjennomføre disse stuntene uten fusk, og hvilke fysiske lover og fenomener som i så fall ligger bak.

Men før vi går inn på forskningen og fysikken, må vi se litt på hva karate egentlig er.

Karaten og dens røtter

Man deler ofte kampsporter (martial arts) inn i myke og harde typer. I “myke” kampsporter manipuleres motstanderens kraft og tempo mot dem selv, fremfor at man bruker egen kraft for å stå imot. Dette gjør at man med riktig teknikk kan utmanøvrere og bekjempe langt større og sterkere motstandere. Judo kategoriseres gjerne som en slik myk kampsport, og til en viss grad jujutsu (tidligere: jiu jitsu).

I “harde” kampsporter stoppes motstanderen med et hardt slag, en hard blokk eller et direkte angrep. Typiske eksempler er karate, taekwondo og kickboksing.

De fleste kampsporter inneholder elementer av både “myk” og “hard” filosofi og teknikk.

Karate (av japansk: tom hånd) fant sin nåværende form på den japanske øya Okinawa, som er den største øya i Ryukyu-arkipelaget som strekker seg over 1.000 km sydover fra de japanske hovedøyene mot Taiwan. Ryukyu-øyene har ca. 1,4 millioner innbyggere, hvorav 90% bor på Okinawa.

Frem til 1879 var Ryukyu-øyene et selvstendig kongedømme, men ble da erobret av Japan. Etter erobringen startet japanerne en undertrykkelse av ruy-kyu-innbyggernes gamle språk og kultur, og etter en del uroligheter fikk bøndene ikke lenger lov til å bære våpen. Dette ga støtet til utviklingen av våpenløse nærkampteknikker med basis i kinesiske metoder som allerede var kjent på Okinawa.

Etter å ha vært trent i det skjulte i flere tiår ble karate utviklet som kampsport. På 1920-tallet ble den demonstrert i det sentrale Japan av Gichin Funakoshi, som regnes som grunnleggeren av den moderne karaten.

I dag har karate som sport mellom 50 og 100 millioner utøvere, og er egen olympisk gren fra og med i OL i Tokyo i år. Dermed er tre kampsporter med asiatisk opprinnelse egne OL-grener. Judo og taekwondo kom med i henholdsvis 1964 og 2000.

Teknikk og filosofi

I karate brukes først og fremst en slagteknikk der lynraske slag settes inn mot vitale og sårbare kroppspunkter på motstanderen. Slagene avleveres gjerne med to knoker eller siden av hånden eller foten, slik at kroppsdelen som treffes utsettes for størst mulig trykk over en liten flate for å gjøre maksimal skade. Umiddelbart etter at slaget har truffet, trekkes hånden/foten tilbake så man er utenfor motstanderens rekkevidde.

I karate er det altså ingen “follow-through” som f.eks. i boksing, der kontakten mellom knyttneven og motstanderen er relativt langvarig så hele kroppsdelen som treffes - og til og med kroppen for øvrig - rystes.

Når karate praktiseres som sport, er det enten som kata (form) eller som kumite (kamp). Ved kata skal utøveren demonstrere at han behersker den vanskelige teknikken, mens hun i kumite skal demonstrere kata i fight mot en motstander.

Slik det vil bli praktisert i OL, er ikke fullkontakt tillatt. Det gis poeng ved nærkontakt eller lett kontakt, mens man straffes for fullkontakt, og kan bli diskvalifisert.

Denne tankegangen harmonerer med filosofien til den moderne karatens grunnlegger, Gichin Funakoshi. Jfr. tekstboks.

Karate er med i OL i Tokyo: Bare lett berøring er tillatt i slagene. Fullt treff er svært farlig, og gir poengstraff, evt. diskvalifikasjon. Her ser vi Victoria Isaeva (t.v.) og Irina Zaretska i kampen om gullet under VM i 2018. Foto: NTB

Karatens fysikk

Så tilbake til spørsmålet om en utøver av karate, en karateka, virkelig kan knekke tommetykke plater av tre eller betong.

Mange målinger har vist at en velutdannet karateka kan avlevere slag der foten eller hånden har en hastighet på mellom 9 og 14 m/s (meter pr. sekund) i treffpunktet.

Vi skal se hva som skjer hvis en karateka avleverer et slag med siden av hånden med en hastighet på 10 m/s når den treffer platen.

Med en vekt på underarmen/hånden på 4 kg, har hånden en teoretisk energi i joule (J) på 1/2 x 4 x 102 = 200J ut fra formelen for kinetisk energi: E = 1/2 mv2 som Kapitals lesere sikkert med glede husker fra videregående. Dette stemmer ganske bra med konkrete målinger, som iflg. kildene viser at et “praktisk” slag fra en middels tung karateka har ca. 125–150J energi.

Hvis vi forutsetter at slaget stopper helt opp ved treffet og hånden deretter trekkes tilbake, vil hele energien ha blitt absorbert av hånden og platen, som begge deformeres. På hånden presses hud og kjøtt sammen og knoklene bøyes, mens platen bøyes i tillegg til at det utvikles innvendig friksjonsvarme.

I forsøk som Michael S. Feld ved MIT har foretatt og som har blitt verifisert ved mange forsøk siden, benyttet han massive furuplater med tykkelse 2 cm og typiske terrasseplater i betong med tykkelse 4 cm. Platene var understøttet med ca. 25 cm avstand for treplatene og 36 cm avstand for betongplatene.

Ved statisk belastning knakk betongplatene når de fikk en nedbøyning på ca. 1 mm, mens treplatene knakk ved en nedbøyning på ca. 1 cm.

Forsøkene (og teorien) viste at det faktisk kreves mindre overført energi for å knekke betong- enn treplater. Men fordi mesteparten av energien ved kollisjonen med betongen opptas av hånden ettersom betongen ikke gir så mye etter, kreves større kraft for å knekke betongen enn treplaten; faktisk nesten 5 ganger så stor kraft.

For en trenet karateka går imidlertid begge deler greit. Feld sier i sine publikasjoner at det i virkeligheten kreves mindre kraft enn teoretisk. Det skyldes at utøveren trekker til seg hånden umiddelbart etter kontakt slik at platen kommer i frie egensvingninger som bidrar til at den knekker ekstra lett. Andre kilder hevder derimot at man skal sørge for “follow-through” for å få til en god knekk. (Bl.a. John Rennie i “Busted Explanations for Karate Breaking”.)

Uansett virker det i alle fall meget sannsynlig at det er svingningene som forplanter seg nedover til underliggende plater som gjør at karatekaen ganske greit kan knekke både 4 og 6 plater i ett slag.

Men hva så med hånden eller foten? De er så fleksible og sterke at det ikke er noe problem, forutsatt at man treffer riktig. Iflg. Feld og andre er knoklene også mye mer motstandsdyktige enn tilsvarende dimensjoner i betong. Feld påstår faktisk at foten ved et sidespark vil kunne tåle hele 2.000 ganger så stor kraft som betong kan. Jeg tviler dog på om han faktisk har prøvet det.

Er knekking av tre- og betongplater med hendene noe vi vil anbefale deg å satse på for å imponere din utkårede og slekt og venner? Tja. Med tilstrekkelig trening på et karatestudio så du har fått tykk hud på siden av hånden og klarer å plassere slaget presist og raskt, bør det kunne gå bra.

Men husk at du må bruke massive treplater som legges slik at du slår langs etter fibrene. Flere plater på én gang? Sørg for at platene ligger med et par millimeters mellomrom. Og skal du absolutt prøve deg på betongplater, så pass på å velge plater uten innvendige armeringsjern. God fornøyelse! ↔