stili di gioco Forza vs Velocità in 7 punti – Battle Science

[aza]

Il prof. Marrelli inizia una nuova rubrica su scienza e Giochi di Ruolo.

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”.

 

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.

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.

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 prossima 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 dà 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.

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.

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.

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.

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.

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Articolo originale: http://www.profmarrelli.it/2019/06/18/forza-vs-velocita-in-7-punti-battle-science/

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[MattoMatteo]

Articolo molto interessante, che mi ha fatto tornare in mente come, in "Mutants & Masterminds", la caratteristica alla base del combattimento corpo a corpo non è nè Forza nè Destrezza, ma "Combattimento".

[savaborg]

Che poi è il punto che @The Stroy ripete da un po’ e a cui la 5e è arrivata vicina ma non del tutto.

Ossia che le “caratteristiche” andrebbero chiamate diversamente e non dovrebbero essere legate all’aspetto psicofisico del personaggio.

Allora avremmo cose come “combattimento”, “magia” o “manualità” a prescindere se il personaggio raggiunga quel punteggio per grazia della sua forza o della sua agilità o ancora per la sua intelligenza o saggezza.

[Ermenegildo2]

6 ore fa, aza ha scritto:

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.

 

Questo mi suona molto strano. L'impatto avviene solitamente su una scala temporale per cui risulta trascurabile la forza che può essere impressa da un muscolo in quell'intervallo temporale, soprattutto considerando che la capacità di produrre forza di un muscolo descresce con la velocità (in questo caso siamo alla velocità di picco se tutto va bene).

[Enaluxeme]

4 ore fa, Ermenegildo2 ha scritto:

Questo mi suona molto strano. L'impatto avviene solitamente su una scala temporale per cui risulta trascurabile la forza che può essere impressa da un muscolo in quell'intervallo temporale, soprattutto considerando che la capacità di produrre forza di un muscolo descresce con la velocità (in questo caso siamo alla velocità di picco se tutto va bene).

Se tiro un pugno il mio peso tiene il mio corpo connesso al terreno. Questo fa sì che io possa esercitare forza con i muscoli dell'intero corpo spingendo dal mio piede alle mie nocche.

Un proiettile di qualsiasi genere invece può contare solo sulla forza iniziale con cui è stato lanciato. Allo stesso modo, se saltassi prima di tirare il pugno eserciterei molta meno forza.

Le arti marziali che usano colpi aerei come il taekwondo infatti usano vari stratagemmi per sopperire a questa mancanza, come rotazioni o attacchi verso il basso che quindi sfruttano la forza di gravità. 

[bobon123]

9 hours ago, Ermenegildo2 said:

Questo mi suona molto strano. L'impatto avviene solitamente su una scala temporale per cui risulta trascurabile la forza che può essere impressa da un muscolo in quell'intervallo temporale, soprattutto considerando che la capacità di produrre forza di un muscolo descresce con la velocità (in questo caso siamo alla velocità di picco se tutto va bene).

Dipende tantissimo dalla situazione, spada contro spada è completamente diverso da un colpo che entra, e dal tipo di arma e armatura usato.

In molti colpi di scherma storica (soprattutto colpi pensati per la scherma senza armatura, pensati per tagliare la carne) si fanno tagli in cui la pressione si applica in direzione ortogonale quando l'arma è a contatto, e può rimanere a contatto per tempi tali che le accelerazioni non sono assolutamente trascurabili come in un urto ideale. Prova a tagliare un pezzo di pancetta spesso con un coltello da macellaio. Cala la falciata, poi, quando la lama è dentro la carne e la sta aprendo, tira verso di te mentre continui a spingere in basso, permettendo alla lama di tagliare molto più a fondo e con una lacerazione molto più ampia. L'arma cambia addirittura direzione mentre penetra, effetto che ci da l'impressione immediata che l'impulso impresso dal muscolo in quell'intervallo di tempo non è trascurabile.

E l'articolo non considera tutti i casi in cui le spade sono a contatto tra loro, che è la parte dello scontro in cui la forza fisica è drammaticamente importante (insieme alla tecnica, perché chiaramente se riesci ad avere una leva migliore compensi qualsiasi divario di forza fisica).

[Ermenegildo2]

8 ore fa, Enaluxeme ha scritto:

Se tiro un pugno il mio peso tiene il mio corpo connesso al terreno. Questo fa sì che io possa esercitare forza con i muscoli dell'intero corpo spingendo dal mio piede alle mie nocche.

Un proiettile di qualsiasi genere invece può contare solo sulla forza iniziale con cui è stato lanciato. Allo stesso modo, se saltassi prima di tirare il pugno eserciterei molta meno forza.

Le arti marziali che usano colpi aerei come il taekwondo infatti usano vari stratagemmi per sopperire a questa mancanza, come rotazioni o attacchi verso il basso che quindi sfruttano la forza di gravità. 

Piccola precisazione non è il peso ma l'attrito che ti tiene connesso al terreno, se tu fossi su una una superficie saponata sarebbe un dramma tirare un colpo 😃

3 ore fa, bobon123 ha scritto:

Dipende tantissimo dalla situazione, spada contro spada è completamente diverso da un colpo che entra, e dal tipo di arma e armatura usato.

In molti colpi di scherma storica (soprattutto colpi pensati per la scherma senza armatura, pensati per tagliare la carne) si fanno tagli in cui la pressione si applica in direzione ortogonale quando l'arma è a contatto, e può rimanere a contatto per tempi tali che le accelerazioni non sono assolutamente trascurabili come in un urto ideale. Prova a tagliare un pezzo di pancetta spesso con un coltello da macellaio. Cala la falciata, poi, quando la lama è dentro la carne e la sta aprendo, tira verso di te mentre continui a spingere in basso, permettendo alla lama di tagliare molto più a fondo e con una lacerazione molto più ampia. L'arma cambia addirittura direzione mentre penetra, effetto che ci da l'impressione immediata che l'impulso impresso dal muscolo in quell'intervallo di tempo non è trascurabile.

E l'articolo non considera tutti i casi in cui le spade sono a contatto tra loro, che è la parte dello scontro in cui la forza fisica è drammaticamente importante (insieme alla tecnica, perché chiaramente se riesci ad avere una leva migliore compensi qualsiasi divario di forza fisica).

Ok ai colpi per tagliare non avevo pensato, non rientrano nella mia esperienza diretta. Tuttavia da come descrivi il processo sembra si tratti di un impatto impulsivo seguito da una fase di taglio. In particolare il fatto che debba imprimere una forza tirando verso di me mi fà pensare che l'azione sia in due fasi scollegate da un punto di vista muscolare.

[Enaluxeme]

1 ora fa, Ermenegildo2 ha scritto:

Piccola precisazione non è il peso ma l'attrito che ti tiene connesso al terreno, se tu fossi su una una superficie saponata sarebbe un dramma tirare un colpo 😃

Si, hai ragione. Il peso aiuta con l'attrito ma non è tutta la storia.

 

1 ora fa, Ermenegildo2 ha scritto:

In particolare il fatto che debba imprimere una forza tirando verso di me mi fà pensare che l'azione sia in due fasi scollegate da un punto di vista muscolare.

Penso l'abbia descritta in questo modo per far capire che con il taglio dritto si può arrivare solo fino a un certo punto, in realtà quando si parla di usare una spada invece che un coltello da macellaio l'obiettivo è quello di unire i due movimenti in uno solo. La pressione aiuta di certo, ma per tagliare bene c'è bisogno di spingere o tirare. Due appunti collegate a questo argomento:

Il braccio (o le braccia) che tiene la tua arma parte sempre dalla tua spalla, quindi anche volendo è molto difficile evitare di tirare in quanto la traiettoria dei colpi non è davvero dritta, ma circolare.

Ci sono addirittura delle tecniche che includono il prendere la spada dalla lama e colpire il bersaglio con manico e guardia. Se provi a prendere un coltello da cucina (quelli col filo dritto, non quelli seghettati) dalla lama e a stringere con tutta la tua forza arriverai al punto di farti restare il segno della pressione, ma se la lama non si muove in avanti o indietro non ti taglierai mai.

[smite4life]

17 ore fa, Ermenegildo2 ha scritto:

Questo mi suona molto strano. L'impatto avviene solitamente su una scala temporale per cui risulta trascurabile la forza che può essere impressa da un muscolo in quell'intervallo temporale, soprattutto considerando che la capacità di produrre forza di un muscolo descresce con la velocità (in questo caso siamo alla velocità di picco se tutto va bene).

Penso si riferisca al fatto che il colpo dovrebbe accompagnare l'urto (la classica scena del maestro di arti marziali che ti dice di puntare a un punto un po' dietro all'obiettivo) proprio per questa ragione: rimanendo a contatto (aka se io colpisco e tu inizi ad andare indietro, io cerco di seguirti un po') posso sfruttare un po' più tempo la mia massa e aggiungere all'impulso che ti sto trasferendo

[So che sei di formazione scientifica, quindi aggiungo: dato che l'impulso che trasmetto è l'integrale nel tempo di massa per accelerazione, se riesco a mantenere l'accelerazione costante più è lungo il tempo più la massa fa aumentare l'impulso, che poi è quello che fa male]

Devo dire però che il modo in cui è scritta nell'articolo lascia dei dubbi anche a me, e non sono sicurissimo che questa sia l'interpretazione giusta.

[Nocciolupo]

Credo che quello che @bobon123 volesse dire è che esistono due tipi di "taglio" cui purtroppo la lingua italiana non fa distinzione: cioè, usando la terminologia inglese il Chop, ovvero il raglio secco che si ottiene dalla forza e dall'affilatura del colpo (cioè quello che fa un ascia o una spada molto pesante), e che nelle spade normali generalmente non è particolarmente efficace (soprattutto contro protezioni anche scarse come le imbottiture) ed il Cut, cioè una volta che l'arma è a contatto il muoverla, solitamente ritraendola e facendo il taglio solo in virtù dell'affilatura, cose in cui le spade invece eccellono.

[Pyros88]

dipende, un conto il danno applicato ad un impatto, che sia una lacerazione, una penetrazione od una botta.

Ma nel momento in cui penetri ed allo scarico del colpo eserciti un movimento e della forza ulteriori per procurare un aumento del danno allora si sta esercitando una forza nel tempo che provoca uno spostamento, quindi in questo caso parleremmo di Lavoro (rimanendo nella terminologia della Fisica).

L'articolo comunque si è concentrato sulla fisica base iniziale ed approfondirà, strumenti e tecniche nei successivi. Sono molto incuriosito.

E sì, concordo che sarebbe bello se D&D magari in 6ed pensasse ad una evoluzione del suo sistema di caratteristiche, affiancando a forza e destrezza, le abilità di combattimento corpo a corpo e balistica (con le magie divine ed arcane che beneficeranno di questo stessi parametri per i proiettili magici o per i colpi/tocchi in corpo a corpo), forza parteciperà al danno aggiuntivo ed alle prove fisiche (scalare, sollevare pesi, ecc.) laddove invece destrezza parteciperà alle abilità fisiche a lei correlate ed alla difesa (il bonus alla CA, altro parametro che spero venga convertito in Difesa). Per non inficiare i combattenti agili e poco muscolosi (a meno che questo tipo di personaggi vengano del tutto dimenticati dall'immaginario collettivo, difficilissimo) la destrezza potrebbe influire sulla capacità di portare un maggior numero di colpi. Così che la somma di più attacchi deboli bilanci quella di meno attacchi ma più forti e dannosi.

Modificato 21 Aprile 2020 da Pyros88

[Ermenegildo2]

Il 20/4/2020 alle 11:08, aza ha scritto:

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.

@smite4life Anche io la prima volta che ho  letto il passaggio citato nel mio primo posto pensavo stesse parlando dell'uso di tutto il corpo per infliggere più danni però poi nel testo originale compare questo secondo passaggio che ne parla in maniera esplicita.