作者BITMajo (BITMajo)
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标题[讨论] 用力矩来推测挥剑需要的力量
时间Sun Aug 12 10:02:55 2018
一直以来都对欧洲长剑很有兴趣，
最近决定尝试开始练习HEMA，
於是订了一只 Cold Steel 的塑钢半手剑。
东西送来的时候，稍微吓了一跳，
想不到这只重量不到一公斤的练习剑，
挥起来却也颇费劲。
如此一来，更重的真剑起不更难挥？
不过，除了重量上的差异，
塑钢练习剑和真剑相比，
还有重心上的差异。
因为塑钢剑整只粗细几乎一致，
不像真剑的剑刃有收尖，
(profile taper & distal taper)
所以它的重心会在更前端的位置。
而一个重心在更前端的器具，
使用起来是更费力的，
所以这只塑钢剑，
重量虽然比真剑轻，
却有一个挥起来更费力的重心。
问题是，到底是塑钢剑挥起来比较累，
还是真剑挥起来比较累呢？
我想，也许可以用力矩的计算，
将不同武器转动的困难度量化，
当作参考的标准之一。
毕竟，挥刀挥剑的时候，
通常就是在用刀剑，
做出一个类似画圆弧的动作。
於是我稍微整理了一下，
不同武器的重量，
以及不同武器的重心位置。
( Point of Balance )
不同武器的重心位置，
简称为 POB，
这个数值是这一只武器，
从握柄到重心之间的距离。
有了武器的重量，
以及握柄到武器重心的距离，
则把两者相乘，
应该就可以得知，
如果以握柄处为转轴，
去旋转这只武器的话，
所需要的最小力矩为何了吧？
虽然挥剑还有太多其他要素要考虑，
但这样或许能看出武器的重心，
搭配它的重量後，
会对操作者造成多少影响。
下面我就去找了一些刀剑，
整理他们的规格资料，
来做为比较。
成年男用竹剑 ( 120cm长 / 88cm刃长 / 32cm柄长 )
510g *
25cm =
12750
成年男用竹剑 ( 120cm长 / 120cm刃长 / 0cm柄长 )
同上，但改成握住剑尾挥剑。
510g *
50cm =
25500
Cold Steel Hand and a Half Training Sword - CS92BKHNH
冷钢 塑钢半手练习剑 ( 111.76cm长 / 86.36cm刃长 / 25.4cm柄长 )
塑钢做的半手剑，除了重心跟真剑不一样之外，能握的握柄其实短了不少。
890.175g *
20.955cm =
18653.6
Cold Steel Katana Bokken with Detailed Grip - CS92BKKC
冷钢 塑钢木刀 ( 105.41cm长 / 76.2cm刃长 / 29.21cm柄长 )
塑钢做的木刀，大概跟一般木刀差不多。
564.155g *
17.78cm =
10030.6759
Cold Steel - Man At Arms Collection - Arming Sword - CS88ARM
冷钢 单手剑 MAA版 ( 88.265cm长 / 71.12cm刃长 / 17.145cm柄长 )
欧洲单手剑/骑士剑。
1139.65g *
10.795cm =
12302.52
Cold Steel Hand and a Half Sword - Man at Arms Collection - CS88HNHM
冷钢 单手半剑 MAA版 ( 115.57cm长 / 85.09cm刃长 / 30.48cm柄长 )
欧洲单手半剑。
1428.816g *
10.16cm =
14516.7
Cold Steel Italian Long Sword - Man at Arms Collection - CS88ITSM
冷钢 义大利长剑 MAA版 ( 119.38cm长 / 90.17cm刃长 / 29.21cm柄长 )
欧洲单手半剑/长剑。
1389.127g *
10.16cm =
14113.5
Cold Steel - Man At Arms Collection - La Fontaine Sword of War - CS88WSLFM
冷钢 拉封丹战争剑 MAA版 ( 132cm长 / 95.5cm刃长 / 36.8cm柄长 )
欧洲长剑。
2225.438g *
9.525cm =
21197.3
Hanwei Tinker Pearce Sharpened Longsword - SH2394
汉威 丁克长剑-开刃款( 119.3cm长 / 89cm刃长 / 30.4cm柄长 )
欧洲单手半剑/长剑。
1304g *
9.8425cm =
12834.62
Hanwei Scottish Claymore - SH2060
汉威 仿古四环大剑 ( 139cm长 / 104cm刃长 / 36cm柄长 )
苏格兰阔刃大剑，尺寸接近双手大剑/巨剑。
2495g *
13.6525cm =
34062.9
Hanwei Chinese Cutting Sword - SH2429
汉威 中国砍劈剑 ( 100cm长 / 74cm刃长 / 18cm柄长 )
大部分人印象中的中国"剑"？
950g *
9.2075cm =
8747.125
Hanwei Warlord Dadao - PC1012
汉威 中国大砍刀 ( 95cm长 / 56cm刃长 / 36cm柄长 )
可能是仿照对日抗战大刀队的武器去做的？刃短但柄略长。
1000g *
11.1125cm =
11112.5
Hanwei Musashi Elite Katana - SH6003KGG
汉威 武藏砍劈长刀 ( 104cm长 / 74cm刃长 / 28cm柄长 )
大概就是日本打刀。
1218g *
11.7475cm =
14308.455
以上各兵器的长度和重量，
参考自生产商网页上的规格。
红色的数字即 POB，
也就是握住武器的位置，到武器重心的大略距离。
参考自 Kult of Athena。
黄色的数字，就是将 POB 与武器重量相乘所得到的，
转动该武器所需的最小力矩。
比较黄色数字可以发现，
汉威的苏格兰阔刃剑，不但又长又重，
加上刃长和柄长的比例，造成 POB 也偏高，
难怪他的最小力矩，
会比其他武器高出那麽多了。
但冷钢的塑钢半手剑，
它的最小力矩，
却比同公司其他三款更重的真剑，
还要来得更大，
只因为它的 POB 几乎是它们的一倍。
如果看重量只有 510g 的竹剑，
用手握住靠近刀锷的位置，
与用手握住剑柄末端的位置，
其 POB 也差了将近一倍。
这使得同样一只武器，
用两种不同的握法，
就有相差一倍的最小力矩。
而汉威的丁克长剑，
除了重量不重以外，
因为剑刃造型设计优秀，
使其 POB 也偏低，
相乘之下，
它的最小力矩自然也不高了。
因为好操控，
加上价格便宜，
也难怪有不少国外网站，
会将这只剑评为 CP 值极高的入门长剑吧？
当然，算出这个只能当大概参考，
影响挥动武器的要素，
实际上还是太多了。
两只重量不一样的武器，
就算算出来的最小力矩一模一样，
实际上应该还是重的会比较难挥吧。
不过，我想我现在应该可以推断，
我在挥动这只塑钢半手剑时，
需要耗费的力气，
可能是不输给真剑的。
这样一来，倒是能对自己的力量，
找回一点信心来了。
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2F：→ BITMajo : 我以前练了一点剑道，所以自己有 1.163.20.248 08/12 23:56
3F：→ BITMajo : 竹剑和大只的素振木刀 1.163.20.248 08/12 23:57
4F：→ BITMajo : 单手挥动的话，Cold Steel的塑钢 1.163.20.248 08/12 23:57
5F：→ BITMajo : 半手剑感觉和素振木刀有点像 1.163.20.248 08/12 23:57
6F：→ BITMajo : 目前还订了另一家叫龙裕塑钢的两把 1.163.20.248 08/12 23:58
7F：→ BITMajo : 塑钢武器，不过他们公司员工旅游 1.163.20.248 08/12 23:58
8F：推 arjuna : 右三那把快三公斤,某流的木刀 1.172.82.177 08/12 23:58
9F：→ BITMajo : 要到8/24才会开始出货 1.163.20.248 08/12 23:58
10F：→ arjuna : 天然理心流 1.172.82.177 08/12 23:59
11F：→ BITMajo : 那只有三公斤？是特别重的木材吗？ 1.163.20.248 08/12 23:59
12F：→ BITMajo : 我自己的素振木刀，目视粗细感觉 1.163.20.248 08/13 00:00
13F：→ BITMajo : 和你那只差不多，不过应该不到1公斤 1.163.20.248 08/13 00:00
14F：→ BITMajo : 等等，刚刚跟竹剑比较了一下 1.163.20.248 08/13 00:01
15F：→ BITMajo : 你那一只应该是有特别粗，我的只是 1.163.20.248 08/13 00:01
16F：→ BITMajo : 普通的素振木刀 1.163.20.248 08/13 00:02
18F：→ BITMajo : 刚刚只看你的照片没看准，拿了自己 1.163.20.248 08/13 00:06
19F：→ BITMajo : 的竹剑比较以後才发现你那只真的 1.163.20.248 08/13 00:06
20F：→ BITMajo : 很粗，感觉应该不太好握吧 1.163.20.248 08/13 00:06
21F：→ arjuna : 柄没有比较细哦,重量印象是2.5还2.8 1.172.82.177 08/13 00:07
22F：→ BITMajo : 稍微算了一下： 1.163.20.248 08/13 00:20
23F：→ BITMajo : 目测你那只素振刀约105cm 1.163.20.248 08/13 00:20
24F：→ BITMajo : 因为整枝粗细一致 1.163.20.248 08/13 00:20
25F：→ BITMajo : 可想而知重心就在正中间处 1.163.20.248 08/13 00:20
26F：→ BITMajo : 重量设2800g 1.163.20.248 08/13 00:20
27F：→ BITMajo : 假如剑柄长是30cm，则POB = 22.5cm 1.163.20.248 08/13 00:21
28F：→ BITMajo : 两者相乘，最小力矩为63000 1.163.20.248 08/13 00:21
29F：→ BITMajo : 挥起来大概比所有真剑还难 1.163.20.248 08/13 00:21
30F：→ BITMajo : 当然这比较接近单手挥动的情况啦 1.163.20.248 08/13 00:22
31F：推 arjuna : 长102cm 1.172.82.177 08/13 00:42
32F：→ arjuna : 柄长25cm 1.172.82.177 08/13 00:43
33F：→ arjuna : 椭圆长径5.5cm,短径3.5cm 1.172.82.177 08/13 00:44
34F：→ BITMajo : 改以长102cm，柄长25cm计算的话 1.163.20.248 08/13 00:56
35F：→ BITMajo : 若重量是2500g，最小力矩为6500 1.163.20.248 08/13 00:57
36F：→ BITMajo : 若重量是2800g，最小力矩为72800 1.163.20.248 08/13 00:57
37F：→ BITMajo : 如果握住尾端挥动，最小力矩会超过 1.163.20.248 08/13 00:58
38F：→ BITMajo : 125000以上 1.163.20.248 08/13 00:58
39F：→ BITMajo : 啊，上面有句我少打一个0了 1.163.20.248 08/13 00:59
40F：→ BITMajo : 不是6500，应该是65000 1.163.20.248 08/13 01:00
41F：→ BITMajo : 稍微往後面握一点，力矩就会 1.163.20.248 08/13 01:01
42F：→ BITMajo : 增加很多呢 1.163.20.248 08/13 01:02
43F：推 leeberty : 用转动惯量比较能代表吧？物理意义 42.73.205.73 08/13 12:55
44F：→ leeberty : 上就直接能代表施加转动的难易度了 42.73.205.73 08/13 12:55
45F：→ BITMajo : 抱歉，我物理不太好，之前不知道有 114.44.85.248 08/13 13:04
46F：→ BITMajo : 这个东西。所以如果是算转动贯量 114.44.85.248 08/13 13:04
47F：→ BITMajo : 应该是要把剑的质量，乘上握柄到 114.44.85.248 08/13 13:05
48F：→ BITMajo : 质心距离的平方？这样一来，握柄处 114.44.85.248 08/13 13:06
49F：→ BITMajo : 和质心距离的影响看来就更大了 114.44.85.248 08/13 13:06
50F：→ Ianthegood : 这个算法有点太天真了， HEMA大部 82.132.222.130 08/14 02:43
51F：→ Ianthegood : 分的操作不是像中国剑一样挥，long 82.132.222.130 08/14 02:43
52F：→ Ianthegood : sword最长用的技巧是用重心格挡对 82.132.222.130 08/14 02:43
53F：→ Ianthegood : 手进攻後以重心为圆心转剑柄找空隙 82.132.222.130 08/14 02:43
54F：→ Ianthegood : 再刺，另外也有很多派的剑会为了将 82.132.222.130 08/14 02:43
55F：→ Ianthegood : 重心後移更好以手腕操作而在剑柄末 82.132.222.130 08/14 02:43
56F：→ Ianthegood : 端加配重 82.132.222.130 08/14 02:43
57F：→ Ianthegood : 当你控制住重心不动而剑身转动时， 82.132.222.130 08/14 02:48
58F：→ Ianthegood : 操作本身应该是不太费力的，剩下的 82.132.222.130 08/14 02:48
59F：→ Ianthegood : 力气是要来跟对手拼的XD 82.132.222.130 08/14 02:48
60F：→ BITMajo : 当然，这个方法大概只能约略模拟 114.44.85.248 08/14 04:22
61F：→ BITMajo : 单手的情形，双手剑完全是另一回事 114.44.85.248 08/14 04:22
62F：→ BITMajo : 其实就只是，我目前没有真剑，只有 114.44.85.248 08/14 04:23
63F：→ BITMajo : 练习剑，我却想知道目前的练习剑 114.44.85.248 08/14 04:24
64F：→ BITMajo : 和真剑相比，谁挥起来比较费力 114.44.85.248 08/14 04:25
65F：→ BITMajo : 我们都知道重量越大越难挥，重心越 114.44.85.248 08/14 04:25
66F：→ BITMajo : 往前也越难挥，可是到底要怎麽把它 114.44.85.248 08/14 04:25
67F：→ BITMajo : 量化？ 114.44.85.248 08/14 04:25
68F：→ BITMajo : 这只是为了训练目的做的一个推算 114.44.85.248 08/14 04:34
69F：→ BITMajo : 正确性老实说不怎麽可靠，事实是 114.44.85.248 08/14 04:34
70F：→ BITMajo : 大部分目前的品牌刀剑，重量和重心 114.44.85.248 08/14 04:35
71F：→ BITMajo : 都有做好调整，你有一定程度的普通 114.44.85.248 08/14 04:35
72F：→ BITMajo : 力量，要能挥动应该没什麽问题的 114.44.85.248 08/14 04:35
73F：推 leeberty : 画出free body diagram会很好解，再 42.73.205.73 08/14 09:48
74F：→ leeberty : 看你要怎麽设，例如双手我会设两手 42.73.205.73 08/14 09:48
75F：→ leeberty : 力F & 1-F,求出转动惯量的一次微分 42.73.205.73 08/14 09:48
76F：→ leeberty : ，得出F为何时可以最省力 42.73.205.73 08/14 09:48
77F：→ BITMajo : 谢谢，这我不太懂，我再研究看看 114.44.85.248 08/14 10:05