Het menselijk lichaam kan tegen een stootje, aangezien botten gemaakt zijn van een van de sterkste materialen die in de natuur voorkomen. Tegelijkertijd kan zelfs een ongewapend persoon met de juiste training een verbazingwekkende hoeveelheid schade aanrichten.
Hoeveel is er nodig om een bot te breken? En hoeveel chaos kan een mens aanrichten? In een tijdperk waarin “extreme gevechten” een populair fenomeen zijn geworden, testen wetenschappers de extremen die atleten op het hoogtepunt van hun spel kunnen bereiken om de rest van ons te helpen.
“Het begrijpen van hersenletselmechanismen helemaal tot op cellulair niveau zal uiteindelijk iedereen helpen, niet alleen atleten,” legde biomedisch ingenieur Cindy Bir van de Wayne State University in Detroit uit. “Als iemand hersenletsel oploopt bij een val of een auto-ongeluk, kan wat we van atleten leren ook helpen.”
Bot is buitengewoon sterk – per ons is bot sterker dan staal, aangezien een staaf staal van vergelijkbare grootte vier of vijf keer zo veel zou wegen. Een kubieke centimeter bot kan in principe een last van 8.626 kg dragen. (8.626 kg) of meer – ruwweg het gewicht van vijf standaard pick-up trucks – waardoor het ongeveer vier keer zo sterk is als beton.
Dan nog hangt het sterk af van de snelheid waarmee de kracht wordt uitgeoefend.
“Als je reanimeert, kun je hartmassage geven en geen ribben breken, maar als je dezelfde hoeveelheid kracht snel uitoefent in plaats van langzaam, dan kun je uiteindelijk ribbreuken krijgen,” legde Bir uit.
Kracht die vrijkomt
Als het gaat om snel kracht uit te oefenen, onderzochten Bir en haar collega’s boksers en ontdekten dat zij met een stoot tot 5.000 newton aan kracht konden opwekken, meer dan een halve ton op het aardoppervlak.
Als het gaat om trappen, “kunnen zij duidelijk meer kracht opwekken, omdat er meer lichaamsmassa achter zit,” zei Bir. Na het bekijken van trappen van verschillende vechtstijlen, ontdekten ze dat experts tot 9.000 newton met hen konden genereren, gelijk aan ruwweg een ton aan kracht.
Een snelle, scherpe klap die zo’n 3.300 newton aan kracht levert, heeft een kans van 25 procent om de rib van een gemiddeld persoon te kraken, zei ze. Er is meer kracht nodig om het dijbeen te breken, merkte Bir op – misschien zo’n 4.000 newton – omdat dat lange dijbeen bedoeld is om het lichaam te ondersteunen.
“Dat betekent niet dat je onder die waarden geen breuk zult krijgen of erboven wel,” zei Bir. De hoeveelheid schade die een klap toebrengt varieert ook door factoren zoals de hoeveelheid spieren of vet die een bot bedekken en de hoek waaronder de klap landt, evenals de leeftijd en gezondheid van een persoon, die de sterkte van de botten kunnen beïnvloeden.
Hoewel het logisch is dat een massieve vechter krachtigere klappen kan uitdelen dan een lichtgewicht, “het gaat ook over hoeveel van de massa van je lichaam je kunt recruteren,” zei Bir. “Je ziet kleine jongens met veel kracht slaan, omdat ze weten hoe ze hun massa moeten inzetten.”
Roll with the punch
Als het gaat om iemand knock-out slaan met een stoot, “gaat het minder om de kracht van de klap dan om het hoofd in het rond te laten draaien, op een roterende manier,” zei Bir.
De schuifkrachten van een klap die het hoofd naar achteren doet draaien, zet neuronen onder druk, en de hersenen worden uitgeschakeld als beschermende reactie. Bij een klap waarbij het hoofd in één seconde van 0 naar 43.000 omwentelingen per minuut gaat, is de kans 25 procent dat iemand bewusteloos raakt.
“Daarom zie je boksers nekspieren opbouwen – de gedachte is dat je zo’n beweging dan kunt voorkomen,” legde Bir uit. “
Het gaat er ook om dat je op de klap anticipeert – degenen die je overvallen, kunnen een groter probleem zijn.”
Iemand de wind uit de zeilen slaan heeft ook minder te maken met kracht “dan met de impact die precies goed is om het te laten gebeuren,” zei Bir. Als het gebeurt, wordt de lucht niet letterlijk uit de longen geperst, maar is het een kwestie van het middenrif – het spierblad onder de longen – te laten verkrampen.
“Een klap kan ervoor zorgen dat je middenrif tijdelijk op slot gaat – het is een soort kramp, en dus is het moeilijk voor je om adem te halen,” legde ze uit.
In een gevecht
Het kan moeilijk zijn om te bestuderen hoeveel schade iemand echt kan geven of nemen.
“We proberen zo goed als we kunnen atleten in hun eigen omgeving te bestuderen, dus om het zo te zeggen, hoe meer tijd in de ring, of tijdens gevechten of gevechten hoe beter – dat is wanneer ze echt vechten om hun piekpotentieel,” zei Bir. “Het kan moeilijk zijn om apparatuur in die omgeving te integreren om ze te meten, omdat je hun normale functioneren niet wilt verstoren, zoals sensoren die het beschermende effect van hun handschoenen zouden kunnen verminderen. Het mooie is dat de technologie zich ontwikkelt en steeds kleiner en draadloos wordt, zodat ze niet in de weg zit van wat mensen aan het doen zijn.”
De gegevens die Bir en haar collega’s zouden kunnen verzamelen, zouden levens kunnen helpen redden.
“We grappen dat als iemand bereid is een klap op zijn hoofd te krijgen, we dat zouden moeten meten,” legde ze uit. “Als we weten wat de oorzaak van een verwonding is, kun je eenvoudige dingen doen, zoals betere beschermende kleding ontwikkelen en fietshelmen ontwerpen voor bijvoorbeeld 7-jarigen: De geschiedenis van menselijke agressie
Recent nieuws