科学で斬るスポーツ

2014年6月5日

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玉村 治 (たまむら・おさむ)

スポーツ科学ジャーナリスト、科学ジャーナリスト

小学校より野球をはじめ、大学では投手として活躍。スポーツを科学的に分析することを得意とし、バンクーバー、ロンドン五輪、ワールドカップサッカーなどで取材。

曲がりやすいブラズーカ

 フリーキック(FK)などのセットプレーや、コーナーキックなどボールにスピン(回転)をかけた時の曲がりやすさ、無回転キック時のぶれやすさはどうだろうか。

 曲がりやすさに関係するのは、回転しながら動く物体にかかるマグヌス力。マグヌス力とはどういうものか。回転するボールの上と下では空気の流れる速度に違いが生じる。速い流れは空気を薄くし、圧力が低くなる。そうすると圧力の高い方から低い方へ力がかかる。これがマグヌス力だ。弾道の軌道を研究したマグヌス氏の名前にちなんでいる。

図2 回転しながら動く物体に働くマグヌス力(落下する力)(『スポーツバイオメカニクス』(朝倉書店)より)
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 図2で説明すると、ボールの下部は、ボールの回転と空気の流れが一致するため空気は滑らかに速く流れ、圧力は低くなる。上部は圧力が高いため、下向きのマグナス力を得る。これによってボールは下向きに落下する力を受け、予想より早く弧を描きながら落ちていく。

 ブラズーカのマグヌス力はどうだろうか。山形大の瀬尾和哉教授は、回転するブラズーカ、ジャブラニなどの周囲の空気の流れを綿密に調べ、マグヌス力(係数)を計算した。

 瀬尾教授によると、ブラズーカは、通過したボールが下向きに流れやすく、作用と反作用の関係で、ボールそのものには上向きのマグヌス力が働く。

 一方で、ジャブラニは、ボールの背後の空気の流れは下向きにいくも、すぐに上向きに転じる。つまり渦を巻いているように乱れる。そのため、ボールはバックスピンがかかっているのに、下向きのマグヌス力が働く。

 瀬尾教授は「ブラズーカは、つなぎ合わせたパネルの枚数は少ないが、その分、接合面の総延長はジャブラニより長く、溝も深い。これによって空気は、ボールの表面から離れにくく、下向きの流れを引き起こす。下向きに偏向するため、ボールはその逆の方向にマグナス力を受ける。つまり、スピンをかけるとジャブラニより曲がりやすい」と説明する。

図3 回転しているボールを通過した流れは下向きに偏向する。ブラズーカ(左)の方がジャブラニよりも強く下向きになる。そのため、ブラズーカの方がマグヌス力(矢印)は大きく、曲がりやすい(浮きやすい)(瀬尾教授提供)
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