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■ボールが変化する仕組み
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■魔球
僕が幼少の頃は、野球アニメが全盛期でした。「巨人の星」「侍ジャイア ンツ」「ドカベン」「野球狂の歌」etc これらのアニメに共通するのは 「魔球」です。「大リーグボール」「えび投げハイジャンプ」に「分身魔球」など、友達とよく真似したものです。アメリカから野球と言うスポー ツが日本に輸入された頃、今で言うカーブは「魔球」とされていたそうで す。投げたボールが途中で曲がるなんて信じられなかったわけです。 いまでは、カーブはおろか、スライダーやフォークボールなど、ボールは変化するのは常識で、いかに曲げるかが重要になっています。 バレーボールの世界でも、主にサーブのとき変化 球を用います。ソフトバレーではスパイクに用いたりもします。野球ではいかに打ちにくくするか、バレーではいかにレシーブを難しくするかとい う問題の解決方法として変化球が生み出されました。

■なぜ曲がる?
ボールがなぜカーブするのか?と考えたとき、まず、ボールの回転が頭 に浮かびます。確かにそのとおり、回転を与えた方向にボールは曲がっていきます。では、なぜ回転を与えるとボールは曲がるのでしょうか?ま た、フローターなどの無回転サーブはなぜゆれて落ちるのでしょうか?

■ボールに働く力
サーブで空中に放たれたボールには、2つの力が加わります。ひとつは重力で、もうひとつは気圧です。ボールが空中で曲がることに大きく関係しているのは、後者「気圧」です。直径21センチのボールの表面積は、約1385平方センチメートルなので、これを平地の大気圧で換算すると、なんと、 1.3トンの重さがボールに加わっているのです。でも、この力はボールの四方八方あらゆる方向から同じ力が加わっているため、実際には力 を相殺してプラスマイナスゼロになっています。この安定した状態では ボールは変化しません。例えばボールの進行を後方から見て、右側の気圧と左側の気圧が同じなら、ボールは左右への変化はしないということです。しかし、何らかの方法でボールの左側だけの気圧を下げることが出来たらどうなるでしょう?この場合ボールは右側の高い気圧によって左側の低い気圧のほうへ押し流されます。そして、ボール周辺の気圧をコントロールするカギを握っているのが「回転」なのです。

■ベルヌーイの定理・マグヌス効果
ボールの回転と周囲の圧力変化についてお話するとき、「ベルヌーイの定理」「マグヌス効果」は、避けて通れません。

で、ベルヌーイの定理って?

流体の運動に関係したエネルギー保存則のひとつ。 流体自身摩擦を無視できるとき、流体のもっている運動エネルギーと、位置のエネルギーと、静圧によってなされる仕事の総和は一定である。

分かりやすく言うと、流体(ここでは空気)が動き続けるとき、流体の速度が増せば増すほど、圧力は小さくなる、 ということです。

マグヌス効果とは?

流体の一様な流れの中に円柱や球体にスピンを与えておくと、流体には必ずある粘性によって流体が引きずられるため、流線の込み入ったところは流速が大きくなる

これも分かりやすくいいますと、ボールが回転しながら飛ぶとき、その回転に流体(空気)が引きずられるため、 引きずられた空気が流れ込む側の流体の速度は大きくなると言うことで す。

以上2つのことを頭にいれ、回転しながら飛ぶボールを上から見てみま しょう。(ここでは上から見て時計回りに回転し、画面左方に飛んでい るものとします)ボールの画面下側は、空気の流れに逆らって回転していて、 空気にも粘り気があるため、ボール表面の空気を引きずりながら、上側に送り込みます。これをマグヌス効果にあてはめると、空気を送りこまれた 上側の空気の速度が下側より速いということになります。またこの状態を ベルヌーイの定理に当てはめると、流れる空気の速い上側の圧力は遅い下側よりも低くなるといえます。それで、圧力の高い下側の空気がボール を上側へ押し出すため、ボールがカーブするのです。

■なぜゆれて落ちる?

フローター系の無回転サーブは、サーバー本人にも予測がつかない変化を するので、レシーバー泣かせですね。ゆれて落ちる変化にも空気が大きく 作用しています。無回転で飛ぶボールは空気を切り裂いて飛ぶのですが、 切り裂かれた空気はボールの表面を伝ってある地点でボールから離れてい きます。この地点を「はく離点」といいます。このはく離点でボールから 離れた空気はボールの後ろ側で渦上の乱流を発生させ圧力を下げる働きを します。サーブで打たれた無回転のボールは、圧力の低い後ろ側に引っ張 られ、推進力を失い突然落ちるのです。また、ボール後方で出来る空気 の渦は、(例えば上から見て)左右交互に発生します。これがゆれる正体で す。バレーボ―ルには縫い目があるので、はく離点が非対称になることが あります。このときボールは突然曲がります。

■おわりに
ジャンプサーブ全盛の時代を迎え、身長がない、力がないというプレー ヤーには肩身のせまい現在ですが、工夫次第では変化球サーブで得点を狙 うことも可能です。まったく同じフォームから数種類の変化をつけられれ ば、相手チームの脅威にもなりえるのではないでしょうか。




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