#640 【F = ma】ニュートンの第二法則(運動方程式)をスポーツ動作の分析に使うときの注意点

 

Jose francisco morales 642767 unsplash

 

先日、以下のようなツイートを目にしました。

このツイートが言及している元のツイートが現在は見れない状態になっているので、大元のネット記事のリンクを貼っておきます。

ダルビッシュ、大谷も実践。ピッチャーが体重を増やすメリットとデメリット

 

私は基本的に中丸ですさんの意見に賛成で、「物理を理解していないと、トレーニングの方向性も間違ってしまいかねないな〜、怖いな〜」と個人的に感じました。

そこで、今日はニュートンの第二法則(運動方程式)についておさらいしてみたいと思います。

 

 

 

【F = ma】ニュートンの第二法則(運動方程式)

ニュートンの第二法則(運動方程式)として知られる「F = ma」という式があります。

ここで「F」はForceの頭文字で「力」、「m」はmassの頭文字で「質量」、「a」はaccelerationの頭文字で「加速度」を指しています。

つまり、「F = ma」という式は、「質量mの物体に力Fを加えた場合、加速度aが生じる」ことを説明しています。

冒頭に紹介したツイートでも説明されているとおり、「力が原因で、加速度が結果」です。逆ではありません。

 

しかし、大元のネット記事においては、野球のピッチャーが体重を増やすことのメリットの説明として

F=ma、つまり【力=質量×加速度】なのです。 要するに、力は、体重と加速度で決まるということ。 

という記述があります。

これは完全に「逆」です。間違いです。

体重と加速度が力を決める(発生させる)わけではありません。

仮に、体重と加速度が力を決めるのであれば、ウエイトベストとかアンクルウエイトとかリストウエイトみたいなのを着けて身体を重くしたら、それだけで筋力UPしちゃうことになっちゃいます(そんなわけない!)。

 

同様に

力=質量×加速度とあるように、力は質量と加速度の掛け算です。 だから、体重が増えたとしても加速度が落ちれば、合計の力は増えない、減ってしまうこともあるのです。 

という記述もあります。

仮に、体重が増えて加速度が低下したとしても、それと力が増えないとか減るとかは関係ありません。

力は結果ではなく原因なんですから。

やはり、F = maの理解が完全に逆ですね。

たとえば「力が増えても、質量がそれ以上に増えてしまうと、結果として加速度は低下してしまう」というお話であれば納得できるのですが。

 

また、そもそも「F = ma」と言った場合、mという質量をもった物体に対してFという力を加えたら、その物体にaという加速度が生じることを意味しています。

つまり、Fもmもaも「同一の物体」について言及しているのです。※コレ重要です。

 

で、野球のピッチャーが体重を増やすべきかどうかの議論においては、最終的には「ボールの(初)速度」のUPに繋がるのかどうかが議論の対象だと思うのです。

つまり、ここで焦点となるべき「物体」はボールのはずです。

そして、「ボールの速度を高めるためには、ボールに力を加えて加速させる必要がある」という議論の中で「F = ma」という式を使うのであれば、Fはボールに加えられた力、mはボールの質量、aはボールの加速度であるはずです。

にもかかわらず、mにピッチャーの体重を当てはめたりしているので、議論がゴチャゴチャになってわけがわからなくなっているのです。

スポーツにおいて「F = ma」という式を当てはめて考える場合は、対象としている「物体」が何なのかを確認しておくことが大切です。

 

 

まとめ

アスリートのトレーニングの方向性を決めるときに(例:ピッチャーが体重増加を目指すべきか)、物理の知識を使ってスポーツの動きを分析することは重要です。

これぞまさに「スポーツバイオメカニクス」です。

しかし、その物理をきちんと理解していないと、間違った分析結果をもとに、間違った方向にトレーニングを進めてしまうリスクがあります。

そうならないためにも、S&Cコーチも基礎的なスポーツバイオメカニクスの知識は身につけておいたほうがよいでしょう。

べつにスポーツバイオメカニクスの専門家を目指すわけではないので、本当に基礎的な部分だけで大丈夫だと思います。

 

 

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【編集後記】

GW10連休ですね。フリーランスの私には関係ないですが。それにしても、混み合う休日・祝日にお出かけするのは大変ですね。私はフリーランスなので、平日の空いているときにお出かけできるのがメリットだと感じています。しかし、娘が大きくなって学校に通いだしたら、学校の休みに合わせてお出かけしないといけなくなるんだろうな〜と考えると、今から憂鬱な気分になります。