このレポートは、かたつむりNo.320[2008(平成20)11.16]に掲載されました

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錦織選手の活躍にホレボレ！ テニスで学ぶ力と運動の科学（１）

−　ラケットからボールに加える力の３要素　−

運営委員　高　木　茂　行

■図１ ■図２ 　テニスの全米オープンが８月から９月にかけて行われた。 全米オープンは１年間に４回行われる世界トップレベルの試合の一つで、サッカーでいうワールドカップのようなもの。 この大会に日本の錦織（ニシコリ）選手が出場し、４回戦まで勝ち進みベスト16入りを果した。 ５回戦で敗れベスト８進出は逃したものの、日本人としては1937年以降、71年振りの快挙だ1)。 若干19才の錦織選手の活躍には胸が躍る。 　錦織選手のレベルは無理だけれど、テニスをやっている誰もが少しでも上手くなりたいと願っている。 そこで僕ら科学少年団としては、テニスを科学して上手くなることを考えよう。 テニスは基本的には、ラケットにボールを当てて相手のコートにボールを返すスポーツ（図１、２）で、 これに役立つのが力や運動に関する科学だ。今回のかたつむりでは３回にわたってテニスをモチーフに、 力、運動、エネルギーを取り上げる。 ■図３ 　１回目はテニスの中では動作が単純なボレーで、力の３要素について調べる。 ボレーはネットの近くに立って、ラケットにボールを当てて相手のコートに打ち返す技術（図３、４）。 テニスでは、コートの後ろに立って１回バウンドさせてボールを打ち返すストロークと、 ネットの近くに立ってバウンドなしで直接ボールを打ち返すボレーが基本プレーだ。 　ボレーでは、どちらにラケットを向けるかでボールの飛ぶ方向が決まる。 また、どのくらいの勢いでラケットに当てるかでボールの速度が決まる。 さらに、ラケットのどこに当てるかで飛び方が変わってくる。 ラケットの中央のネット部分（ガット）に当てれば良く飛ぶし、 端の枠（フレーム）に当たれば中央ほどの飛びは期待できない（図２）。 飛ぶ方向を決めるが�@力の向き、飛ぶ勢いを決めるのが�A力の大きさ、当たる場所が�B力の作用点である。 �@、�A、�Bを合せて力の３要素という。科学で力というのは『２つの対象で影響を及ぼしあう作用がある時、 その作用を力という。』で2),3)、テニスではラケットがボールに影響を及ぼすのが力である。 　力は目に見えないので、そのままではわかりづらい。そこで、図５のように力の３要素を矢印で表現する4)。 　矢印の向きが�@の力の向き、矢印の大きさが�Aの力の大きさ、ラケットと矢印が接している位置が�Bの力の作用点という具合だ。 ボールを飛ばす方向が変わった時は（ａ）のように矢印の方向が変わり、打つ力を大きくした時は（ｂ）のように矢印を大きくする。 ボールが上手く当たらずラケットの枠に当たったときには（ｃ）のように矢印の位置を変えればよい。 ■図４ ■図５ 　力の３要素というと難しい科学のような気がするけど、テニスのラケットとボールを思い出せばよい。 野球が好きな団員はバントの時のバットとボール、サッカーが好きな団員はボールとそれを蹴る足をイメージすればよい。 力を表す矢印はベクトルという名前で呼ばれ、高校の時に数学的な扱いを習い、大学ではベクトルを使った力学を学ぶ。 力を表す大切な考えだ。さて、次回はテニスについてもう少し説明し、ボールの動き（運動）について考える。 （続く） 参考文献 １）http://ja.wikipedia.org/wiki/： 　フリー百科事典『ウィキペディア』，錦織圭 ２）http://ja.wikipedia.org/wiki/： 　フリー百科事典『ウィキペディア』，力 ３）志村史夫：いやでも物理が面白くなる，ブルーバックス，講談社，149〜152（2001） ４）北村俊樹：高校物理の基本と仕組み，秀和システム，40〜44（2004）

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