オリンピックにはたくさんの球技がありますが、なぜこれが一番速いのでしょうか？

パリオリンピックを見ましたか？

球技はオリンピックのハイライトです。

試合を観ながらこんなことを考えたことはありませんか？

多くの球技では

どのボールのスピードが一番速いでしょうか?

どのボールが一番遠くまで飛ぶでしょうか？

これがボールスピードの「王様」？

すべての球技では、手、足、バット、ラケットでボールを打つ必要があり、ボールの大きさ、形、重さの違いによって速度や軌道が異なります。

そこで質問なのですが、これらの球技の中で、どのボールが一番速いのでしょうか?エキサイティングなサッカー、汗だくになるテニス、それとも軌道が見えないほど速い卓球でしょうか?

答えは実は、ボールに一番似ていないバドミントンです！

現在ギネスに公式認定されているバドミントンの最速記録は、デンマークの選手コリングの記録です。 2017年1月10日、インド・スーパーバドミントンリーグの公式試合で、コールディング選手は時速426km（秒速約118m）のスマッシュを打った。それはどういう意味ですか？この記録におけるバドミントンの最高速度は、「復興号」電車の最高運行速度（時速400キロ）よりも速い。

画像出典: 球技の物理学

各種球技の最高速度

バドミントンはなぜあんなに速く飛ぶのでしょうか？理由は実は複雑ではありません。これは主に、バドミントンは比較的軽く（重さはわずか 5 グラム）、ラケットの長さも十分（680 mm 以下）であるためです。

画像出典: Annu. Rev. 流体メカ

サイズ、重量、速度など、さまざまなボールの基本パラメータ

空中での球体の動きは、空気抵抗と重力のみの影響を受けることが多く、その速度は徐々に低下するだけです（バスケットボールなどの例外があります）。可能な限り最速のスピードを達成するには、ボールがアスリートの接触から離れた瞬間に最大の加速を達成する必要があります。テニスボールやサッカーボールなどの球体に比べると、バドミントンは非常に軽いので、同じ力をかけるとより大きな加速が生じます。

画像出典: 球技の物理学

ゴルフとバドミントンのスイング

最も「飛ぶ」ボール - ゴルフ

ゴルフボールは最も遠くまで飛ぶボールで、一回のショットで200メートル以上飛ぶこともあります。標準的なゴルフコースは通常18ホールあり、全長は6,002～6,400メートル、面積は50～75ヘクタール（1ヘクタール＝10,000平方メートル）です。実際のサイズはコースの地形によって異なります。

それだけでなく、ゴルフは地球を越えて、初の恒星間球技にもなりました。 1971 年 2 月 6 日、アポロ 14 号の宇宙飛行士アラン シェパードが月面でクラブを振ってゴルフボールを打ち、月面でゴルフをプレーした最初の、そして現在のところ唯一の人物となりました。

画像出典: 月面でゴルフをするNASAの宇宙飛行士アレン

ゴルフボールには驚くべき現象があります。ゴルフボールが滑らかであればあるほど、より遠くまで飛ぶのです。

私たちは皆、球体が最も完璧な形だと信じています。表面が滑らかであればあるほど、飛行中に球体と大気の間の摩擦が少なくなります。同じ力で、より遠くまで飛ぶはずです。しかし、ゴルフの場合はそうではありません。

画像出典: 「ゴルフの50年」ゴルフの進化

茅根海教授の著書『流体運動の不思議な科学』には、次のような統計があります。同じ条件下では、ディンプルで覆われたゴルフボールは飛行中に滑らかなボールの半分の抵抗しか受けませんが、飛行距離は滑らかなボールの5倍です。物体が流体中を移動する際に、前後の圧力差によって生じる抵抗を「形状抵抗」といいます。現代の原子力潜水艦は、形状抵抗を減らすために「涙滴」型を採用しています。

画像出典: 中国科学普及協会

上図に示すように、上部の垂直プレートは、その背後の「低圧領域」が最も大きいため、形状抵抗が最も大きくなります。 2 番目の球体の低圧領域は、形状抵抗が最も小さい底部の涙滴型になるまで縮小されます。流体力学の実験により、滑らかなボールはディンプルで覆われたボールよりも低圧領域が小さいことがわかりました。ボールにある無数のディンプルは、空気をボールの表面近くに保つのに役立ち、これにより、スムーズな空気の流れがボールの表面に沿って、分離する前にさらに後ろの位置まで広がります。

画像提供：航空宇宙エンジニアのジェフリー・A・スコット

最も人気のある球技 - サッカー

影響力、参加者数、イベントの人気のいずれの点でも、サッカーは間違いなく世界一のスポーツです。しかし、今日はボールのスピードと体の抵抗の問題について話しているのだから、縫い目がボールの軌道に与える影響についても見てみましょう。

ジャブラニ サッカーボールは、2010 年南アフリカワールドカップ決勝戦用に設計された新しいサッカーボールであり、近年のワールドカップで最も批判されているサッカーボールでもあります。最初に発売されたとき、メーカーは、ボールの製造にたった8 枚の皮しか使用せず、内側のライナーを完全に覆っており、史上最も丸いフットボールであると宣伝しました。

しかし、このボールはゴールキーパーにとって「悪夢」だ。空気力学者のメータ博士は、「粗さの大きさによって、『バタフライボール効果』が発生する最適な臨界速度が決まる」と提唱しました。

バタフライボールの軌道

バタフライボールは、ほとんど回転せずに空中を飛ぶボールであり、その飛行は予測不可能で、ゴールキーパーが判断するのが困難です。バタフライボールの原理は、ボールの表面に継ぎ目があることです。飛行中、空気の流れが継ぎ目を通過すると、さらに乱気流が発生します。左右の非対称性により、乱流によってボールの側面の偏向力が増大します。航跡は左右に揺れ、飛行は羽ばたく蝶のように不規則になります。

通常のフットボールは、通常 32 個の素材を縫い合わせて作られています。ステッチの合計の長さと深さによって、フットボールの滑らかさが決まります。ステッチの数が多いほど、粗くなります。従来のフットボールは、通常、時速 48 キロメートルの速度で最大の「バタフライボール効果」を生み出します。

セレブレーション フットボールは、縫い目全体の長さが非常に短いため、当時最も滑らかなフットボールとなりました。空気力学的テストの結果、セレブレーション フットボールはボール速度が時速 80 ～ 88 キロメートルのときに最大のバタフライ ボール効果を生み出すことが分かりました。時速 80 キロメートル前後の速度は、まさにシュートやフリーキックの典型的なボール速度です。