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zoom RSS サッカーのフリー・キックでは、どのぐらいのエネルギーが発揮されるの?

<<   作成日時 : 2017/07/04 07:53   >>

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★科学★
問題:サッカーのW杯予選もいよいよ最終盤に入ってきました。日本がロシアに行けるかどうか。あと2戦にかかっています。頑張ってほしいものです。
■サッカーにはさまざまな見せ場があります。ゴールを直接狙うフリー・キックもその1つです。今年から磐田で活躍する中村俊輔のフリー・キックは、ボールの速度、曲がり方、キーパーとの駆け引きなど、見ていてワクワクします。スコットランドで年間MVPに輝いたり、イタリアやスペインでも頑張るなど、海外で過ごした時間も長い選手です。それでもJリーグ最多、23本のフリー・キックでの得点を挙げています。
■いわゆる「曲げる」フリー・キックもあれば「ブレ球」のフリー・キックもあります。さらに大砲型のズドンというのもあります。速度で勝負というやつですね。では、上手な選手が弾丸シュートのフリー・キック、速度で勝負のフリー・キックを放つ場合、いったいどのぐらいのエネルギーが生まれ、消費されているのでしょうか。選択肢の中からいちばん近い値を選んでください。
[い]100Wの電球を5個点けるぐらい(0.5kW)
[ろ]100Wの電球を25個点けるぐらい(2.5 kW)
[は]100Wの電球を50個点けるぐらい(5 kW)
[に]100Wの電球を100個点けるぐらい(10 kW)
[ほ]100Wの電球を200個点けるぐらい(20 kW)
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[ほ]100Wの電球を200個点けるぐらい(20 kW)
説明:参考資料*1の「科学の宝箱」という書籍によれば、「100Wの電球200個を瞬間的に点けられる」と記されていました。証言しているのは、筑波大学体育系教授で同大学の蹴球部監督も務めていた浅井武(たけし)という先生です。
■次のような考え方で求められるそうです。静止したサッカー・ボールの運動エネルギーは0です。動いているときの運動エネルギーは(1/2)×m×v^2という計算式で表せるらしい。そういえばだいぶ昔にそんな式を教室で習った気がしますね。
■mは質量です。サッカー・ボールの規定は「試合開始時に410〜450g」とかなり幅があります。ここでは真ん中をとって430gとしましょう。ボールの速度は秒速30m(時速108km)としましょう。これで計算するとだいたい200J(ジュール)という値になるらしい。約100分の1秒のあいだに発揮されるそうです。200Jは約2万W、すなわち20 kWだそうです。
■普通、訓練を受けている人の場合で1kgの筋肉は250Wぐらいの力が発揮できるそうです。ところが選手1人の脚には片足だけでせいぜい10kgぐらいしか筋肉がないらしい。単純に計算すると2.5kWの力しか生まれません。
■ではどうやると20kWの力が生まれるのか。鞭(むち)のようにしならせるのがコツらしい。フリー・キックを蹴る足は股関節で胴体についています。太股(ふともも)は膝関節で脛(すね)につながり、さらに足首の関節で足の甲などにつながっています。これらの関節を連動させて鞭のようにしならせ、しかも蹴る瞬間には固くすれば、大きなエネルギーをサッカー・ボールに伝えることができるらしい。
■助走のエネルギーも役に立つようです。静止している球に向かって助走し、軸足を上手に使って蹴る足に運動エネルギーを流してやると弾丸フリー・キックが打てるらしい。ボールに接するのは靴紐の結び目があるあたりとのこと。ここがいちばん固く、力を伝えやすいようです。
■弾丸フリー・キックの例として、かつてJリーグにも在籍したブラジル代表、フッキ選手の得点場面をご覧下さい。鞭のようにしなっているでしょうか。
▼フッキの弾丸フリー・キック

◆参考*1:書籍「科学の宝箱」初版215〜222頁、TBSラジオ編、ISBN 978-4-06-218356-7、講談社

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