しなりと弾性力と

質問です。

例えば釣竿のようによくしなる棒Aと、
同じ重さで全くしならない硬い棒Bがあるとします。

時計の針で想像してください。
９時の位置から１時の位置まで同じ初速と加速度で
２本の棒を動かすとします。

棒Aは12時の位置で力を止めて、１２時〜１時の間は
棒のしなりで動かすとします。

棒Bはそのまま１時の位置まで動かし続けます。

この時、どちらの棒の方が１時の位置でエネルギーが
強いのでしょうか？


この質問、わかりにくいですが、意図は

「ゴルフのドライバーを打つ時の力の大きさを知りたい」

ということです。


ゴルフのドライバーは、プロはボールの手前で止めて
しなりを利用して打つ、と聞きました。

個人的になぜしならせるのか？と考えたところ、
ボールの手前まで持っていく時に慣性の法則で
逆のしなりが発生し、スライスしてしまうからだ、
と結論が出ました。

でももし、世の中にはないですが
全くしならないシャフトがあるとしたら、
手前で止めてしならせないほうがよく飛ぶのか？
と疑問に思ったからです。

手前で力を止めてしなりがある方が
ボールに対する力が大きくなるということは
あり得るのでしょうか？それとも、やはり力を
加え続けてボールに当てた方が力が強いのでしょうか？

同じ力の人が２本の棒を同じ力で振った時、
棒Aを少し手前で止めてしならせて物を叩く力aと
棒Bを全くしならせずに物を叩く力bでは
a>bになるような物質は存在しますか？

物理の基本的なことだと思いますが、
この辺全然知らないので教えてください。

質問者からの補足コメント

• 

  早速の回答ありがとうございます。
  
  ですが
  
  「そもそもの物理の法則として」
  12時の位置で止めた時に1時の位置で
  棒Bよりも早くなる、エネルギーが増す
  そういう物質は存在するのでしょうか？
  
  反発係数？が1を超える素材でシャフトを作れば、
  しならせた時スピードと威力が増すものが
  世の中に存在しているのか？をまず前提に
  教えて欲しいのです。
  
  
  力を止めると止まるのではなく等速運動になる、
  というのは空気との摩擦を考えなければという前提
  があるのであれば理解できます。

    補足日時：2017/03/22 01:23

No.4 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2017/03/22 09:16

No.1&2です。

＞「そもそもの物理の法則として」
＞12時の位置で止めた時に1時の位置で
＞棒Bよりも早くなる、エネルギーが増す
＞そういう物質は存在するのでしょうか？

「棒A」を「12時の位置で止める」ということは、その後は12時の位置を中心にして「11時←→1時」（あるいは「10時←→2時」）で往復運動する「振り子」のような運動になります。この場合の最高速度は「12時」の位置であって、「1時」の位置では「減速」していることになります（「11時←→1時」の場合は「止まる」）。

従って12時の位置で止めた時に、1時の位置で棒Bよりも早くなる、エネルギーが増すそういう物質は存在しません。棒Bのヘッドは、しなりの分だけ12時位置に到達するまで加速しますが、12時位置を過ぎたところから「減速」を始めます。

＞反発係数？が1を超える素材でシャフトを作れば、
＞しならせた時スピードと威力が増すものが
＞世の中に存在しているのか？をまず前提に
＞教えて欲しいのです。

「しなり」の力は、12時の位置を中心に、「11時方向に曲がっているときには、12時の方向（右向き）の力が働く」「1時方向に曲がっているときには、12時の方向（左向き）の力が働く」という、一種の「向心力」です。この「しなり」の大きさと「12時位置に向かおうとする力」の大きさとの関係が「ばね定数」であり、「反発係数？」というものに相当します。「ばね」が、伸ばしても縮めても、基準位置に戻ろうとするのと同じです。「ばね定数」（＝「反発係数？」）が大きいほど、ちょっとの曲がりで大きく戻ろうとします。
　この「ばね定数」（＝「反発係数？」）の大きい物質はいくらでも作れます。実際、「棒B」は「「ばね定数」（＝「反発係数？」）が無限大の大きさ」ということです。
　ただし、この力は「12時位置を基準に、左に曲がれば右向きの力、右に曲がれば左向きの力」という「12時位置（基準位置）への復元力」です。
　従って、「基準の12時位置」から離れた「1時の位置」では、「基準の12時位置」の速度に比べて減速しています。

＞力を止めると止まるのではなく等速運動になる、
＞というのは空気との摩擦を考えなければという前提
＞があるのであれば理解できます。

いいえ。「力を止めると止まる」というのが、むしろ「摩擦」や「空気の抵抗」があるからであって、自転車の「惰性走行」や「地球などの天体の運動」を考えればわかる通り、「力を加えれば加速・減速、力が働かなければ一定速度で運動（慣性運動）」します。
　これが「運動の第一法則」（慣性の法則）で、すべての運動の最も基本的なところです。
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/b2/51/5113ho …

No.6 回答者： yhr2 回答日時： 2017/03/22 09:31

No.4です。

もう一つ間違いが。

1つ目の説明の最後のところで、

「棒Bのヘッドは、しなりの分だけ12時位置に到達するまで加速しますが、12時位置を過ぎたところから「減速」を始めます。」

は「棒Aのヘッドは、～」ですね。「しなる」方の棒の話です。

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2017/03/22 09:27

No.4です。

最後の説明が、頓珍漢でしたね。「補足」内容をきちんと読んでいませんでした。

＞力を止めると止まるのではなく等速運動になる、
＞というのは空気との摩擦を考えなければという前提
＞があるのであれば理解できます。

「そのとおり」です。失礼しました。
ただし、ゴルフボールの飛ぶ速さや、自転車の惰性走行を考えれば分かる通り、「空気との摩擦」はそれほど大きくはありません。物理の教科書によくあるように、通常の運動であれば「空気の抵抗は無視する」としても、それほどの誤差はありません。

ゴルフのクラブが「12時の角度から1時の角度に移動する間」程度であれば、空気の抵抗は無視してもほとんど影響はありません。

No.3 回答者： chiha2525-- 回答日時： 2017/03/21 18:51

ゴルフか、やったことがないので想像ですが。

要は、いかにするのがヘッドスピードを最高速にできるか、ということでしょう。ここでのポイントは、腕の振りの最高速度は同じ（上限がある）というところです。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2017/03/21 15:52

No.1です。

No.1の「「フォローする腕の振り」（最高速度よりやや落ちる）」は間違いで、「「フォローする腕の振り」（最高速度を維持した等速運動）」と書くべきですね。

「力」が働かなくなったら、モノは「止まる」のではなく「等速運動する」ということなのです。

物理的に言えば、

・フォロースルーからインパクトの少し前までは、腕には「力」を加えて加速度運動している。
・インパクトの少し前からインパクトまでは、腕には「力」を加えずに「等速運動」をさせる。（力を加えないだけで、速度が落ちるわけではない）
・その間、「力」がなくなった分、シャフトの反発力が働き始め、ヘッドを加速する。
・インパクトの瞬間、「腕」の最高速度に、シャフトの反発力で加速されたヘッドの速度が加えられた速度でボールをたたく。この速度が最高になるように、上記の腕の動作を行う。

ということです。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2017/03/21 15:13

考え方を間違えています。

「しなり」は、手前で腕の動きをピタリと止めて「しなり」だけでボールにインパクトを与えるのではなく、腕の振りの「最高速度」を少し手前で出すことにより、「フォローする腕の振り」（最高速度よりやや落ちる）＋「腕の速度が落ちたことによるしなりの戻り速さ」の合算により、「インパクトの瞬間にボールに最高速度を与える」ものです。

時計の針で「12時」の位置で動きを止めたら、「1時」位置での速度なんてたかが知れたものです（ひょっとするとそこまで達しないうちに戻り始めるかも）。