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 球技で、ピッチャーの投球を『球が重い』とか『球が軽い』とか言いますが__、球の“質量”は同じだと思います。
 “速度”とは別の観点で、どう違うんですか?  物理的に教えてください。

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A 回答 (7件)

(1)打ったときの感覚が重い、と(2)打った感覚は同じでもよく飛ぶ(軽い)とあまり飛ばない(重い)があるのでは。


(1)は先にライフルの弾の回転の話がありましたが、回転体の回転軸は簡単に動かない性質があります、2輪車が倒れずに走るのも同じ原理です、簡単に動かないものを動かそうとするとその分余分な力が必要。
(2)縦または横回転のボールは、バットに当たった瞬間ボールの回転エネルギーがボールの進行方向を変える力に変わるので(高速の横回転の物体が非常に遅い速度で障害物に当たれば、ほぼ真横に速度を上げて転がる)、わずかではあるがその分バットの力は飛距離の伸びにつながる。
現実の話では(1)と(2)を区別することなく使われています。
したがって、質量の重い、軽いではなく球の持っているエネルギーがどのように変化するかによって異なる感覚を表します。
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一般的なカーブなどを投げるときの回転とは別の回転もあります、ライフルと同様な回転です、ボールの軌道には影響しませんが、ボールにエネルギーを蓄える事ができます。

その分重くなります。
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 好きな話題なので、行っちゃいます。



 最初に言いますが、球が速ければ重いに決まってます。我々がプロの球を打ったら、2軍の内野手の投球だって重いですよ(その前にバットに当たらない^^)。それ以外の条件についての公式見解は、現在ないようですが、皆さんも仰っているように、球の回転は要因の一つと言われています。もう一つの大きな要因は、バットのどこに当たるか?、さらに重み測定器が「人間」で、そこに感覚が影響する事もあると思います。

1.ミートの影響
 バットの芯を食った場合、バットはしなるので、ショックアブゾーバーのように働いてインパクト時間が伸び、手に伝わる平均衝撃力は小さくなって軽く感じます。「手に感触の残らない会心のホームラン」がそれです。芯をはずした場合、剛体でボールを叩くのに近づき、手にビリビリ来ます。重いです。
 バットの芯に当てやすいかどうかは、球種によりますが、まずこれに回転が関係します。

2.球種の影響
 軌道の予測しやすいストレート系は、一般に高回転です。余り回転しない代表はフォークやナックルで、これらは軌道が読みにくいです(だから使える)。ストレート系は高速でミートしやすく、フォークは低速でミートしにくい(と言っても、もと横浜の佐々木のフォークは130kmでしたが・・・)となります。1.を考慮すれば、

  速いけど軽い/遅いけど重い  (1)

となりそうです。昭和の怪物、もと巨人の江川卓の欠点は「一発病」で、速くて高回転の球を投げてました。彼は典型的な速球派です。

3.リストの影響
 自分でバットを振ってみるとわかりますが、インパクトの瞬間に瞬間的に手首(リスト)を捻って、バットを回転させてます。これにより打球に、回転力と角度を付加するわけですが、これはボールの回転に対抗するものですから、当然「重い/軽い」の感覚が生まれます。しかし、どうしてそう感じるのか?はわかっていません。
 古くは、もと南海の野村克也(現ボヤキのノムさん)の手首の使い方は天下一品と言われていました。この人のサヨナラホームラン数には、長島さんや王さんさえ及ばず、現在も破られていません。もと阪急の往年の門田や、もと阪神の掛布もそうでした。現在、球界最強のリストと言われているのは、巨人の小笠原です。
 この人達の打球は、確かによく飛びます。そして、こういう名人達が口を揃えて、(1)を言う訳です。素人としては、信じるしかありません^^。

4.回転自体の影響
 高回転のストレート(典型的にはオーバースローの縦回転)は、球が浮くと言われます。これは錯覚ですが(ライズボールは、ソフトボールにしかない)、目で見てそれくらいの影響はあります。実際に回転しないボールより、回転するボールの方が重力による落下は小さい事は、検証されています。
 バットに打ち返されたボールは、インパクトの前後で逆向きに回転します。しかも飛ぶ方向も逆です。よって回転するボールの方が、より飛んでいく傾向にあります。
 重いフォークで有名だった野茂英雄ですが、ストレートさえ余り回転しなかったと言われています(比較の問題ですけどね^^)。野茂は間違いなく速球派投手で、しかも打っても思ったほど飛ばない事になります。江川と逆です。
 で、みんな言う訳です。「野茂はストレートも重い」と。ますます(1)から、球の「重い/軽いはあるのではないか?」という事になりますが、これは感覚的なものかも知れませんね。


 以下、余談です。

5.謎の魔球?:気の乗った球
 もと巨人の堀内が解説者として良く言ってた事に、「気の乗った球」というのがあります。
 さして速くもなく、切れが良い訳でもなく、コースは絶妙でもなく、バカみたいに変化するわけでもないのに、・・・なぜかバッターは必ず打ち損じる・・・。これが「気の乗った球」です。「偶然だ!」という意見は当然あると思いますが、そうではない気がするのです。
 何故なら、「気の乗った球」が投げられた瞬間に、観ている方も、体に思わず「ぐっ」と力が入り、バッターは必ず打ち損じるからです。そして昔であれば解説者の堀内さんが必ず、「今のは気の乗った球だった」と言うからです。
 開幕新人10数連勝した堀内自身や300勝投手の金田が、往年はそういう球を投げていました。堀内の球は決して速くはありません。現在では、日ハムのダルビッシュがそういう球を時々投げます(金田もダルビッシュも、たま速いですけどね・・・^^)。もう少し近いところでは、もと巨人の宮本です。
 ただし宮本は、4,5点とられて真っ青にならないと「気の乗った球」を投げれませんでしたが、そのまま9回まで完投するのもしばしばでした(勝敗は五分五分です)。自分はこの、真っ青になった宮本が好きで、「宮本こそ巨人のエースだ!」と言って、周囲のひんしゅくを買っていました。当時は、桑田も槙原も斉藤もいましたからね^^。

 ・・・でも、これは謎の魔球です!^^。

 思うに、「高速チェンジアップ?」ってときどき考えます。なんか矛盾してますが、余談は、ご愛嬌という事で・・・^^。
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スポーツのことは殆ど知らないのですが、意図した方向に適切な速度で打ち返そうとした場合に、大きな力積が必要な場合を「重い」、小さな力積で簡単に意図した方向に打ち返せるものを「軽い」と表現するのではないでしょうか。

結果的にはボールの回転の向きや回転速度になるのだろうと思いますが。
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#1 速度は関係なんですね



回転の影響が強いです

あとは角度
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良く「軽い玉」は回転がかかっていて、「重い玉」は回転がかかっていないと言いますけどね。


普通にストレートを投げるとスライス気味の回転になりますので、当たった時にボールがフライになりやすく、遠くに飛ぶのかと思います。
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エネルギーは、速度の二乗に比例する



『球が重い』=衝撃が大きい=エネルギーが大きい

質量が一定ならエネルギーは、速度の二乗に比例する訳ですから

野球で言えば、球のスピードが2倍になれば、キャッチャーが受ける衝撃は、2x2で4倍になります

つまり、球速が早いほど『球が重い』となる訳です

この回答への補足

 追加質問>>
  すると、『球が重い』とは、つまりは速度由来なのでしょうか?

 * 早いけれど軽い ;; ということは無いのでしょうか?

補足日時:2011/05/19 09:43
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Q物理学では、重い物質は速く落下するのではないのです

物理学では、重い物質は速く落下するのではないのですか❓

Aベストアンサー

>物理学では、重い物質は速く落下するのではないのですか?

 条件次第では、そうなります。むしろ、経験的な事実としてはそういう例を数多く見ますし(鳥の羽根より石のほうが速く落ちる等)、それゆえ昔の人も重い物のほうが速く落ちる性質があると考えた。そのことに間違はありません。物理学もそういう事実が無いなどとは、口が裂けても言えません(事実を説明できない理論など無用の長物)。

 ただ、重いものほど速く落ちるということを、どう見ているかが違っているのです。(素朴な)還元主義とも言われるのですが、もし要素別に分けられるなら分けてみて、一つ一つをしっかり理解しておいて、もう一度元の現象に組み立て直してみるのです。

 考えやすくするため、無風状態だとして、物が落ちるとします。空気中ですから、物は風を受けることになることは容易に分かります(手を振っても風を感じたりしますし)。そして、風を受けるということは力を受けるということになります。

 一方、物を計りに乗せると重さを示します。バネに乗せればバネが縮むわけですね。じっとしていれば、下向きに力を受けている。物が落ちるというのは、この力のせいだと考えられます。重力ですね。

 重力による下向きの力と、落ちる速度のために風による力の二つが落下現象に影響している、と考えるのが物理学です。単に「重いと速く落ちる」としてしまわない。分けられるようなら、分けて考えてみる。

 そうして、「空気の影響が無視できるなら重さに関わらず落ちる速さは同じ」と「風の力は大きいほど強い」ということを足し合わせたて考えます。そのとき「重いほど慣性のの影響が大きく、風の抵抗で速度を減じにくい」ということも考慮します。

 重さは落下速度に関係しないということがよく言われますが、それは「空気の影響が無視できるなら」ということなのです。ガリレイのピサの斜塔の実験(実は他の人が行ったらしい)では、大きさが同じで明らかに重さが違う金属球と木の球を落として、ほぼ同じ速度になると確認されています。木の球は金属球より軽いものの、空気抵抗の影響を極めて小さくできるほどに充分な重さがあったようです。

 それ以前に、ガリレイは「重いほど速く落ちる」に疑問を持ったとされています。軽い物と重い物があり、同時に落とせば重い物が速く落ちるというのが絶対的な事実だとする。では、軽い物と重い物とを紐で結び付ければどうなるか。軽い物が遅いために重い物が速く落ちようとするのを邪魔して、全体では速度が落ちるのか。しかし、結び付けたということは一つの物体になったとも考えられ、二つ合わせてもっと重いのだから、もっと速く落ちるともいえてしまう。どうも、おかしい。

 確かにおかしいんですね。「重いものほど速く落ちる」という単純な考え方では説明できてない、何らかの法則があるはず。それを確かめて行くうち、空気抵抗と重力を分けて考えることができたわけです。ガリレイが行ったのは、斜面をいろいろな重さの球を転がすことでした。それなら、ゆっくりなので速さの変化まで確かめられます。彼は、空気抵抗の影響を事実上無くせば、落下距離が落下時間の2乗に比例することなどを見出しています(そのことから、速さが落下時間に比例して増大することも分かる)。そのことをきちんと数式化できたのがニュートンです。

>物理学では、重い物質は速く落下するのではないのですか?

 条件次第では、そうなります。むしろ、経験的な事実としてはそういう例を数多く見ますし(鳥の羽根より石のほうが速く落ちる等)、それゆえ昔の人も重い物のほうが速く落ちる性質があると考えた。そのことに間違はありません。物理学もそういう事実が無いなどとは、口が裂けても言えません(事実を説明できない理論など無用の長物)。

 ただ、重いものほど速く落ちるということを、どう見ているかが違っているのです。(素朴な)還元主義とも言われ...続きを読む

Qピッチャーのボールの速度と打球の飛距離について

私は理論物理系大学院生なのですが、院生のくせにそんなことも分からないのかといわず教えてください。

小学生のころに野球の本を読むと、投手の球速が速ければ速いほど打った打球は速くなると書いてありました。
原理は壁にボールを速く投げつけるほど返ってくる球速が速くなるのと同じだそうです。
確かに小学生の時はその説明で納得していたのですが、物理を学ぶにつれその説明に疑問を抱くようになりました。(力学に関しては高校物理に毛がはえたような知識しかありませんが…)

運動量保存則の観点から考えると、投げられたボールと打つ打球の方向は正反対なので速ければ速いほど飛距離は短くなるのでは?と思うのですが…。
勿論バットは人の腕とつながっているので単純に保存則が成り立つとは思えないですが、少なくとも速いボールを打つことが打球の速さにつながるとは思えないのです。
それに試合前のフリー打撃の時に強打者は遅いボールを軽々とスタンドに運んでいるのを見るとますます、投げられたボールの速さと飛距離の関係に疑問を感じます。


この質問を一度助手の先生に質問したことがあったのですが、非常にあいまいな説明で、本人もあまりよく分かっていないようでした。
どなたか、明確な回答をよろしくお願いします。

私は理論物理系大学院生なのですが、院生のくせにそんなことも分からないのかといわず教えてください。

小学生のころに野球の本を読むと、投手の球速が速ければ速いほど打った打球は速くなると書いてありました。
原理は壁にボールを速く投げつけるほど返ってくる球速が速くなるのと同じだそうです。
確かに小学生の時はその説明で納得していたのですが、物理を学ぶにつれその説明に疑問を抱くようになりました。(力学に関しては高校物理に毛がはえたような知識しかありませんが…)

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Aベストアンサー

硬式野球もやった事がなく,流体力学もほぼ0に等しい知識しか持っていないので,
これ以上絞っても私からは何もでてきませんが,
No.14 までの私の回答で怪しいと思われるところを書いておきます.

まずは,ボールの回転等は一切考慮していません.ということで,
空気抵抗の大きさについては私が挙げた数値自体がずれている可能性も大きいですが,
> 150km/h以上のストレートが7km/hの速度の減少ですんでいることから、
> 空気抵抗を多めに見積もっていることになりますね。
これもその影響かもしれませんね.

次に,おそらく飛距離の'差'についての影響が最も大きいと思われる
 MV' - MV = -fΔt + FΔt
の式の右辺です.
f,F,Δt とも実際にどうなっているのかさっぱりわからない状況です.
ここは実験をする以外に方法がないのかもしれません.

> 145km/hと150km/hのボールを打つことで
> どれだけの飛距離に差が出るというのでしょうか?
実は,145[km/h] と 150[km/h] くらいの差だと,
今のモデルでもあまり飛距離差はないのです.
この程度の球速の差なので反発係数の変化は 0 ,
それから「150km/h以上のストレートが7km/hの速度の減少ですんでいる」を考慮して
パラメータを少しいじって計算した結果を書くと
 球速の差Δv[km/h]:2.0 4.0 6.0 8.0 10
 飛距離差Δx[m]:0.60 1.0 1.6 2.2 2.7
といった感じです.
球速が 10[km/h] 変わっても 3[m] 以下の変化なので,
これは毎回のスイングや当たり所,バッターの調子等の
誤差に埋もれてしまうと思います.
ただ,球速を 0~150[km/h] と大きく変化させると
今のモデルでは 23[m] 前後の飛距離差が出てしまいます.

今まで考えてみての感想としては,Δv が 10[km/h] 程度のときは
FΔt = const. がそれなりによい近似になっており,このモデルも捨てたものではない.
Δv > 100[km/h] などという大きな変化になると,
FΔt = const. の近似が破綻しこのモデルは使えない,
といったところでしょうか.


おそらく,私が思いつくところはもう他にはなさそうなので,
質問者さんがこの問題を考える上で,私の今までの回答が参考になれば幸いです.

硬式野球もやった事がなく,流体力学もほぼ0に等しい知識しか持っていないので,
これ以上絞っても私からは何もでてきませんが,
No.14 までの私の回答で怪しいと思われるところを書いておきます.

まずは,ボールの回転等は一切考慮していません.ということで,
空気抵抗の大きさについては私が挙げた数値自体がずれている可能性も大きいですが,
> 150km/h以上のストレートが7km/hの速度の減少ですんでいることから、
> 空気抵抗を多めに見積もっていることになりますね。
これもその影響かもしれませ...続きを読む

Q球質が軽い(重い)とは?

 よく、「このピッチャーの球質は、軽い(重い)とかいうのを聞きますが、どういうことなのでしょうか?
 過去問検索してみたら、
http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=110512
というのを、見つけましたが、今一つ、分かりませんでしたので、質問します。

Aベストアンサー

ボールを投げる時に、ボールに与えられるのは、「初速」と「回転速度」、「回転方向」だけですね。回転方向は変化の方向を決めますので除外すると、初速と回転速度です。

「重い球」というのは、初速が大きく、回転速度が小さい球、と考えればよろしいと思います。

初速も回転速度も大きいのは「キレのある球」ですね。

初速が小さいと、回転数の影響は小さくなりますので、「遅い球」で分類すればいいと思います。

たまに、解説者が「このピッチャーは重くてキレのある球を投げる」と言っていますが、科学的にはナンセンスだと思います。


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