ホームランから考える、ボールがはね返る力

ホームランの映像を見るとき、ボールの行方を追う前に、バットとぶつかった一瞬を想像してみてください。丸いボールは、その瞬間にも丸いままでしょうか。

9月3日の早朝特訓では、ホームランの話から、ボールの変形と「もとの形に戻ろうとする力」へ話がつながりました。スポーツのひと場面を、理科で習った言葉を使って説明してみる。今回の読み物は、その練習です。

当たった瞬間、何が起きている？

授業の06:40頃からは、ボールがバットに当たってへこみ、もとの形に戻る様子が取り上げられます。普段の速さでは見落としやすい変形も、力の働きを考える手がかりになります。

力には、物の形を変えたり、運動の様子を変えたりする働きがあります。打つ前と打った後のボールを比べると、進む向きや速さが変わっています。その間には、バットがボールを押す時間があります。

ボールの速さや向きは、バットに接触して力を受けている間に変わります。

編集制作の概念図。三つの段階を整理したもので、実際の変形量や時間の比率を表す図ではありません。

ばねとボールに共通すること

縮めたばねから手を離すと、ばねはもとの長さに戻ろうとします。変形した物がもとの形に戻ろうとする性質が「弾性」、そのときの力が「弾性力」です。授業では、この身近なばねのイメージを、ボールへつなげています。

ただし、ボールが自分だけの力で飛び出すと考えると、説明が足りません。バットとの接触中に受ける力によって、ボールの運動が変わります。ボールの変形と復元は、その接触の過程を考えるための一つの手がかりです。

「何が変形するのか」と「何が何を押しているのか」を分けて言ってみましょう。「ボールがへこむ」「バットがボールを押す」。短い二つの文にすると、物の性質と、物どうしの力の関係を混同しにくくなります。

大きくへこめば、必ず遠くへ飛ぶ？

ここは、授業を読む際に補っておきたい点です。変形が大きいという情報だけで、飛距離を決めることはできません。実際の衝突ではボールだけでなくバットの性質や、どこに当たるかも関わります。

たとえば、軟式ボールと金属バットを調べた研究では、衝突する速さやバットの硬さ、当たる位置によって、はね返りの性質が変わることが示されています。これは軟式球を対象にした研究で、プロ野球の硬式球の飛距離をそのまま説明する実験ではありません。神田芳文・鳴尾丈司「軟式野球ボールとバットの衝突シミュレーション」

授業のたとえを入口にしつつ、「よく変形するほど、どんな場合でもよく飛ぶ」という一つの決まりにはしない。この区別までできると、身近な現象を説明する言葉が正確になります。

見るだけで終わらせない、一つの問い

次にボールがはね返る映像を見たら、「形の変化」と「運動の変化」を一つずつ挙げてください。見えた事実と、そこから考えた仕組みも分けて話してみましょう。

中学受験理科｜ボールのはね返る高さ｜速さの比を二回掛ける理由もあわせて確認できます。