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physics

フォークボールが落ちる謎をスパコンで解明! バックスピンで上がるはずが逆に下がる「魔球」の物理法則

2021.03.24 Wednesday
フォークボールの落ちる謎をスパコンで解明 https://www.kyushu-u.ac.jp/f/43005/21_03_23_02.pdf

フォークボールが落ちる理由が解明されました。

3月23日に東京工業大学が発表した内容によると、野球選手が投げるフォークボールが重力による影響を超えて大きく超えて落下する理由が判明したとのこと。

鍵となったのは、意外にもボール表面の「縫い目」の存在でした。

フォークボールがバックスピンで落ちる理由が解明!

バックスピンで飛翔するフォークボールと空気の流れ
バックスピンで飛翔するフォークボールと空気の流れ / Credit:東京工業大学

ほとんどの野球投手は上から振り下ろすようにボールを投げるため、ボールには上の動画のようにバックスピン(後ろ向き回転)がかかります。

しかしバックスピンで飛翔する球は通常ならば揚力が発生し、下に落ちる速度はむしろ遅くならなければなりません。

サバイバルゲームが好きな人ならば、ホップアップシステムというBB弾にバックスピンをかけることで射程距離を延ばす仕組みがあるのを御存知だと思います。

バックスピンする球体は上方向の揚力を得る
バックスピンする球体は上方向の揚力を得る / Credit:東京工業大学

バックスピンがかかった飛翔する球体は上の図のように、球体の上部分ではボールの回転方向が空気の流れを加速させ、空気分子がボールに上から下に向けて当たる確率を低下させます。

ですがボールの下側ではそのような空気圧の低下は起こりません。

結果として、バックスピンするボールは空気圧の差によって上側に向けて吸引される作用が発生し、ボールの落下速度が低下します。

バックスピンする球体が獲得する揚力と飛行機の翼が獲得する揚力は数学的に等しい
バックスピンする球体が獲得する揚力と飛行機の翼が獲得する揚力は数学的に等しい / Credit:CHAM

同じような仕組みは飛行機の翼にも用いられおり、これら空気圧差による物体の浮揚をマグヌス効果と言います。

しかしフォークボールは同じバックスピンであるにもかかわらず、上がるどころか落下速度が無回転のものにくらべて大きくなります。

つまり、フォークボールは物理現象に反した「魔球」と呼ぶべき存在だったのです。

ですが今回、自称野球発祥の地アメリカを抑えて、日本の研究者たちにより、魔球フォークボールの秘密が解き明かされました。

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