完璧なフットボールスパイラルを投げることは科学の偉業である

スーパーボウル LVII の時期がやってきました。今年はフィラデルフィア イーグルスがカンザス シティ チーフスとチャンピオンシップのタイトルをかけて対決します。チーフスは 4 年ぶり 3 度目の決勝戦に臨みますが、イーグルスはクォーターバックのジェイレン ハーツが率いる強力で安定した攻撃ラインをシーズンを通して維持しているため、賭け金はわずかにイーグルスに有利です。しかし、クォーターバックのパトリック マホームズが 1 週間以上前のシンシナティ ベンガルズ戦で負った足首の捻挫から完全に回復すれば、チーフスは予想を覆す可能性があります。

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最終的に、試合は一投一投にかかっているかもしれない。マホームズはすでに、ほとんどの状況で狙いを定めてパスを投げられることを証明している。ニューヨークのユニオン大学で物理学と天文学を教えるチャド・オーゼル准教授は、マホームズのスパイラルパスは「物理法則を破るに最も近い」ものだと話す。「彼は、何の成果も生みそうにない奇妙な体勢から、素晴らしいパスを繰り出している」。ハーツも今シーズン、パスの「飛躍的な向上」でレベルアップしている。

完璧なスパイラルを投げるのは、スーパーボウルのクォーターバックだけの技のように思えるかもしれません。しかし、少し練習して科学的な知識を身につければ、あなたも完璧なスパイラルを投げることができます。

フットボール選手はなぜスパイラルを投げるのでしょうか?

野球やバスケットボールと違い、アメリカンフットボールは長楕円体の形状のため、らせん状の回転に依存している。ボールを十分速く回転させれば、ボールは向いている軸に留まり、意図したターゲットに真っ直ぐ当たる、とオーゼルは言う。これは角運動量保存則に従っている。つまり、物体は外部からの力が作用しない限り、回転速度を維持する。

こまを想像してください。おもちゃをひねって放すと、巻き取ったのと同じ方向に回転し、別の外力（手など）によって停止するまで、その角度で直立し続けます。「サッカーでも同じ考え方です」とオーゼルは説明します。「ボールを軸の周りで高速回転させると、ボールが方向を維持し、空気力学的な形状で空中を飛ぶ可能性が高くなります。」

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タックルされたりインターセプトされるまでに数秒の猶予しかない試合では、ボールの先端が自分の方を向くようにフリックすることが最も重要です。バージニア州リンチバーグ大学の物理学教授で、『 Gold Medal Physics: The Science of Sports』の著者でもあるジョン・エリック・ゴフ氏は、「こうすると空気抵抗が少なくなり、ボールはまっすぐな道をより遠くまで飛ぶことができます（強風などの外力に遭遇しない限り）」と説明します。不安定なパスは空気抵抗を増やし、目的地に到達するのに時間がかかります、と同氏は付け加えます。ディフェンダーをかわしてから素早くボールをパスしなければならない場合、空気抵抗が不安定になり、これもスローの精度を損なうことになります。

フットボールスパイラルの投げ方

素晴らしいスパイラルを描くには、角運動量をマスターする必要があります。角運動量には、いくつかの重要な物理的要因が関係します。まず、ボールのひもを握る人のグリップは、トルクとして機能します。トルクとは、物体を軸を中心に回転させるために加えられる力のことです。言い換えると、指の摩擦によってボールが回転する牽引力が得られます。

2 番目に、ボールにかかる摩擦力と、ボールに速度を与えるために必要な前進力を完璧にバランスさせる必要があります。これには、肩まで体を回転させて投球力を高める強力な体幹筋が必要です。「トム・ブレイディは、体幹の速筋を鍛えるために、上半身を素早く回転させる練習をしていました」とゴフは言います。

3 番目に、ボールに前進速度を与えるために手はボールの後ろにある必要がありますが、スピンに必要なトルクを妨げるほど後ろに置きすぎてはいけません。「NFL の典型的なスパイラルは、1 分間に約 600 回転します。これは洗濯機の回転速度の下限であり、ヘリコプターのローター ブレードの回転速度より約 30% 高速です」とゴフは付け加えます。「パス速度は通常、時速 45 ～ 60 マイルの範囲です。これは高速道路に進入して走行する車と同じ範囲です。」最大の力を得るには、ボールを脇の下のすぐ上の耳まで引き戻し、肘を完全に伸ばした状態でボールを放ちます。パスの終わりには手首が下を向いている必要があります。

フットボールスパイラルの背後にある物理学を知ることは、戦いの半分に過ぎません。物理学者 2 人は練習の重要性を強調しています。練習は、プロフットボール選手のビデオを見たり、コンピューターシミュレーションを使用してテクニックを研究したり、公園で友達とキャッチボールをしたりするのと同じくらい簡単なことです。

完璧なスパイラルを達成するのは困難ですが、可能です。お気に入りの NFL クォーターバックでさえ、最初はぎこちないトスから始めたかもしれません。しかし、練習を重ねることで、彼らは毎年私たちが応援する理想的な投球マシンになりました。