野球バットのスイートスポットの背後にある物理学

木製の野球バットには、一振りした瞬間に消えてしまうある種のロマンがある。メジャーリーグを目指していない我々にとって、木製のバットを使うことは、ボールに接触したかどうかによって、野球を打つことは痛いかイライラするかのどちらかであることを思い起こさせるだけだ。

木の問題は、振動することです。バットのいわゆるスイートスポット以外の場所で野球ボールを打つと、その振動が手に伝わり、10回ほどスイングするとあざができます。しかし、スイートスポットを正確に打てば、野球の神様になったような気分になります。

木製バットやスイートスポットの古風な美しさにもかかわらず、科学者たちは 1980 年代や 90 年代まで、バットの音響 (そう、音響です) についてほとんど何も知りませんでした。打者が知っていたのは、バットの 3 分の 2 くらいのところでボールに接触すると、手に心地よく感じられるということだけでした。しかし、それはそれほど単純ではありません。

「『スイートスポット』というとき、私たちは約 6 つの異なるものを意味します」とペンシルベニア州立大学の音響学教授であるダン・ラッセルは述べています。「手に心地よく感じる場所、ボールが最も速く飛び出す場所があります。通常、この 2 つは近いですが、まったく同じではありません。」さまざまなスイートスポットと呼ばれるスポットを合計すると、バットの肉の真上にある約 2 インチ幅のスイートゾーンになります。この用語はほとんどの場合、野球について話すときにのみ使用されますが、スイートスポットを説明する科学的原理は、実際にはテニスラケット、ホッケースティック、クリケットのバットにも当てはまります。(スイートスポットを実際に調査した最初の人は、テニスラケットを調査しました。) なぜでしょうか? ダン・ラッセルの説明を聞きましょう。「あらゆる固体構造には振動パターンがあります。」

まだよく理解できていないようでしたら、もう少し詳しく説明しましょう。物体が衝突すると、衝撃のエネルギーの一部が振動波となり、各物体を伝わります。これは、空気中を伝わって耳に届き、音として聞こえる振動と実質的に同じです。材質によって固有の振動周波数は異なり、波の大きさに応じて、どの物体にも等間隔で節があり、その節では、打たれてもまったく振動しません。野球のバットの節があるポイントをスイートスポットと呼びます。

しかし、何がそんなに甘いのでしょうか?

ラッセルが以前説明したように、私たちは 2 つの関連する理想を 1 つのスイート スポットにまとめています。1 つ目は、打ったときにバットが手に最もよくフィットする場所です。グリップに悪影響を与えるのは振動であるため、スイート スポットは明らかに、ボールが当たってもバットが振動しないポイントです。

2 つ目の定義は、ボールが最も速くバットから飛び出す場所です。衝突では、両方の物体からのエネルギーが伝達されますが、スイングでは、できるだけ多くのエネルギーを野球ボールに戻すことが目標です。ボールのエネルギーの約半分は、すでに変形によって失われています (野球ボールはバットに衝突すると、直径の半分まで押しつぶされます)。スイート スポットで打つと、バット内で振動を起こすためにエネルギーが失われなくなります。

理論上、これは、スイートスポットに当たったホームランの音と、的を外したポップフライの音は異なるはずであることを意味する。「目立った違いがあるかどうかを調べるために、ヒットのさまざまな録音を聴いてはいません」とラッセルは言う。「しかし、違いがあるだろうと予想しています。」

実際にバットを叩くだけで、スイートスポットがどこにあるかがわかります。次のことを試してください。バットのノブを軽くぶら下げ、野球ボールを使ってバットを上から下へ叩きます。打つたびに、振動が聞こえ、感じられるはずです (バットが振動したときにノブも振動する程度に緩く、ノブの周りに紙コーンをテープで貼り付けると、やりやすくなります)。もちろん、スイートスポットを打ったときは例外です。木材内部の振動が聞こえないため、ドスンという音に聞こえるはずです。

これらすべてから、アマチュアの私たちは 10 分以上バッティング練習をしたくないと思うかもしれませんが、練習には役立ちます。スイート スポットから外れて打つ痛みは、スイート スポットを見つける方法を学ぶ動機になります。または、ハンドルに振動ダンパーが付いた複合バットを購入します。ねえ、私たち全員がメジャーリーグに行くわけではありません。