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フォークボール落ちる謎、スパコンで解明 「負のマグヌス効果」

回転する野球のボールに「負のマグヌス効果」が起きている様子のシミュレーション画像(青木尊之教授提供)
回転する野球のボールに「負のマグヌス効果」が起きている様子のシミュレーション画像(青木尊之教授提供)

 野球で投手が投げるフォークボールが「落ちる」のは、ボールの回転数が直球に比べ少ないからではなく、回転しながら進む際に下向き垂直方向に働く力「負のマグヌス効果」が起きていることが理由だと、東京工業大などの研究チームが導き出した。ボールの縫い目の回転の仕方によって、浮き上がる力とは真逆の力が働いていた。1回転で縫い目が4本見えるフォーシームに比べ、同じく2本見えるツーシームのほうが落差が大きく、19センチも差があったという。

 東工大の青木尊之教授らの研究チームで、同大学術国際情報センターのスーパーコンピューター「TSUBAME3・0」を活用した。ボールの表面の縫い目にかかる空気の圧力、流れまでを詳細に分析するシミュレーションを行い、ボールにかかる抗力などを割り出した。

 投げたボールは(1)球速(2)回転数(3)回転軸によって軌道が決まる。また、ボールにはバックスピンの回転がかかるため、空気の流れや圧力から上向きの垂直方向に浮き上がろうとする「揚力」が働く。理論上は、低速回転のツーシームで投じたフォークボールでも、その揚力が働くことになる。

 しかしシミュレーション結果によると、縫い目が1回転する際に特定の位置にくると、揚力とは逆に下に向かおうとする力「負のマグヌス効果」が発生していることが判明。空気の流れが縫い目を通過する際に剥がれたり付着したりすることで起きるといい、1回転の約3分の1の範囲でこの力が働いていた。これがボールが数回転した後に、軌道を急激に下げる効果を生んでいた。

 一方、フォーシームでは縫い目が多いために負のマグヌス効果が働きにくくなり落差に差が出た。

 青木教授は「研究によって、投手の投げるボールは回転と縫い目が大切だとわかった。プレーする側はそこを意識しながら投げるといいだろうし、観戦する側も投手がそうしたことを意識しながら打者と駆け引きしていると考えながら見ると、野球がもっと面白くなるのでは」と話している。

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