「ボールの勢いを殺すメカニズム」について．

※2022年2月15日　編集

サッカーのトラップ

この記事を書くきっかけは，下記の動画を見たからです．

川崎フロンターレの練習風景：

皆さん，結構なボールスピードがあるのにトラップがめちゃめちゃ上手い．ピタっとその場に止まります．このトラップ，「能動的に意識して引く動作」では，ボールの勢いを殺すことはできない...っというのがわかりやすい動画だと考えてます．

下記は，小野選手の変態トラップ：

同じく小野選手．冒頭のところで，高く上げてピタッ！

足を引くというよりも，「つま先に当ててエネルギ変換？」＆「回転に変換？」って作業？...のように見えます．ボールの速度方向には地面がありますので，そもそも足を引くスペースがありません(-_-;)

サッカーとかでも，ボールの勢いを吸収するのに「足を引け」という指導が行われることがあります．バレーボールとかでも同様な指導があるようです．でも，ボールの接触時間は，おそらく，0.01秒程度（床反力計で測定したことがあります），ある程度以上にスピードがあるボールの勢いを「意識的に足を引いてに制御する」のは，人間の能力を超えていると思うんですよね．足を引く速度をボールにジャストで合わせるのは困難を極めると思われます．

バレーボールのアンダーハンドパス

バレー経験者ではないので，そこまで上手いわけではありませんが，バレーボールの事例（アンダーハンドパス）を下記に示します．

(1) 思いっきり腕を引いて腕の上にボールを載せる動作．
(2) チョコンって腕をボールに当てて，ボールの速度をほぼゼロにする動作．
(3) 500玉の衝突実験．

ボールを腕に載せるとバレーボールでは反則です(-_-;)
バレーボールでは，基本的にボールを打ち返すわけですが，チョコンとボールにヒットさせて，腕が弾かれる？腕が飛ばされる？ことによって衝撃吸収を実現してると考えられます．ある程度の速度までなら，調整すれば，ボールの速度をゼロにできます．つまり，５００円玉の衝突と同じような力学現象なのかなと．．．「腕を引く」のではなく，まずは，しっかりとボールをヒットする，ミートする（捉える？コントロールする？）ことが重要そうです．では，何が起こってるのか？について力学的な考察を以下で述べてみます．

力学的な話

下図は，変形しない壁にボール（質点）が衝突する場合を考えています．無重力の設定でイメージしてください．

床（剛体壁）なので，ボール（m1）側が弾性変形し，勢いよく跳ね返るはずですね．次は，衝突する相手も質点で動く場合を示します．

m2 の質量が大きい場合，当然，m1 は跳ね返るのですが，相手が質点であれば（動くのであれば），m1 の跳ね返る速度は減るはずですよね．m2 は等速並進運動するはずです．速度は，運動量保存，エネルギ保存，反発係数などで決定されますね．ちなみに，m2 が地球であれば，m1 に対して m2 がメチャクチャ大きいので「動かない壁」と近似できます．下記は概念図です．

相手が側が地球だと剛体壁みたいなものですね(-_-;)

次に m2 に，「質量が小さい，質量をゼロと扱えるほど軽い丈夫な棒」を取り付けます．下図ですね．

※ニュートンのゆりかごと同じです（笑）

棒がついただけで，衝突した瞬間の質点の挙動は同じです．ただ，衝突後， m2 は，並進運動ではなく点Aを中心にして回転運動することになります．では，下図のようなボールがぶつかる物がバットのような用具に代わる場合を考えます．

ボール（m1） の跳ね返る速度は，角運動量保存，角運動エネルギ，反発係数などで決まってきます．この場合，バットの質量だけでなく，慣性モーメントが関係してきますね．
バットのような用具でボールをヒットするには，撃心（スイートスポット）というものがあり，撃心は支点（握る場所，グリップ）によって決まってきます．下図は撃心の例です．撃心から大きく外れた場所でボールヒットするとボールがどこに飛ぶかわかりません．

では，身体部位でボールヒットして，ボールがが停止する（ボールの速度をゼロにする）条件を考えます．500円玉の衝突を考えると，下図のように質量が同じ状態（これと同等な状態）が必要になってきそうです．

さらに，身体部位の撃心で（撃心の近傍で）ボールヒットする必要があります．そうでなければ，綺麗にボールが停止した状態でコントロールできるはずがありません．下図は腕でヒットする状態をイメージしてますが，ヒットポイントは明白ですが，支点側は何処に存在するかは謎です．

※注1　アンダーハンドパスの支点についての検討は，学会で発表したことがあります．

謎は多いのですが，アンダーハンドパスで軽くボールヒットして，ボール速度をゼロにすることが可能なのは間違いありません．下記は連続写真ですが，ボールヒットすることで速度がほぼなくなっているのが分かります．

「何故これができるか？」には，謎な部分も多いのですが，起きている現実を見る限り，ある程度以上の経験者であれば，バレーボーラーも，フットボーラーも，このスキルを有しているようです．

まとめ

ボールの勢いを殺すのに注意してほしいことを次にまとめます．

(1) 実際に起きてることは謎が多く，固定観念で無理やり「やり方」を教え込むのはやめてほしい．
(2) 腕を引くことで機能することは難しいと考えます．むしろ，ボールが変な方向に飛ぶ．必要以上に勢いが落ちる，．．．，など意図しない挙動になることが多いと思われます．
(3) まずは，「ボールヒットする感覚を身体が知る」ことが重要である．
(4) ボールヒットすることで，ボールのスピードをコントロールすることを目指すべきだと思われます．Volley（打ち返す）する競技ですから（笑）

ボールゲームなのですから，ボールと友達になるのが重要です．過剰な外部からの関与があると，ボールと友達になれないかも．．．です．

以上，今，見えていることを書いてみました．

※注1　
三村泰成，
身体を用いたボールヒットにおける撃心についての検討，
スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス 2017(講演論文集USBメモリ)，（2017.11.9-11.11）．