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球の回転を考慮に入れた跳ね返り2

球の回転を考慮に入れた跳ね返り1の続きです。

前回記事では無回転の球がラケット(ラバー)に当たったときの跳ね返りを書きましたが、今回は既に回転のかかっている球の跳ね返りを見ていきたいと思います。

結論から言うと、これは球の進入する角度によって変わってきます。ここでは、以下の3パターンに分けて考えていきます。
球の進入する角度によるパターン分け

【A】反時計回りの回転の球が左から進入
【B】反時計回りの回転の球が上から落下
【C】反時計回りの回転の球が右から進入

各パターンにおける球の跳ね返り方

【A】の場合

球が左から進入する場合

【A1】反時計回りの回転の球が左から進入
【A2】球の進行方向の力と回転の力がかかる
【A3】反発力の一部が回転に、一部が向きの成分に

この場合、球の進行方向の水平成分と球の回転が同じ方向を向いているため、それらの力が合わさってラバーをえぐるような力がかかります。そしてそれに対する反発力が生まれ、回転エネルギーと運動エネルギー(進行方向の水平成分)に分かれます。

実例としては、普通のフォア打ちやツッツキのラリーと同じ性質の回転です。来た球の回転方向が逆になって打ち出されます。

フォア打ちを例とした図

上図はフォア打ちの例です。面の向きと球の入射角、反射角を照らし合わせると、【A1】~【A3】と同じであることが分かります。

【B】の場合

球が上から進入する場合

【B1】反時計回りの回転の球が上から落下
【B2】回転の力のみがかかる
【B3】反発力の一部が回転に、一部が向きの成分に

実例としては、ドライブに対するブロックが近いと思います。

ブロックを例とした図

ラケットをややかぶせ気味にしてバウンド際で待ち構えると、球の進行方向と面の向きがほぼ垂直になり、反発した球は少し方向を変え、その分、回転量も落ちます。

【C】の場合

球が右から進入する場合

【C1】反時計回りの回転の球が右から進入
【C2】進行方向(の水平成分)の力と回転の力が打ち消し合う
【C3】2つの力が比較的維持されつつ、鏡面反射に近い挙動に

この場合、球の進行方向の水平成分と球の回転の力が逆を向いており、多くの場合にラバーへの球の引っかかりというものがなくなります。そのため、ラケット(ラバー)表面では摩擦による反発力のような力が比較的少ない状況となり、進行方向の成分も回転の力も維持される傾向があります(それぞれの力の強さにもよります)。

図の通りの軌道を持つ打法は、実例ではなかなかないと思います。

ただ、ここで球の水平成分の方向をラケットを振る方向に置き換えてみます(下図左→右)。下図左は【C1】を90度回転させたものです。
成分の置き換え

左図と右図は見方が変わっただけで実質的に同じと見なせるのですが、なぜ同じと見なせるのかは、以下の記事中の「相対速度」に関する話が参考になると思います。
一言で言うと、「ラケットから見ると球は下から上に動いているように見えますが、球から見るとラケットは上から下に動いているように見える」ということです。

参考記事:球の反発方向の決まり方

で、これはカット→ドライブやドライブ→カットをするときのラリーに似ています。

ドライブ→カットで説明するならば、ラケットを振らないとラバーに反発力がかかって打球が上にフワリと浮いてしまいますが、下に振り下ろすことによってこの反発力の発生を抑えています。

これらのことから分かること

以上の話の中で、【A】(フォア打ちやツッツキ)や【B】(ブロック)については、しっかり振らなくても原理的に自然と回転がかかるため、返球しやすいことが分かります。

それに対して、【C】(ドライブとカットの応酬)は、回転に勝るだけのスイングスピードがないと、球がラバーに引っかかって【A】や【B】のような逆回転の返球になってしまうことが分かります。

ドライブ→カットやカット→ドライブがフォア打ちなどの基本技術と比べて難しいのは、このような打球特性上の難易度の高さが影響しているわけです。