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カービングを力学的に説明して下さい。

ton********さん

2013/12/1922:10:23

カービングを力学的に説明して下さい。

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1211817242...
続きです。

ターン中に板に「掛かる」力は、以下の3つかと思います。
重力、遠心力、摩擦力
そしてそれに加えて、乗り手が意識して板に「掛けることができる」力として、
たわませる力、ねじる力
があるかと思います。

摩擦力:これは雪面への圧によって変化します。どうでもいいです。

遠心力:スピードとターン径に依存します。進行方向の運動には直接は関係しません。

重力:乗り手の重心の位置と、板の位置に依存します。体が傾いていたら板に掛かる重力は減ります。また、重心が加速度をもって重力方向に運動すれば、それに応じて板にかかる重力も変化します。作用・反作用の法則かな?

たわませる力:両膝を近づけたり、遠ざけたりしてたわませる。

ねじる力:両膝を互い違いに前後させれば板はねじれます。

############################################

そこで質問です。

ベーシックターンにおける荷重って何ですか?
腰を落として、重心をボードに近づけたら上記のどの力が変化するのでしょうか?


最低でも高校レベルの力学が理解できている方の見解を聞かせてください。

補足hachiさん
回答ありがとうございます。

重力について、全て仰る通りです。いい加減に書きすぎました。体が傾いたら変化するのは雪面への圧力ですかね。

荷重は遠心力変化ですか!これは納得です。しかし微々たるもんですね。この微々たる変化を皆は追い求めてるのかな・・・?

抜重時の加重変化は大きいでしょうね。体重計で試せば、倍半分は変化しそうです。

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ベストアンサーに選ばれた回答

hac********さん

編集あり2013/12/2221:25:42

追加

そろそろ地球環境に優しい、世界に誇るイントラのmakochinnmarukei辺りの理論をバシッと決めてくれないかな。
当然俺と違って理路整然と万人が納得出来る回答が出来るよね。
きみがクズ呼ばわりした人間に、技術や知識で負ける訳にはいかないからねw

で、他の回答に対する疑問
1:遠心力以外で板はたわまないと言う見解だけど、キャンパー板に立つだけで板はたわむよね。
これは、ただの重力でこの時にかかっている遠心力は地球の自転に起因しているから、板をたわませるのと逆方向のベクトルだよね。


2:ベーシックターンにおける荷重って何ですか?
質問者はまさにこれを質問してると思うよ。

3:ZENITHさん
外力に対する対応としてレーシングカーが出ていますが、WRCの場合は、車高をあげますよね。これは大きな外力を受け入れる為の余力が必要だからですよね。
重心は下げれば言い訳では無いんです
※ダイナミックターンとかね


今回の質問の主旨が「ベーシックターンのしゃがみ込み荷重とはなんぞや」なので。。。


####################


是非カテマスさん達の見解も見たいな、と前フリしつつ。。。

> 摩擦力:これは雪面への圧によって変化します。どうでもいいです。

これは同意

> 遠心力:スピードとターン径に依存します。進行方向の運動には直接は関係しません。

これも同意

> 重力:乗り手の重心の位置と、板の位置に依存します。体が傾いていたら板に掛かる重力は減ります。
> また、重心が加速度をもって重力方向に運動すれば、それに応じて板にかかる重力も変化します。
> 作用・反作用の法則かな?

これは異議有り。
重力と重力加速度と遠心力と向心力がごっちゃになってないかな。
体重計の上でスクワットした時に発生する数値変化は「重力変化」では無く、重力加速度や慣性による圧力変化だよね。
地球から発せられる重力は、板の角度や重心位置に関係なく、同一地点であれば鉛直方向に対して同一の重力になるよね。
高度や緯度が変われば重力値も変わるけど、それは無視。

板の垂直軸から体が傾いていても、体と板の接点がビンディングになるから、板への圧力は変わらないよね。
これは天秤の皿の外側に重りを置こうが、内側に置こうが同じ重りなら平均が取れるのと同じ。

内倒や外向をすると板が寝たり起きたりするから、雪面が板からの圧力を受け止めきれてカービングになったり
受け止めきれずに外側に流されてドリフトになったりするだけだよね。
※これは板そのものの角度だけじゃなくて、雪の条件にもよるから今回は除外


板を傾ける事でテールとノーズが引っかかり、板自体にたわみが発生させ易くなり、板の垂直方向に
遠心力を利用した圧力がかかる事で板がたわむ。
この状態で雪面が板を経由した圧力を受け止めきれればカービングになる。
と思う。


で本題

ベーシックターンの荷重だけど、「荷重」の時は沈み込んで行く。
板で円を描くと考えた場合、重心が円の中心点に近いよりも、遠い方が遠心力が強くなるよね。
沈み込んで行くと言う事は、重心位置が円の外側に移動すると言う事。


JSBAが言う「荷重」とはこの遠心力の変化そのものじゃないのかな?
というのが俺の解釈

ただし、人間の重心位置の変化で起こる遠心力の変化よりも、「抜重」をする時の
立ち上がり動作をする際の筋力の方が板への圧力は強そうだけどね。

この辺は板とビンディングの間に圧力計を挟むと面白いかも知れないね。

※ただし、板の反発力、地形変化に起因する圧力変化を吸収する筋力は今回は一切無視。

質問した人からのコメント

2013/12/26 06:19:58

もっとも古典力学的に矛盾のない説明をしていただけたのでBAです。

zenithさん
>腰を瞬間的に落とすことで人の重心に下向きの力が加わることとなり
これは前質問で私も触れたのですが、この力は一瞬すぎるので役割として??です。

それにしても荷重って曖昧ですねぇ。

また質問させて頂きますので、宜しくお願い致します。

ベストアンサー以外の回答

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2013/12/2023:04:58

大卒ですが文系なので高校レベルの力学知識は有りません。
でも主さんの質問に疑問が有ったので回答させて頂きます。

ベーシックターンにおける荷重って何ですか?
腰を落として、重心をボードに近づけたら上記のどの力が変化するのでしょうか?

主さんの考えに人間力学が入っていません。
人には軸足が有るので踏み込むと軸足側に多く加重が加わります。

感覚的に回答すると腰を落とすのは重心をボードに近づけているのでは無く姿勢を安定させているのだと思います。
遠心力でたわんだボードの弧が変化しないようにしているだけです。

両膝を近づけたり、遠ざけたりしてたわませる事はしません。

スノーボードのベーシックターンはスキーのターンに近い物です。
スキーではどんな方法を使っても遠心力以外の方法で板をたわませる事は出来ません。

zenith0555さん

編集あり2013/12/2022:51:20

ご存知の通り、スキーもスノーボードも雪面上でターンするためにはエッジを立てて雪面との間に抵抗を発生させねばなりません。それを極端にしたのが鉛直方向(?)に対して板を直角に向けるブレーキであり、その度合いを緩めていったのが俗に言うドリフトターン。そしてその抵抗を極限まで小さくしたものがカービングターンであるという解釈です。

カービングターンはその名の通り、雪面上にエッジを食い込ませて”彫る”ような軌跡を描きますが、エッジが食い込む方向に力を掛けすぎると、逆に抵抗が増える結果となります。一番良いのはどのエッジ角でも、板に対して”垂直に”荷重を掛けた時とされています。

さて、腰を落とすことの意味合いですが、自分は2つの理由があると考えています。
1つは、板をU字にたわませるための必要動作。カービングターンは遠心力を利用してエッジに強大な力(≒面圧)を掛け、その時に雪面から受ける反力(=向心力)で倒れ込むのを阻止していますが、これら以外にも「ボードが元に戻ろうとして雪面に食い込む力」も姿勢制御に利用しています。この力は当然ながら板の変形量に比例し、大きく変形させるには俗に言う”脚力”がものを言います。ただ、どんなに脚力が強い人でも単に雪面を両足で蹴っただけでは”ジャンプ”になってしまいます。そこで、人間が雪面を蹴ることで発生する上向きの力に対抗するための力が必要になり、それが”瞬間的に腰を落とす”動作です。ご存知の通り、力:F=質量:M×加速度:αであり、腰を瞬間的に落とすことで人の重心に下向きの力が加わることとなり、これによりジャンプになることなく、板に力を加えることが出来ます。体重計に乗って試してもらえばわかりますが、この動作によって発生する力はほんの一瞬であり、板が戻ろうとするのを極力抑えるためにエッジを立てて雪面に食い込ませたり、踏ん張ったりするのだと考えています(もちろん、重心に作用する遠心力に対抗するためでもありますが)。

もう一つは外乱に対する備え。車を思い浮かべてもらえば分かり易いかと思いますが、スポーツカーやレーシングカーが軒並み車高が低いのは、車高が高い=重心が高いとコーナーリング中に発生するローリング(車体左右の振れ)が大きくなり、姿勢が乱れやすくなる為です。スノーボードのターンもこれと同じで、ターン中にギャップを拾って姿勢を崩した場合、重心が低い位置にある方が受けるモーメント≒外乱が小さくなります(※あくまで受ける外力が同じ場合)。ただ、あまりに腰を落とし過ぎると、ギャップで跳ねた時に脚で衝撃を吸収しきれないというデメリットもあるんですけれどもね。

以上、学校で習った基礎物理の知識しかない者(それも赤点ギリギリw)の考察ですが・・

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