これは、キック軸GOに沿って生み出した力が、これらの値に比例して小さくなっているということです。中間疾走の山縣亮太選手の方が大きなものとなっています。これが、大きな謎だったのです。一般に物理学においては、大きな力を生み出して加速したほうが、より大きな速度となるはずでした、このような「原則」に反するのは、いったい何故なのでしょうか。それを説明する理由は「これらのメカニズムが同じものではない」ということでした。スタートダッシュと中間疾走とでは、キック軸GOに沿った加速度aGOが、異なるメカニズムによって、異なる生み出し方をされて、異なる使い方をされていたのです。このあと、このことについて、具体的な例によって詳しく説明します。図6はGay(7)のキック脚の変化を調べたものです。Gay(7)のキック脚の変化タイソン・ゲイ選手のGay(7)のフォームでは、図5のdGOが大きく変化しています。G1O1に対してG2O2が長くなっています。図5において、dS-dBとdT-dBも、山縣亮太選手のYmgt(3)のフォームに比べて大きな値となっています。dS-dBはスウィング脚の動きです。次の図7のものと比べ、ゲイ選手の�@接地では、スウィング脚の全体がキック脚の太ももの後方に位置しており、�Aキックポイントでの位置まで、力強く動かされていることが分かります。dT-dBはヒップドライブ速度ですが、おもに、キック脚の太ももの姿勢角の変化によって、この速度の大きさを推定することができます。確かに、�@接地から�Aキックポイントまで、大きく変化しています。タイソン・ゲイ選手のGay(7)のフォームにおける、これらの変化は、次の(G1)〜(G4)によって生み出されていると考えられます。スウィング脚の前方への動き図3でのタイソン・ゲイ選手のランニングフォームを見ると、ランナーの意識として、キック脚の膝の角度をしっかりと伸ばしきろうとしていることがうかがえます。これは、上記の観察(G1)が強く意識されていることを示しています。(G1)の、腰Wと足首Aの距離を長くするということは、キック軸GOの長さを伸ばすことの、主要な原因となります。(G2)は、GO軸を前方へ傾けることに役だっています。効果が、かなり大きく影響しています。これらの変化を、(G4)スウィング脚の重心の変化が補助しています。図7はYmgt(3)のキック脚の変化を調べたものです。dS-dB)のキックポイントにおける値を、Gay(7)のものと比べると、山縣亮太選手のYmgt(3)のフォームでは、dKは大きく、dT-dKとdS-dBは比較的小さくなっています。キック軸のdGOも小さめです。図7でキック軸GOは、�@接地から�Aキックポイントにかけて、前方へと傾き、長くなっていますが、そのためのメカニズムが、タイソン・ゲイ選手のものとは、幾つかの点で異なっているようです。上記の(G1)〜(G4)と対応づけて観察してゆきます。K膝角は144度から138度へと小さくなっています。これではWAを長くすることはできません。WAは幾らか短くなっていますから、GOを伸ばすためには逆効果となります。K底角が14度から35度へと、非常に大きくなっています。これは、△WKAを前方へと傾けるというより、△KHO(膝下三角形)を大きく前方へと傾けることとなっています。このような変化は、GOを長くする理由として考えることはできません。GOを長くしているのは、大きくなったK底角が、足首の△AHOの姿勢を変えることによって、地面に対する足首Aの位置を高くしていることによります。「背伸び」しているときの状態なのですが、膝で脚が曲がっているので、上には伸びずに、膝が前方へと出ることになっているのです。背中からヒップを経由してキック脚太ももへの角度は、やはり変化しており、ヒップドライブが行われているようです。タイソン・ゲイ選手に比べて、やや弱くなっています。スウィング脚の前方への動きは、タイソン・ゲイ選手のものほど力がこもったものとはなっていません。これらの(Y1)〜(Y4)を、タイソン・ゲイ選手の(G1)〜(G4)と比較してみると、山縣亮太選手の中間疾走においては、(Y1)の、WAが逆に短くなっているという点と、(Y2)の、K底角の変化が大きいということが、きわだった特徴となっています。dS-dB)の中では、dKが飛び抜けて大きいことが、全体のスピードを高いレベルのものとしていることが分かります。dKの大きな値は、(Y2)の、キック脚の足底角(K底角)が大きく変化していることによって生み出されていると理解することができます。このことにより、キック脚の膝を前方へと突き出すという効果と、GOの長さを大きくする効果が生じています。スタートダッシュにおけるタイソン・ゲイ選手のフォームにおいては、キック脚のうち、足首より上のところで変化が生み出されていたのに対し、中間疾走における山縣亮太選手のフォームにおいては、キック脚の足首より下の部分の変化が中心となっていたのです。これらの効果を生み出す筋肉や腱の組織は、足首を境にして分かれているわけではありませんが、変化の主要な場所が異なるので、それに応じて違ってきます。おおまかに表現すると、タイソン・ゲイ選手は脚のバネで、山縣亮太選手は足首のバネで、それぞれの区間におけるランニングスピードを加速していたのです。一般に、スタートダッシュのときには、まだスピードが大きくなっておらず、それを大きくするために、大きな力を必要としています。大きな力を生み出す、脚の太ももなどの筋肉に頼るわけです。これに対して、かなり大きなスピードとなっている中間疾走においては、パワー(=力×スピード)成分の、力のほうではなく、スピードのほうを期待できる、足首のバネにたよるわけです。これは、ボールを投げるとき、最後は指のスナップを利用して、スピードを大きくするのとよく似ています。膝下三角形のメカニズム(ヒールドライブ)図8はキック脚における膝下三角形のメカニズムを理解するために構成したものです。ここでは、キック脚の重心Kと区別するため、膝点をNで表わしています。膝下三角形は△NHOとなります。H2Oへと前方へと傾きます。このような動きによって、キック脚の膝点N1がN2へと前進します。このようなメカニズムをヒールドライブと呼ぶことにしました。このような変化と同時に、キック脚の膝より上の部分が、ヒップドライブとスウィング脚重心の動きとによって、この膝の上につながって、乗りながら、前進します。これらの結果として、全重心Gが前方へと動くわけですが、このような動きが、より速くなったとすれば、スピードの加速ができるということになります。ビデオ画像の撮影間隔が細かな時間ではないため、うまく観測できていないと考えられますが、実際のランナーの動きにおいては、接地時のかかとH1は、このままH2へと向かうのではなく、一度地面に近づくか接してから、H2へと跳ね上がっています。このような動きは、�Aキックポイントへと向かう時間においての、強い足首バネとして現れるはずです。図9はランナーの重心を中心とした動きを描いたものです。各重心の変化は、あまり違うようには見えません。違いを述べれば、Ymgt(3)のスウィング脚重心(S)のほうが、よりダウンスウィングとなっています。上半身の前傾角度の違い以外で、大きく異なっているのは、キック脚の足の動きでしょう。Ymgt(3)では、キック脚の足首のバネが効いて、かかとが跳ね上がっています。ランナーの重心からの視点で表現すると、キック脚のスパイク面あたりを、手首のスナップと同じように、振りはらっているということになります。足首のスナップ動作と表現してもよいかもしれません。ランナーの重心を中心とした動きくの字型に曲げた(弓型)キック脚を、強く振りおろして地面を真下に押したとき、少し体が軽くなる瞬間に、加速の決め手として、キック脚の足首でスナップをかけるというのが、どうやら、中間疾走における加速メカニズムのようです。太ももなどの、もつと大きな筋肉によるものです。足首のバネというのは、ふくらはぎやアキレス腱によって生み出されます。生み出すというのは、やはり、すごいことなのかもしれません。変化を見るために、図2を、次の図10として再録します。赤い星印でプロットしている、キック脚の足底角(K底角)が、�@から7に向かって小さくなってゆこうとしています。これは、スタートダッシュにおける体の前傾姿勢のことを考えると、もっともなことです。スターティングブロックを押すときを除いて、しばらくの歩数においては、キック脚のかかとを地面につけて走ろうとはしていません。値は、�Aで少し大きくなっていますが、原則としては、�@から�Fに向かって大きくなっています。値が逆の関係になっていることの理由は、次のようなことだと考えられます。変化キックのパワーの源として、大きな太ももの筋肉に頼ることができるというのは、キック足のかかとを地面につけておくことができる状態のときであり、キック足のかかとを浮かせたままにしておかなければならないときは、足首まわりのバネの強さが上限あたりとなって、太ももなどの大きな筋肉も、その出力を足首のバネに合わせざるをえないということになるのです。スタートダッシュの前半では、体を前傾させて、ピストンキックのフォームとなっているため、どうしてもかかとを浮かせた姿勢で地面を押すことになります。かかとを地面に付ける瞬間があったとしても、そのフォームのときに、そのキックフォームにおける加速の瞬間が生じているのではなく、やはり、かかとを少し浮かせたときに、加速のための力の出力ピークが合っているのだと考えられます。値は、足首のバネに応じて、小さめとならざるをえません。スタートダッシュの中盤で少しずつ変化させてゆき、後半になると、上体はやはり前傾させているかもしれまんが、キックフォームとしてはガンマクランクキックやベータクランクキックとなってきて、キック足のかかとを地面につけて出力のピークを生み出すことができるようになります。値を大きくすることができるのです。�Aと�Dにおける、そのひとつ前からのdGの増大率が、他に比べて大きなものとなっています。この�Aと�Dのフォームがどのようなものなのかということを詳しく調べる必要がありそうです。タイソン・ゲイのスタートダッシュにおける�Aと�Dのフォーム図11はタイソン・ゲイのスタートダッシュのキックポイントフォームと、そのデータを表示したものです。タイソン・ゲイのスタートダッシュのキックポイントフォーム図11の�Aと�Dを他のものと見比べてみましたが、これらの�Aと�Dがセットとなって、他のフォームと区別できるというものではなく、�Aの加速メカニズムと�Dの加速メカニズムは、どうやら異なるもののようです。�Dのフォームにおいては、K底角が39度となっており、このことにより、キック脚の膝下三角形が前方へと傾き、キック脚の膝が前の方へと進んでいます。キック脚の膝から上の部分も、キック脚の膝に乗って、前方へと進んでいます。これらのことから、この�Dのフォームにおいては、山縣亮太選手の中間疾走で見たメカニズムと同じものが作用しているようです。なっており、このまま、中間疾走へと続けてもよいようにも思えますが、タイソン・ゲイ選手は、キック軸加速度比の大きな�Eと�Fを生み出しています。これらの�Eと�Fのフォームにおいて、dG値は、ほとんど増加していません。�Eと�Fは、いったい何のために行われたのでしようか。�Dでのランニングフォームがデルタクランクキックであるのに対して、中間疾走で一般的となる、ガンマクランクキックやベータクランクキックへと変わっていったという意味はあるかもしれません。生み出しているということは、ここで、かなり大きな出力パワーのためのエネルギーを使っているはずですが、全体のスピードであるdGの値が、ほとんど変化していないのです。するとタイソン・ゲイ選手は、このような、全体のスピードへの効果ということを知らずに、感覚的に、より大きなパワー出力が、より大きなスピードを生み出すと判断して、�Eや�Fのキックフォームを生み出しているのかもしれません。�Aのフォームは、キック脚の膝の角度も大きめで、少し腰高となっており、�@と�Bをつなぐフォームとはなっていません。K底角が52度となっていますが、これによって、膝下三角形が大きく前傾したという様子もありません。このときのK底角が大きいのは、スタートダッシュのフォームの特徴としての、体の全体の軸が前傾していることに由来しているようです。タイソン・ゲイ選手のスタートダッシュのフォームを、途中の解析�@歩目から�F歩目について詳しく観察していますが、これらの加速メカニズムにおいても、多様なものが組み合わさっているようです。フォームの違いによって加速メカニズムが異なるということが分かってきたことにより、このようなスタートダッシュにおいても、さらなる工夫が可能だと考えられます。まとめこのページは、かなり長いものとなりました。これまで、部分的に解析していたページから、それらの要点となるところを抜き出して考察してゆくことにより、それらの知識を組み合わせることによって、これまで分からなかったことが次々と分かりだしたことと、ページを分けて、あらためて説明しようとすると、基礎的な知識の部分を、何度も重複しなければならないため、長いとは感じながらも、これを書き続けることとしたわけです。ここで説明したことを、かんたんにまとめておきます。短距離ランニングフォームと、それらの奥にある、力学的な仕組み(メカニズム)との関係は、これまで、あまりはっきりとしたものとして理解されていませんでした。短距離ランニングフォームを、スタートダッシュと中間疾走とに、おおまかに分けて、タイソン・ゲイ選手のスタートダッシュのフォームと、山縣亮太選手の(ほぼトップスピード状態の)中間疾走のフォームとを取りあげて調べました。タイソン・ゲイ選手のスタートダッシュのフォームでは、おおよそ、キック軸GOの伸展動作を水平速度へと変換するメカニズムが中心となっていました。これに対して、山縣亮太選手の中間疾走のフォームでは、キック脚の足首のスナップ動作により、キック脚の膝下三角形を前方へと傾け、キック脚の膝を前方へと突き出し、その膝の上に、膝上部分を進めてゆくという、ヒールドライブのメカニズムが主要なものとなっていました。両者において、ヒップドライブ能力と、相対スウィング動作の能力は、適度に利用されて、全体の速度を高めることに利用されていました。タイソン・ゲイ選手のスタートダッシュのフォームを、より詳しく調べなおしたところ、この中に、ヒ—ルドライブを利用したものも含まれていました。生み出しているフォームでは、このような努力にもかかわらず、全体の速度であるdGは、ほとんど加速されていませんでした。このような加速メカニズムの違いを生み出している、さらに本質的な要因は、加速のための力を生み出す筋肉群を、太ももや臀筋などに求めることができるか、それより小さな力しか全体として出せない、足首まわりのバネに関連づけられる筋肉群(ふくらはぎの筋肉群とアキレス腱)を使うこととなるのかということにあるようです。このような運動における加速という問題では、加速のための力という観点ではなく、そのときのスピードという条件も強く関係してきますので、力とスピードの積であるパワーを考えるほうが分かりやすくなります。スピードがゼロの静止状態から走り始めるスタートダッシュにおいては、パワーの要素のうち、力のほうがメインとなります。体幹に近いところにある太ももや臀筋を利用するのは、より大きな力を生み出せるからです。これに対して、ある程度スピードを得て走っている中間疾走では、スピードをもって動いていることにより、自分の体を軽いと感じることができます。このため、力よりもスピードに重点をおいたパワー出力を利用することとなります。キック脚の足首のバネというのは、このような条件によく合っています。まとめも長くなってしまいました。このページの考察と説明は、ここで終わります。スタートダッシュと中間疾走での加速メカニズム「スポーツ解析」ブランチページへもどる。