プロ野球のピッチャーは, 相手打者のボールを左, 右, 下, そして (一応) 上へと投げ分けることができます. この物理法則はマグヌス効果によって説明できます.
すべては回転次第
ピッチャーの手から離れた野球の投球は, 重力, 抗力, そしてマグヌス力という3つの力の影響を受けます. 重力はボールを下向きに引っ張り, 抗力はボールの速度を落とし, そしてマグヌス力は… まあ, それは投球の種類によって異なります. ボールが飛行経路上で回転すると, ボールに圧力変化が生じ, マグヌス効果によってボールの運動方向と垂直な方向に回転方向の力が発生します. マグヌス効果の仕組みについてより詳しく知りたい方は, 同僚の Ed Fontes による, 関連する サッカーボールのカーブに関するブログ で解説されている素晴らしい記事をご覧ください.
野球では, ピッチャーは他のどのスポーツよりもボールの回転をコントロールできます. ピッチャーは, 投げたい球種に応じて, トップスピン, バックスピン, サイドスピンなど, 様々な回転をかけることができます. それぞれの球種の投げやすさは, 回転数によって変わります. 難易度が上がるほど, 誤差は小さくなります.
球種の分析
速球
速球はマグヌス力の影響が小さいため, 最も投げやすい球種です. フォーシーム速球は投手が最も多く投げる球種で, 最も頻繁に投げられます. ボールをリリースする際に自然とバックスピンが加わります. バックスピンによってマグヌス力が上向きになり, ボールは他の球種よりも遅く落下し, ボールが上昇しているような錯覚を引き起こします. ツーシームやカッターなどの速球は回転がかかりますが, 球速が速すぎるため, マグヌス力によってボールの位置が大きく変化することはありません.
速球. 右投手が投げたボールを打者から見た図. 野球ボールの形状は COMSOL Multiphysics を使用して作成しました.
変化球
変化球は, マグヌス力に最も依存して効果を発揮する球種です. カーブは最も重要な変化球であり, メジャーリーグ (MLB) のほぼすべての先発投手は必ずカーブを使います. 投手はボールをリリースする際に手首をスナップさせ, ボールに強烈な回転をかけます. これにより, ボールは左斜め (右投手の場合) に曲がります. 正しく投げられれば, カーブは破壊的な効果を発揮し, 打者を翻弄します. 例えば, 地面に落ちた球にスイングさせたり, ストライクゾーンに飛んできた球をかわしたりします.
カーブボール. 外側から始まり, 内側にカーブしてストライクを奪います.
スライダーは横回転で投げられ, ボールは横に曲がります (右投手の場合は右から左). スクリューボールはカーブボールと似た回転で投げられますが, 左ではなく右に曲がります (右投手の場合). 投手が使う変化球の種類は他にもありますが, 主にここで説明する球種のバリエーションです. 例えば, 12-6 カーブは横に曲がることなく, 真下に曲がります.
スライダー. ストライクゾーンから滑り出す前は速球のように見えます.
スクリューボール. ストライクゾーンから滑り出す前は速球のように見えます.
ナックルボール
ナックルボールは最も威力のある球種ですが, マグヌス効果はむしろその天敵です. ナックルボールはキャッチャーに向かう途中で一度だけ回転するように投げるのが理想的です. 回転がないため, ボールの後ろにカルマン渦が発生します. これは, Ed が World Cup™ ブログ で説明しているとおりです. カルマン渦列はボールの動きに微細な変動をもたらし, 打者を惑わせるほどです. 実際, 優れたナックルボールは, 投手でさえボールがどこに飛ぶか予測できません. ナックルボールに回転をかけすぎると, マグヌス効果によってボールの動きが均一になり, 軌道もまっすぐになるため, 打たれやすくなります. 正しく投げれば, ボールは左右に揺れ動きます. この GIF 画像 をご覧ください.
効果的な野球の投球の鍵
効果的な投球の鍵は, 様々な球種を巧みに組み合わせ, 打者を翻弄し, バランスを崩させることです. また, 投手は投球時に球種を巧みに操り, 打者にボールの方向を悟られないようにする必要があります.
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