ランニングの力、パワー、力積関係(ニュートンの法則では垂直方向(dv)と水平方向(dH)の変位により加速度が決まる)

筋力とは、物理学用語で力(F)と定義される物理量であり、競技パフォーマンスにおいてはピークフォースを指します。

そして、パワーとは、ある距離(変位)にわたって単位時間(t)あたりに適用される力の量であり、仕事を行う率を指します。

また、力の立ち上がり速度(RFD)を用いて表されることも多く、これらの変数は力積(F×t)、つまりある時間に適用される平均的力として示すことが可能であり、力積は運動量の変化(mv2-mv1)に等しくなります。

運動量は、物体の質量(つまりランナー)の質量は変わらないため、運動量の変化はほとんどの場合が速度変化の結果になり、物理学を基にしたこれらの概念は、ランニングなどの競技パフォーマンスを決定する基本概念になります。

ある質量を有する物体として人体を扱うならば、適用される力によって加速度が決定され、ニュートンの運動法則によって定められた軌道をもつ発射物となり、ニュートンの第二法則(F=ma)を当てはめると、力積と運動量の変化は等しい式であるといえます。

物体がたまたま人体であるからといってその関係は変化しないために、競技パフォーマンスもこれらの関係を満たします。

したがって、ピークフォース、パワー、そして特に力積は、水平方向において人体をできるだけ速く移動させることを機能とするスプリント能力の本質を決定します。

ウォーキングと異なり、ランニングでは、身体が地面を離れて空中に浮くタイミングがあり、その瞬間が発射物の定義に該当し、発射物とは、地面を離れる際の速度と発射角度に応じた軌道、すなわち飛行経路をもつものになります。

ニュートンの法則によると、重力による加速度は垂直方向の動きに関しては、9.81m/s2であり、水平方向の加速度は0m/s2になります(ゆっくりと動く物体の場合)。

軌道を求める式を用いれば、垂直方向(dv)と水平方向(dH)の変位によって飛行経路が定められます。

力積は、スプリントパフォーマンスを決定する重要な要素と考えられており、なぜならば、力積は(運動量によって)物体の速度変化を決定し、軌道と関連しているからです。

トレーニング経験のあるスプリンターが生み出す力積は約215Nsであるのに対して、一流のスプリンターが生み出す力積は約276Nsでした。

ランナーのストライド長/ステップ長(DLS)の最大値は、地面に適用される力によって決定されます。

引用・索引Effects of Performing Endurance and Strength or Plyometric Training Concurrently on Running Economy and Performance37-45

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