ジャンプ動作時の床反力発生に関する力学的考察

Transcript

1. ジャンプ動作時の 床反力発生に関する力学的考察 三村泰成 鶴岡高専 日本バレーボール学会第22回大会 一般研究発表 2017年3月12日（日） 演題番号 15
2. はじめに 1 ⚫ ジャンプ動作では，逆方向に反動動作を行った方が高く跳べる． 伸張短縮サイクル（SSC），伸張反射と関係？？ ⚫ そもそも床反力は，どこから発生しているのか？ 静止状態では， 床反力＝体重 のはずである！？ ジャンプ動作を 力学現象として考察する
3. バレーボール 垂直とびの床反力 2 体重 体重より軽い →落下している →床に衝突して大きな反力を得る → SSC ? 粘土 鉄球 跳ね返る ↓ 弾性エネルギの蓄積＆解放
4. スパイクジャンプの床反力 3 バネ-アクチュエータ
5. スパイクジャンプの全体の流れ 4 ① ② ③ ④ ①水平方向に運動 ②回転運動に変換 ③床に叩きつける ④得られた床反力を上方向のエネルギに変換（弾性エネルギ，．．．など） ここに着目！！
6. ボックスジャンプ（リバウンドジャンプ） 5 750mm, 600mm, 450mm, 300mm, 130mm Box 130 Box 300 Box 450 Box 600 Box 130 Box 300 Box 450 1年生 4年生
7. ボックスジャンプの床反力(300mm) 6 衝撃波？！
8. 床反力の発生の源 7 SS’ SS’ SS PC SS PC Type1 Type3 Type2 F=ma m 縮めたバネを解放 （スクワットジャンプ？） ⚫ 質量を加速することで床 反力が発生する． ⚫ バネ上質量が重要な意 味を持つ． ⚫ 加速区間は短く，時間も 一瞬である． 落下，衝突は質量を急停止 させることである．つまり， 質量を上方向に 急加速する作業 となる．
9. 回転運動⇔直線運動 変換機構 8 • 重量バランスで動作は変化する • 上肢を起こす →バネ上質量を加速する • 全体の角運動量保存 スクワットジャンプをする受動動作ロボット
10. バネ・アクチュエータモデルの 簡単な実験（実演します） 9 1. ボールを落下させる 2. 手は元の位置を保持 3. バネが伸びきった瞬間に上方へ引張りあげる 腱 筋 弾性紐 自然長 最大速度 v1 バネが伸びきる 速度はゼロ 引き上げる！
11. バネ定数が小さい 10 F λ F λ1 t t1 F1 F1 エネルギ保存： 運動量保存： 角振動数： 周期：
12. バネ定数が大きい 11 F λ λ1 F1 t1 F t F1 バネ定数が大きくなる F1 が大きくなる t1 が小さくなる 腱（バネ）が弾性変形しない F1 → ∞ t1 → 0 筋肉だけで瞬時に適応制御は可能か？ 全てを随意運動で制御可能か？ 何らかの弾性変形が動作に関与している． 受動制御（パッシブコントロール）が存在するのでは？
13. 剣道の踏み込み（上段） 人体のジャンプ機構とは？ セミアクティブサスペンション？ 12 体重 体重 体重 体重 アクティブダンパー？ スプリング 片足に 1t 以上！
14. センサ（五感）は選手の側にしかないので，試行錯誤，思考錯誤 を繰り返して 自分自身で感じてもらうしかない． ジャンプ動作の手順 13 1. 助走，落下などの勢いを床にぶつける． 2. 「最も衝撃力に耐えられる体勢」， 「最も弾性エネルギを蓄積できる体勢」を保持する． 3. 勢いを急停止させて弾性エネルギを蓄積する． 4. 弾性エネルギの解放と同時（直前？）に一気に下方向に負荷をかける． 大きさ，質量の分布，筋力，バネ定数，．．．などには個人差がある． 体勢，タイミング，限界荷重，．．．などは人それぞれ 型ハメ指導は選手を破壊しているのでは．．．？
15. 木を見て森を見ず 森を見て木を見ず 14 個別の要素にできること（木：ミクロ領域） 全体でなすべき仕事（森：マクロ領域） 外部の仕事は， 単なる力学現象では？ • リンク＆ジョイント： 骨格構造，靭帯，．．． • コントロールシステム 脳，神経，．．． • センサシステム 五感，神経，脳，．．． • アクチュエータ 筋，腱，．．． • 情報処理システム 神経伝達，記憶，学習，．．． ジャンプ動作では？ → 上方向に加速する → 衝撃力に耐えられる体勢で床反力を 蓄積し，それを跳ね返す． 試行錯誤 思考錯誤 メゾ領域？
16. まとめ 15 F F F • ジャンプ動作におけるSSCを単な る力学現象として説明した．これ を明確にできれば，適切に筋力 を利用できるかもしれない． • 既存のトレーニングを否定するも のではない．当然，筋力は必要 である！ • 大域的，局所的に問題を分析し， 現段階で利用できうる全ての知 見，技術で解決策を模索，創造 する． 最適設計？ エンジニアリング？ 工学？
17. 16 本研究はVolleyballLabのグループ研究の一環として行われたものです Volleyball Labとは バレーボールを客観的な根拠に基づき理解すること(Evidence-based Volleyball :EBV) を目的とするグループです。 VolleyballLabメンバー ・浅野暢介 ・大沢仁 ・小田部剛 ・垣花実樹 ・川村貴彦 ・木曽司 ・北口剛一 ・後藤浩史 ・午坊健司 ・佐藤文彦 ・住田達二 ・角力山淳 ・辻村茉莉江 ・手川勝太朗 ・縄田亮太 ・三村泰成 ・百生剣太 ・渡辺寿規