物理の質問です。物体を動かす力と押し戻される力

質問

ゴルフ理論について質問です。

クラブA：普通のゴルフクラブ
クラブB：シャフトの代わりに同じ重さのチェーンを取り付けたゴルフクラブ

クラブの長さ、ヘッドの重さ、グリップ重量、総重量。全て同じと仮定します。

これをスイングマシンを使って同じヘッドスピードで振ってボールを打ちます。
インパクト時のヘッドの挙動が同じであれば、AとBのどちらで打った場合もボールは同じ動きをするのでしょうか？
つまりインパクトでクラブヘッドが押し戻される力が発生した時、チェーンのため踏ん張りが利かないように見えるクラブBは飛距離が落ちるのかどうかが知りたいです。

宜しくお願い致します。

回答No.4

kon555 · ベストアンサー

>>”ヘッドスピード”というエネルギーの最終到達点の数値はAB共に同じと仮定しています。 同じヘッドスピードであればヘッドの運動エネルギーは同じ～

はい、その通りです。ヘッドの持つ運動エネルギーは、速度が同じであれば、シャフトでもチェーンでも同値になります。
『だからこそ』Bの方が飛距離が落ちるのです。

極めて重要な概念として、ヘッドがボールにぶつかった時、ヘッドからボールへのみ運動エネルギーが伝達されるわけではありません。逆にボールはヘッドを押し返そうとしています。
この『押し返す力』の行く先が、チェーン連結の場合はそのままヘッドを押し返す形で消費されてしまいます。一方シャフト連結の場合はさらに跳ね返ってボールに伝わります。
この差は非常に微々たる物でしょうが、0ではありません。

よって(その差が非常に小さく、数mm程度やそれ以下だったとしても)ボールの飛距離は絶対にA＜Bなのです。
『チェーン連結でもボールを飛ばせるか？』であればイエスです。『同じくらい飛ぶのか？』も、ヘッドとボールの質量差が十分にあればイエスです。
しかし『同じ飛距離か？』と言われれば、絶対にノーなのです。

まあここまで面倒に考えなくとも、例えばシャフトとチェーンではなく、シャフトとゴムやスプリングをイメージしてみれば、何となく理解できるのではないでしょうか？

お礼

詳しくありがとうございます。
回答頂いたお二人の意見が少し違っていてどちらをベストアンサーにすべきか迷いました。

回答No.3

gongorogon

No.2です。
＞『すぐ曲がるように見えるチェーンでもスイングによって強い遠心力が掛かり＞強く張っている状態であれば一時的にクラブAのシャフトと同じような状態に＞なる』という事でしょうか？

そういうことです。
どのような条件でそうなるかは、この場合のチェーン（シャフト）の重さ、速度などで一概に言えませんが、少なくともインパクト時のヘッドの挙動（反動）が同じであれば結果は同じと考えています。
水タンクが重いほど、落下速度が速いほど、水面はコンクリートにより近くなるという事です。

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

gongorogon

インパクト時のヘッド挙動が同じなので、同じだと思います。

ちなみに、20L入りポリタンクを数十ｍ上からプールに落とすと、コンクリートに落とした時と同じようにタンクは割れるそうです。
ちょっと違うかもしれませんが、理屈は同じだと思います。

補足

ポリタンクの例えですが、今回の質問に置き換えると『すぐ曲がるように見えるチェーンでもスイングによって強い遠心力が掛かり強く張っている状態であれば一時的にクラブAのシャフトと同じような状態になる』という事でしょうか？

回答No.1

kon555

そもそもチェーン締結と剛体シャフトで同じ挙動になるのか?　という問題はさておきます。
その上で、提示された仮定では確実にクラブBの飛距離が落ちます。同等になる事も、クラブBが上回る事もありえません。
※ボールのスピン挙動による揚力等を考慮しない場合

話は極めて単純で、ゴルフクラブでボールを飛ばす行為は運動エネルギーの受け渡しですので、エネルギー保存法則で解釈できます。
スイングさせるための手の動きが入力で『それ以外』が出力です。
つまりボールの飛距離の最大値とは、スイングの運動エネルギーが全てボールに伝達されたケースとなります。
もちろんそんな事は不可能なわけですが、つまりはボールの動き以外で発生するエネルギーに、AとBで差異はあるか?　という話になります

このように考えれば、運動エネルギーを伝達する媒体がシャフトの場合とチェーンの場合、どちらが飛距離が出るかは自明でしょう。

補足

>ボールの飛距離の最大値とは、スイングの運動エネルギーが全てボールに伝達されたケースとなります。
>ボールの動き以外で発生するエネルギーに、AとBで差異はあるか?　という話になります
”ヘッドスピード”というエネルギーの最終到達点の数値はAB共に同じと仮定しています。
同じヘッドスピードであればヘッドの運動エネルギーは同じだと素人的には思えるのですがどうなのでしょうか？