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ゴルフボールの凸凹は実は特許の塊だった/身のまわりのすごい技術

身近なモノのしくみが図解で丸わかり!『雑学科学読本 身のまわりのすごい技術大百科』(涌井良幸・涌井貞美著)で身近なモノに秘められた感動ものの技術について学びましょう。今回は第5回目です。

ゴルフボールの表面を見ると、ブランドによってくぼみの形状が微妙に異なる。この形状は、実は特許の塊(かたまり)なのだという。

ゴルフは年齢を問わず、スポーツ界の華(はな)といえる。近年は、若手プロゴルファーの活躍がスポーツニュースの一面をよく飾っている。

さて、ゴルフボールのくぼみ(ディンプル)を見てみると、ブランドによって模様や深さが異なることに気付く。たかがくぼみと侮(あなど)ってはいけない。この違いには大きな理由がある。

ディンプルの効果としては、大きく二つのことが挙げられる。「揚力(ようりょく)の増加」と「空気抵抗の軽減」である。まず「揚力の増加」を見てみよう。球技一般にいえることだが、ボールを打つときには回転(スピン)をかけるのが普通だ。ボールを曲げたい、遠くに飛ばしたいなど、都合に応じてスピンをかける。そのとき、表面に凹凸があれば、それだけ周囲の空気との抵抗が増え、スピンの効果が増大する。

ではここで、スピンをかけて揚力が得られるしくみを考えてみよう。バックスピンをかけると、ボールの上の気流は速く、下は遅い。気流は速いと気圧が低くなり、遅いと高くなる性質がある(ベルヌーイの法則と呼ぶ)。したがって、ボールには揚力が働く。ディンプルがあると、上下の気流のスピードの差は平らな球よりも大きいため、それだけ強い揚力を受け、ボールは遠くに飛ぶことになる。打球の軌跡(きせき)は初速、打出角、スピンの三つで決定される。これを飛びの三要素と呼ぶ。ディンプルはこの三つ目に関与するのだ。

次に「空気抵抗の軽減」の効果について見てみよう。物体は空気中を運動するときに抵抗力を受けるが、その最大の原因はカルマン渦(うず)である。空気の流れが物体から剥(は)がれて渦ができ、この渦が物体の動きを止めようとするのだ。

ディンプルがあると、空気の流れがボール表面から剥がれるのを防ぎ、カルマン渦の発生を抑えられるため、ボールは遠くに飛ぶのである。

このように、ディンプルの大小や浅深はボールの飛び方を左右する。そこで、ボールメーカーはさまざまな研究からその模様や形を定めているのだ。

(つづく)

カテゴリ:スキルUP
【著者紹介】涌井 良幸(わくい・よしゆき)
1950年、東京都生まれ。東京教育大学(現・筑波大学)数学科を卒業後、千葉県立高等学校の教職に就く。教職退職後は著作活動に専念している。貞美の実兄。

【著者紹介】涌井 貞美(わくい・さだみ)
1952年、東京都生まれ。東京大学理学系研究科修士課程修了後、富士通に就職。その後、神奈川県立高等学校教員を経て、サイエンスライターとして独立。書籍や雑誌の執筆を中心に活動している。良幸の実弟。

【書籍紹介】『雑学科学読本 身のまわりのすごい技術大百科』(KADOKAWA)
身のまわりにある「便利なモノ」には、すべて、「便利さの理由」がある。しかし、私たちはそれをよく知らないままに日々生活しています。本書は、身近な家電から巷で話題のハイテク機器、よく使う文房具まで、日ごろよく使う「モノ」の“すごい技術”を図解でわかりやすく解説する一冊です!

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