ボール テーマ つか スポーツには、ボールを 使 うものがたくさんあ あそ る、ボールが１つあればいろんな遊びができる。 がっこう ちい ボールのない学 校はないだろう。小さなころから テキスト版 な した かんが 慣れ親しんだボールについて 考 えよう。 執筆／柳田理科雄 制作／空想科学研究所 提供／栄光ゼミナール まる ボールはなぜ丸い？ 1 や きゅう サッカーボールに、野 球 ボールに、バレーボール。ボールにはい まる ろいろなものがあるが、たいていは丸い。これは、なぜだろう。 じょう げ さ ゆうぜん ご み えん かたち ボールは、上 下左右前後、どこから見ても円の 形 をしている。こ かたち きゅう きゅう ちゅうしん ひょうめん きょ り のような 形 を「 球 」という。球 は、中 心から 表 面までの距離が、 どう ほうこう じ ゆう ころ いち ど ころ どこも同じだ。このため、どの方向にも、自由に転がるし、一度転が はじ おな ほうこう かえ ころ じ めん ゆか お ほうこう は たま かたち ね返るのは、球の 形 をしてい り始めたら、同じ方向に転がっていく。 きゅう すす ボールが 進 んできた 方 向 へ跳 かなら ちゅうしん ま した そして、 球 は地面や床に落ちるとき、 必 ず 中 心の真下でぶつか お うえ は かえ るからだ なな る。このため、まっすぐ落ちたボールはまっすぐ上に跳ね返るし、斜 みぎらん ず すす おな めに落ちたボールは、右欄の図のように、それまで進んできたのと同 ほうこう は かえ じ方向に跳ね返る。 せいしつ や きゅう と こうした性質のおかげで、サッカーでも野 球 でも、飛んだボール うご よ そう はどんなふうに動くか、予想がしやすい。だから、ボールは、たいて きゅう かたち い 球 の 形 をしている。 か きゅう ほそ だ えん かたち 変わっているのは、ラグビーのボールだ。球 を細くした楕円の 形 ころ ほうこう は かえ よ そう をしているので、どこへ転がるか、どの方向へ跳ね返るか、予想がつ おもしろ かない。それが、ラグビーの面白さの１つになっている。 今日の1日1科学 きゅう ちゅうしん ひょうめん きょ り おな 球 は 中 心から 表 面までの距離が同じ は 2 かえ ボールはなぜ跳ね返る？ じ めん ゆか あ は かえ ボールは、地面や床や、バットやラケットに当たると、跳ね返る。 これは、なぜだろうか。 くう き はい ゆか ボールには、たいてい空気が入っている。ボールが床などにぶつか つぶ くう き お ちぢ みぎらん しゃしん ると、ボールは潰れ、なかの空気も押し縮められる。右欄の【写真①】 はり ちゅうしゃ き で ぐち お のように、 針のついていない 注 射器の出口をふさいで、 ピストンを押 て はな もと い ち もど くう き お ちぢ して手を離すと、ピストンは元の位置に戻る。これは、空気は、押し縮 写真① くう き お ちぢ もと 空 気は押し 縮 められると 元 に もど 戻ろうとする 1 もと たいせき もど くう き ちから められると元の体積に戻ろうとするからだ。 ボールは、 その空気の 力 は かえ で跳ね返る。 たし じっけん しゃしん あな あ き いろ あな これを確かめる実験が、 【写真②】 だ。 穴を開けた黄色いボールと、 穴 あ あか おな たか お あな あ を開けていない赤いボールを同じ高さから落とすと、 穴を開けたボー は かえ ゆか くう き も ときに、空気が漏れてしまうからだ。 くう き い がい ちから は あな あ ぜんたい 空気以外の 力 で、跳ね返るボールもある。スーパーボールは、全体 すこ つぶ もと き いろ 穴 の開いた黄 色 いボールはあ は かえ ゆか 写真② つぶ ルは、あまり跳ね返らない。これは、ボールが床にぶつかって潰れた かえ まり跳ね返らない もど がゴムでできている。床にぶつかると少しだけ潰れ、ゴムが元に戻ろ ちから は かえ うとする 力 で跳ね返る。 今日の1日1科学 くう き もと もど ちから は かえ ボールは空気が元に戻ろうとする 力 で跳ね返る ま 3 ボールはなぜ曲がる？ や きゅう と ま 野 球 やサッカーでは、飛んでいくボールが曲がることがある。こ れは、なぜだろうか。 ま かいてん くう き ちから う ボールが曲がるのは、ボールが回転することで、空気から 力 を受 ず と けい はり おな む かいてん あか けるからだ。 【図①】 のように、 時計の針と同じ向きに回転しながら、 赤 や じるし む 図① と い矢 印 の向きに飛んでいるボールがあるとしよう。このとき、ボー くう き なが う ルのまわりには、２つの空気の流れが生まれる。 じ ぶん すす まえ くう き さ ゆう ちが 回 転するボールは、左右に違 くう き なが う う空気の流れが生まれる あ ①ボールには、自分が進むことによって、前から空気が当たる き いろ かいてん や じるし （黄色い矢 印 ） かいてん くう き と けい はり おな ②ボールが回転することによって、 まわりの空気も時計の針と同 むかい まわ みずいろ や じるし じ 向 きに回っている（水色の矢 印 ） ひだりがわ みぎがわ つぎ お これによって、ボールの 左 側と右側では、次のようなことが起きる。 ひだりがわ まえ く くう き まわ 左 側…前から来る空気と、ボールといっしょに回る空気がぶつ あ くう き おそ まえ く くう き まわ くう き おな む 右側…前から来る空気と、 ボールといっしょに回る空気が同じ向 くう き だま はし くう き ふ ピンポン 玉 の端 に 空気を吹き だま かり合って、空気のスピードが遅くなる みぎがわ 写真① くう き す よ つけると、ピンポン玉は吸い寄 せられる はや きになるので、空気のスピードが速くなる なに お しめ しゃしん じっけん このとき、何が起きるかを示すのが、 【写真①】の実験だ。ピンポ だま むかい みぎ うご みぎがわ いき ふ だま ン玉の 向 かって右側に、ストローで息を吹きかけると、ピンポン玉 くう き はや なが ひ ちから は右へ動く。空気の速い流れは、ものを引きつける 力 があるのだ。 ず みぎ ま こうして、 【図①】のボールは、右へ曲がることになる。 今日の1日1科学 ま くう き ちから ボールが曲がるのは空気の 力 2 おも 4 ボールはなぜいろんな重さ？ かる おも ボールには、軽いものから重いものまで、いろいろある。 かる だま きゅう ぎ いちばん軽いのは、ピンポン玉で２．７g。 球 技のボールのなか おも でいちばん重いのは、バスケットボールで６００gぐらい。バスケッ だま ばい い じょう おも トボールは、ピンポン玉の２００倍以 上 も重い。なぜこんなに、い おも ろんな重さがあるのだろうか。 あつか バレーボール かた おお わ しゅるい スポーツでのボールの 扱 い方には、大きく分けて２種類がある。 どう ぐ て う ピンポンや、バレーボールや、サッカーのように、道具や手で打った あし け り、足で蹴ったりするものと、バスケットボールや、ドッジボールの な ように、投げたりキャッチしたりするものだ。 おな おお う け な 同じぐらいの大きさでも、打ったり蹴ったりするボールは、投げる かる ドッジボール おお ものより軽い。たとえば、バレーボールとドッジボールは、大きさが おな ばい おも まったく同じだが、バレーボールのほうが１．４倍も重い。また、バ すこ おお スケットボールは、サッカーボールより少し大きいだけだが、やはり ばい おも １．４倍ぐらい重い。 う け どう さ しゅんかんてき つよ バレーボールとドッジボールは おな おお ぴったり同じ大きさだが、ドッ ばい おも ジボールのほうが１．４倍も重い ちから これは、打ったり蹴ったりする動作では、瞬 間的に強い 力 がかか おも て あし いた ぎゃく るからだ。このとき、ボールが重いと、手や足を痛めてしまう。 逆 かる ちから に、投げるときには、ボールが軽いと 力 がかけられない。ボールは、 どう さ あ おも それぞれのスポーツの動作に合った重さになっているのだ。 今日の1日1科学 どう さ あ おも ボールは動作に合った重さ つぶつぶ 5 り ゆう ドッジボールに粒々がある理由 ひょうめん つぶつぶ ボールの 表 面は、ツルツルだったり、粒々があったり、いろんな も よう 模様がついていたりする。これはなぜだろうか。 ひょうめん ちい つぶつぶ ドッジボールやバスケットボールの 表 面には、小さな粒々がたく て すべ こうしき さんある。これは、手が滑らないようにするためだ。硬式テニスボー すべ け なが ぬの つつみ ルは、ラケットが滑らないように「フェルト」という毛の長い布で 包 まれている。 て だま ひょうめん こま ぜんたい ピンポン玉の 表 面には、細かいザラザラがあるが、全体としては デコボコがなく、ツルツルしている。これは、ツルツルしていたほう かいてん くう き う ちから つよ すべ バスケットボールには、手が滑 こま らないようにするために 細 か つぶつぶ い粒 々がある すべ が、ボールの回転で、空気から受ける 力 が強くなるからだ。滑りや は かいけつ すさは、ラケットにゴムを張ることで解決している。 う け やぶ じょう ぶ ひつよう また、 ボールには、 打ったり蹴ったりしても破れない 丈 夫さが必要 おお どうぶつ かわ かわ に つく そ ざい だ。このため、ボールの多くは、動物の革や、革に似せて作った素材 3 つく たい かわ きゅうけい つつ こま き で作られている。平らな革で、 球 形のボールを包むには、細かい切 はし ぬ あ ひつよう れ端を縫い合わせる必要がある。 まい ご かっけい まい ろくかっけい つく サッカーボールは、１２枚の五角形と、２０枚の六角形で作られて ちょうほうけい ちか まい かわ つつ いる。バレーボールは、 長 方形に近い１８枚の皮で包まれている。 ひょうめん も よう これによって、ボールの 表 面には、いろいろな模様ができている。 まい つぶつぶ かわ サッカーボールは32枚の 革で 今日の1日1科学 つつ 包まれている すべ ボールの粒々は滑りにくくするため は 跳ねないボールでスポーツをしたら？ 6 は かえ もし、 跳ね返らないボールでスポーツをしたら、 どうなるのだろう。 り か じっけんどう ぐ は かえ しゃしん くろ 理科の実験道具に、跳ね返らないボールがある。 【写真①】の黒いボ いろ おな たか お ールだ。これを、オレンジ色のスーパーボールと同じ高さから落とす しゃしん ゆか と、 【写真②】のようになる。まるで床にくっついたように、まった は 写真① かえ く跳ね返らない！ や きゅう こんなボールでもし野 球 やサッカーをしたら、ボールがぜんぜん おもしろ し あい 飛ばず、面白くない。バスケットボールでは、ドリブルができず、試合 すす が進まない。 は そのうえ跳ねないボールは、ゲームができないだけでなく、とても あぶ からだ あ は 写真② かえ 危ない。たとえば、ドッジボールで、 体 に当たったボールが跳ね返 のこ るのは、飛んできたボールのエネルギーが、ボールに残っているとい は かえ うことだ。もし跳ね返らなかったら、ボールのエネルギーは、すべて からだ か 体 へのダメージに変わる。 う け バレーボールやサッカーなど、 ボールを打ったり蹴ったりするスポ は かえ と て あし ーツでも、ボールが跳ね返って飛ぶのは、手や足のエネルギーがうま つた は かえ て くボールに伝わっているからだ。ボールが跳ね返らなかったら、手や あし じ ぶん じ しん いた 足のエネルギーは、自分自身を痛めることになる。 は かえ おもしろ あんぜん たの ボールが跳ね返るおかげで、スポーツは面白いし、安全に楽しめ るのだ。 今日の1日1科学 は かえ あんぜん おもしろ ボールが跳ね返るから安全で面白い 4 やなぎ た り か お へん しゅう こう き 柳 田理科雄の編 集 後記 せ かい とうなん さか 世界にはいろんなボールがあります。東南アジアで盛んな「セパタクロー」 とう しょくぶつ あ つか あな あ とう では籐という 植 物のツルを編んだボールを使います。穴が開いていて、籐 だんりょくせい は かえ きゅう ぎ う あ の弾 力 性で跳ね返ります。アイスホッケーも 球 技の１つですが、打ち合う あつ かたち きゅうけい 「パック」は厚いコインのような 形 をしています。つまり「ボールは 球 形」 くう き ちから は かえ ほんとう ただ 「ボールは空気の 力 で跳ね返る」というのは、本当は正しくないんですね。 みな きょう み も おも め それでも「皆さんが 興 味を持つきっかけになれば」と思って、よく目にす しょうかい ず かん しら るボールについて 紹 介しました。ぜひ、図鑑やインターネットで調べてみ おもしろ で あ おも てください。面白いボールに出会えると思います。 5
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