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スパコン

フォークボールの落ちる理由は「負のマグヌス効果」にあった。スパコンで解明 51

ストーリー by nagazou
縫い目でそんなに差が出るものなのか 部門より
東京工業大らの研究チームの発表によると、野球で投手が投げるフォークボールが「落ちる」理由は「負のマグヌス効果」が起きていることが理由であると発表した。マグヌス効果は、回転しながら進む物体に対して揚力が働く現象(東京工業大学九州大学TECH+テレ朝news産経新聞)。

この負のマグヌス効果は、下向き垂直方向に働く力を指すという。本来、フォークボールはバックスピンの回転をしているため、マグヌス効果により浮き上がる軌道になる。しかし実際には浮き上がらず放物線に近い軌道となり、そうなる理由はこれまで分かっていなかったそうだ。今回の研究では、スーパーコンピュータ「TSUBAME3.0」を活用し、ボールに掛かる抗力などを計算した。

実験では時速151kmの球速と1分間の回転数1,100rpmのツーシームフォーシームの二つの球種を比較した。二つは同じ球速と回転数にもかかわらず、縫い目の回転の仕方の違いだけで打者の手元での落差が19cmも違うことが明らかになったとしている。

数値流体シミュレーションを行った結果、回転の途中、ボールの縫い目が特定の位置に来た時に負のマグヌス効果が発生することが分かったとしている。
  • by jizou (5538) on 2021年03月28日 1時23分 (#4002334) 日記

    シミュレーションを駆使して、新しい変化球を作れないかな?
    ボールの持ち方、スナップのかけ方、投球フォーム。

    あとは、なるべくピッチャーの体に負荷をかけないで投げられる
    変化球の投げ方をみつけるとか。

    こういう計算ができるようになるのは楽しい。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      アメリカでは既にやってるよ
      投げたいボールから逆算して回転軸とか計算して
      そこさら投げ方を算出するような方法
      既にそれで新しい変化球を覚えて成績上がった人もいる

  • by Anonymous Coward on 2021年03月27日 6時10分 (#4001887)

    富岳だけではないようで何より

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      1位だけじゃダメなんですよ(反論)

      • by Anonymous Coward

        同意なのでは? (名推理)

    • 東工大のスーパーコンピューターは導入にETA、CRAY、SUNと贄を捧げてきたので、TSUBAMEは別物に入れ替わっていてもあくまでバージョンアップなのです。

  • by Anonymous Coward on 2021年03月27日 7時46分 (#4001901)

    > 投げた直後の球速、回転速度、回転軸(ボールの縫い目)が分かれば、その後のボールの軌道が予測可能に。

    投球直後の映像を高速で撮影すれば、打者の手元に届く前に軌道予測をお届けできるかな。
    実時間シミュレーションは無理だろうから、あらかじめ計算しておいた結果から近いものを使うんだろうけど。
    バレないよううまくやれば、東工大野球部は強豪になるな

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      瞬時に計算して打者にお届けできたとして…
      その打者が予測軌道をジャストミートできる能力があるかはまた別問題なので
      イチローさんみたいな巧打者でも揃えなければなかなか強豪チームとなるのは難しいのではないかと。

      • by Anonymous Coward

        そこでホーミングバットの出番ですよ

        • by Anonymous Coward

          肩が抜けるは当たり前、手首が砕ける&腕がもげる…

          • by Anonymous Coward

            アイアンリーガーを開発するしかないな

      • by Anonymous Coward

        スカウター的な装置に予測した軌道を表示したら打率あがったり?

    • by Anonymous Coward

      ボールの縫い目はルールで規定されてるの?
      規定がないならフォークボールになりやすいボールとかできそうだな。

      • 縫い目どころか、ちょっとした傷や汚れでも球筋に大きな影響を与えるので厳格にルールで禁止されています。
        意図せず付く傷もあるので、試合中は審判判断で頻繁にボールを交換しますね。

        不正球の代表 [junkballspirits.com]

      • by Anonymous Coward

        もちろん細かく規定されてる。スパコンを使うまでもなく縫い目が変化球に大きな影響を与えることはとっくに広く知られている

      • by Anonymous Coward

        プロ野球試合使用球に関する規則ってネットで参照できないんですかね
        NPBのニュースリリースしか検索にヒットしませんでしたが

        統一試合球に関する規則改正について | NPBからのお知らせ | NPB.jp 日本野球機構 [npb.jp]

        第2条(統一試合球の基準)
        統一試合球は、以下の基準による。

        1. ボールの反発係数は、「0.4134」をその目標値とする。
        2. ボールの周囲は、9インチ(22.9cm)~9インチ1/4(23.5cm)の範囲内とする。
        3. ボールの重量は、5オンス(141.7g)~5オンス1/4(148.8g)の範囲内とする。
        4. ボー
        • by Anonymous Coward

          一般にNPBの縫い目高さは、メジャーリーグ以下の縫い目高さより低いとされていて、それが高校野球に流用され、高反発金属バットと合わせて、国際的に通用しない(木バットを使う国際試合で覿面に顕われる)打高投低を生み出している。

      • by Anonymous Coward

        エメリーボールで検索しよう

    • by Anonymous Coward

      メジャーリーグで既に導入されてるけど
      スタットキャストというシステムが有って
      必要なデータ収集は技術的には可能
      日本も一部球団では導入されているみたいなので
      そのうち出来るかも

      • by Anonymous Coward

        既に日本でもやってるのは
        事前に計算して3Dで事前に体験するやつがある
        まぁ世間に知られてるのは数年前に導入されたものだけど(最新のものをわざわざ公開しないわな)
        3Dの体験がより本物に近くなれば、大きな成果がでるようになるかもね

  • by Anonymous Coward on 2021年03月27日 9時13分 (#4001923)

    ボールが浮き上がる変化球ってなかったっけ? ってぐぐってみたらソフトボールのライズボール [wikipedia.org]のことでふつうにマグヌス効果なことが説明されてた。

    ここに返信
    • ソフトボールはピッチャーマウンドから投げない上に下手投げなので、普通に投げても少し上に向かって投げる山なりの軌道になります。
      ライズボールだとマグヌス効果によってより高い軌道を取るということで、水平に投げて投げた位置より高く上がるという意味ではありません。

      --
      うじゃうじゃ
      • by Anonymous Coward

        放物線軌道よりは高くなるんだよね?

        • どうなんでしょうね?
          「普通の軌道」が空気抵抗によって純粋な放物線軌道よりは低くなってるわけで、普通よりは高い軌道といっても空気抵抗による減速は確実にあるので「真空中での純粋な放物線軌道」より高いかどうかはわからないし、確かめるのも難しそうです。

          --
          うじゃうじゃ
          • by Anonymous Coward

            空気抵抗は落下を妨げる方向にも働くはずなので純粋な放物線軌道より低いかどうかさえ自明でない気がする

          • by Anonymous Coward

            違う、そこじゃない。
            ボールを放った軌道
            y=-ax^2+c
            に、(一定の)マグヌス効果を加えた軌道
            y=-ax^2+bx+c
            は放物線そのものだよ
            ってツッコミを待っているんだよ。

          • by Anonymous Coward

            「普通の軌道」がオーバースローで投げた直球の軌道ということであれば、直球は放物線軌道よりは高くなっている。「直球は最大の変化球と言っても過言ではない」 [ntv.co.jp]
            いっぽう、フォークボールのほうが放物線軌道に沿っていると。

            • by Anonymous Coward

              いわゆるフォーシームなら放物線より高い軌道になるんですね。
              作用する向きが違うので正確な表現ではないけど、空気抵抗による減速よりマグヌス効果の浮力の方が勝る形になるのか。

              • by Anonymous Coward

                ピンポン玉なら文字通り浮き上がるライズボールは簡単に投げられる。
                話を単純化すれば、重力に負けないだけのバックスピンをかけられるか、ってことでしょ?
                球速や制球を犠牲にしてバックスピンに全振りした投法さえ完成すれば、あるいは…

  • by Anonymous Coward on 2021年03月27日 10時33分 (#4001966)

    マグ=メヌエク

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年03月27日 18時20分 (#4002170)

    「わが浮遊城へようこそ! ここまでは楽しんでいただけたかな?」

    「わが地底城へようこそ! ここまでは楽しんでいただけたかな?」

    になるってことかにゃ?

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年03月29日 10時07分 (#4002701)

    東大卒の小林(ロッテ)が、入団したてで二軍にいたゴジラ松井(巨人)と
    二軍戦で対戦した時に、渾身のストレートで三振に切ったんだけど、
    試合後のインタビューで松井が
    「プロのフォークはすごい」
    って言ったんだとか。
    東大だとボールが遅くて重力で落ちてフォークになるんだぜ。

    #エモやんも解説者時代、ラジオ中継だとピッチャーが落ちる変化球投げたようでも
    #「重力で落ちたんとちゃいますか」などと無責任なこと言ってたとか
    #どっかの本で書いてたような(聴取者に画面が見えないからテキトーに言える)

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年03月29日 10時20分 (#4002708)

    円柱または球が回転しながら、粘性を有する流体中を一定速度で移動または一様流中に置かれた場合、円柱または球表面に接する流体が粘性によって回転運動に引きずられ、回転速度および粘性に相応する循環 が周りに発生し、移動方向または一様流に対して垂直の力が発生する。(Wikipedia日本語版「マグヌス効果」より引用)

    野球用硬球が、飛行時の角度のせいで、飛行方向に対し非対称な縫い目がボルテックスジェネレーターとして作用して、本来の回転と違う揚力が発生し、本来の飛行軌道とずれていく事を、「負のマグヌス効果」と呼んで良いのかね?
    まあ用語の原義は言い出した人が好きにつければ良いのだが(その後も変遷するものだし)。

    ここに返信
    • by gera (37837) on 2021年03月29日 12時42分 (#4002754) 日記

      >飛行方向に対し非対称な縫い目がボルテックスジェネレーターとして作用して、本来の回転と違う揚力が発生し、本来の飛行軌道とずれていく事を、「負のマグヌス効果」と呼んで良いのかね?

      勘違いしていますね。
      シミュレーションの画像を見てみるとわかりますが、縫い目がないところの滑らかな面が関与するところで下向きの揚力が発生しています。

      滑らかな球面ではある回転数の領域で通常のマグヌス効果と逆向きの揚力が発生することは理論的にはかなり昔から指摘されていて、それを「負のマグヌス効果」と呼んでいます。
      このことは実験でも示されています。

      野球のボールのように縫い目があるボールだとその効果は表れないのではないか、という説もあったのですが、今回のシミュレーションで、縫い目の関与する時間帯は正の揚力が、縫い目が関与しない時間帯は負のマグヌス効果が表れて負の揚力が得られた、ということです。

      フォーシムだと、縫い目が関与しない時間帯がほとんどないため、負の揚力が発生しない。

  • by Anonymous Coward on 2021年03月31日 21時33分 (#4004591)

    ソフトテニスでは、強烈なドライブをかけると逆に浮き上がるけど、これも負のマグヌス効果なの?

    ここに返信
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