スキーはジャンプすると遅いか？

質問

斜面の問題です。
スキーでダウンヒルを行う場合、ジャンプすると不利になるといわれます。
ここでは、空気抵抗を０とします。
今、スキーが斜面を滑走する場合、雪面からの抵抗が当然あります。
ジャンプした場合、雪面からの抵抗は０になります。
ここで、ある急坂をジャンプして通り過ぎるか、それとも足を柔軟に使って張り付いてすべる場合ですが、
雪面からの抵抗を受けない空中のほうが遅いのはなぜでしょうか。みなさんはどう思われますか。

回答No.3

noname#221368 · ベストアンサー

いちおうダウンヒルの現役です。この地方では、ダウンヒルがほとんど廃止されてしまったので、最近あんまり出場してませんが、いちおう専門家に○を付けました。

(1)空気抵抗
　急坂（壁といいます）に飛び出す時、大きく飛び出る奴は、おおむね下手糞です（私です）。こういう奴はたいがい、空中でバランスを取るために大きく伸び上がって、空気抵抗を大きくして終わります。
　理想的には、クラチング・スタイルを保って小さく丸まったまま、空中でぴくりとも動かない事です。なので、空中姿勢の良し悪しさえ同じなら、空気抵抗の影響は、どちらも同じと思います。

(2)重力
　壁から水平に飛び出すと、少なくともその瞬間は、重力は水平方向に働きません。コースを真上から眺めたところを想像すると、わかると思いますが、結局ダウンヒルは、水平速度で勝負する競技です。スキーの動力は、重力の水平分力しかありませんから、出来るだけ重力の水平分力を稼いだ方が、得なわけです。
　そこで、壁の直前で小さくわざとジャンプして、壁から飛び出した時には、できるだけ斜面に平行になるための、プレジャンプという高等テクニックがあります（私は、出来た試しがありません）。

(3)雪面抵抗
　もちろん鋭く落下すれば、それだけ着地抵抗は上がります。このためにもプレジャンプを行います。

　ダウンヒルの上級者は、0.01秒を争います。平均でも0.02秒くらいの勝負です。なので(1)，(2)，(3)は、どれも無視できなくなる訳です。
　・・・エッ、私？・・・。
　いつも、１秒～５秒を（つまり最下位を）争ってます・・・トホホッ・・・

お礼

さすがですね。
ダウンヒラーは物理の知識もあるものなんですね。
物理をかじっているはずの人たちの多くが、考え方を間違えているのに・・・・、！驚きました。

回答No.6

mazeran

野球でもヘッドスライディングは不利だと聞いたことがあります。
確かにジャンプは、結果的に地点到達に余分な時間が必要になります。

言葉だけでの説明は難しいですが、スキーでもそうですが、ジャンプすると上方にむかって進むことになるので、滑走面に対しての速度が落ちるためです。
話を簡単にするために、これ以降の内容は水平面を同じスピードでスキーで滑っているとします。
途中にジャンプするための斜面があってジャンプしたとします。その斜面を滑っているときでも、水平面を滑っているときの速度と変わりません。
たとえば斜面の角度が４５度で長さが１ｍあって、滑るのに１秒かかったとすると、ジャンプするための斜面がないときでは同じ１秒でも約３０ｃｍ先に進むことができるわけです。１－１／√２。
つまり、上へ向かってジャンプするのに滑る距離が増えるわけです。
または、ジャンプするのに速度のエネルギーを使うために、遅くなるわけです。
ジャンプしたあと地面に着くまでの水平方向の速度は、ジャンプの斜面を滑り上がっているときの水平方向のベクトルと同じで、速く感じるのは落下しているからです。

これを防ぐためには、重心は常に水平に移動させ、足などを柔軟に使って斜面を乗り切るのです。このとき斜面を滑っている速度は、水平面を移動する速度と同じになりますので、速くなります。上述の例で考えると、√２倍速くなります。

ですからダウンヒルなど、スキーでかなりラフな斜面を滑るためには、雪に対してのスキー板の速度の変化が大きいので、柔軟な足腰と、安定感が必要になるわけです。
体の重心の移動速度は一定ですが、凸凹の斜面でのスキーの速度は速くなるわけです。
野球でもヘッドスライデングすると、水平に走っている速度を上向きにジャンプするために使うため、ベースに到達するのに余分な時間がかかるのです。

紙に絵を描いて説明するとすぐに理解してもらえると思いますが、言葉だけではなかなか難しいですねェ。
こんな説明でわかってもらえれば幸いです。

回答No.5

BookerL

実際には雪面との摩擦などがあって複雑になりますが、

＞ある急坂をジャンプして通り過ぎるか、それとも足を柔軟に使って張り付いてすべる場合ですが、
＞雪面からの抵抗を受けない空中のほうが遅いのはなぜでしょうか

という点に一番本質的と思われるのは、
「ジャンプしていると雪面より位置が高いので位置エネルギーが大きく、雪面を動くときより運動エネルギーが少ない、つまり速度が遅い」
ということではないでしょうか。

回答No.4

Silentsea

まず移動距離の問題です。
近くに紙があったら、適当に斜めに直線を引いてみて下さい。
斜面の断面図になります。
で、ジャンプ軌道の放物線を書いてみて下さい。
高く飛べば飛ぶほど、斜面より余計な移動距離が必要になるのが分かると思います。

次に速度の問題ですが、水平方向ｖの速度を考えると
空中へのジャンプはジャンプした時点の初速度ｖ＝αのまま。
斜面に接地している方は常に重力加速度の水平分力g・sinθを得て加速している、ｖ＝α＋ｇ・sinθ・t　ということになり、ジャンプしない方がスピードを得られていることになります。

次に考えるのは雪面との抵抗の問題ですが
空気抵抗がゼロなら、考えるべきは雪面とスキー板間の抵抗μと水平方向への加速　g・sinθの比較です。
これは実体験上、スキー場で一定以上の斜面があればかなり緩い坂でも滑り出す事を考えれば分かるように、競技中の斜面角度であれば、斜面に接地して加速度を得ているほうが早いことが分かります。
長い坂を滑り続けていると、ある速度以上は出なくなりますが、そこが加速度と抵抗の力が釣り合った時ということになります。
このタイミングで空中を浮遊したとしても、速度自体は接地しているのと一緒なので、空中の方が速くなるということはありえません。

空中のほうが速くなるためには、雪面抵抗が水平加速度を上回る区間
つまり、「雪上に立っていても滑り出さない斜面」だけです。
ゴール前の平らな場所とか、大きいコブの上みたいな場所ですね。

一応、素人が張り付いて滑る方が早い理由を考えてみました。
単純に二次元的に斜面を考えているので、実際はもっと複雑でしょうねぇ

回答No.2

ddg67

空気抵抗を０にしたら、飛んでるほーが早いです。

空気抵抗があるから、ダウンヒルでは遅いと言われてるんです。
飛んでる間は空気抵抗を受け、また空中に浮いている間は加速しませんから。

補足

どうも
滑っていても、飛んでいても、空気抵抗があるとすれば同じようなものじゃないんでしょうか。

回答No.1

noname#77845

ジャンプするための踏みきり時と着地時にものすごい抵抗が増加するので、スピードが落ちます。
ジャンプしないで斜面をなめるように滑った方が速いでしょう。

補足

玉を斜面で転がすとき、斜面が適度な状態であれば、玉は飛び出します。
踏み切らなくても飛べるのではないでしょうか。
また理想的な形状を考えれば、まさしくなめるように着地できるはずですよね。