ピッチャーのボールの速度と打球の飛距離について

質問

私は理論物理系大学院生なのですが、院生のくせにそんなことも分からないのかといわず教えてください。

小学生のころに野球の本を読むと、投手の球速が速ければ速いほど打った打球は速くなると書いてありました。
原理は壁にボールを速く投げつけるほど返ってくる球速が速くなるのと同じだそうです。
確かに小学生の時はその説明で納得していたのですが、物理を学ぶにつれその説明に疑問を抱くようになりました。（力学に関しては高校物理に毛がはえたような知識しかありませんが…）

運動量保存則の観点から考えると、投げられたボールと打つ打球の方向は正反対なので速ければ速いほど飛距離は短くなるのでは？と思うのですが…。
勿論バットは人の腕とつながっているので単純に保存則が成り立つとは思えないですが、少なくとも速いボールを打つことが打球の速さにつながるとは思えないのです。
それに試合前のフリー打撃の時に強打者は遅いボールを軽々とスタンドに運んでいるのを見るとますます、投げられたボールの速さと飛距離の関係に疑問を感じます。

この質問を一度助手の先生に質問したことがあったのですが、非常にあいまいな説明で、本人もあまりよく分かっていないようでした。
どなたか、明確な回答をよろしくお願いします。

回答No.4

cosmic21

>運動量保存則の観点から考えると、投げられたボールと打つ打球の方向は正反対なので速ければ速いほど飛距離は短くなるのでは？

これはある意味正解です。確かに打球の飛距離は、ボールの角度やスピンといった要素もあります。まず、どんなスピードのボールでも完璧なスイングとタイミングで、しかもバットの芯でとらえられたと仮定します。

この場合、ピッチャーのボールの速度と打球の飛距離が比例するのはある程度の速度までです。ある程度というのはバッターの力量によります。たとえプロのバッターでも１７０キロのボールをスタンドまで運ぶのは無理でしょう。極端なスピードではバットをへし折り、キャッチャーを飛ばし、ボールはバックネットに突き刺さるということになります。（あくまでも極端な場合）

＞壁にボールを速く投げつける
場合でも返ってくる球速が速くなるのはある程度のスピードまでで、ボールのエネルギーが壁を破壊するほどになればその辺に転がるか、壁にくいこむのと同じです。

フリー打撃は１２０キロ前後のボールなので、プロの強打者は「手ごろ」なのです。非力なバッターはこのスピードでもボールに力負けしてしまいます。