ゴルフボールの
ボール・地面相互作用／反発速度
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まず答え
反発速度は、ボールが地面に着地して接触したあと、地面から離れる直後の速度です。着地直前の速度と同じではなく、接触中にボールや芝が変形し、摩擦やスピンの影響も受けるため、速さだけでなく進む向きも変わります。
詳しい解説
ゴルフボールの「反発速度」は、着地して地面と接触したあと、ボールが地面から離れる瞬間の速度を指します。着地直前の速度を入射速度、地面から離れた直後を反発速度として分けると、最初のバウンドでどれだけ速度が失われ、どの方向へ飛び出したかを整理できます。
衝突では、ボールと芝・地面が一時的に変形し、エネルギーの一部が変形や熱などへ失われます。そのため反発後の速さは通常、着地直前と同じにはなりません。さらに地面から受ける摩擦によって水平方向の速度と回転も変わるため、反発速度は単に『入射速度×一定の反発係数』だけでは十分に表せません。
Biberらは、実際のゴルフボールを人工芝と天然芝系の表面へ衝突させ、1000件を超えるバウンドについて接触直前・直後の速度とスピンを動画計測しました。その結果、入射条件によって滑り続けるケースと、接触中に転がり状態を経るケースがあり、反発後の速度・回転の関係も一つの単純式では表しにくいことを示しています。
バックスピンも重要です。着地時のスピンと摩擦の組み合わせによって、接触中に回転が大きく変わり、場合によっては回転方向が反転することもあります。その変化は、反発後の前進速度や次のバウンド、最終的なランへつながります。
したがって反発速度を見るときは、着地速度だけでなく、着地角、着地時スピン、芝や地面の硬さ・摩擦条件とセットで解釈します。同じ着地速度でも、条件が違えば地面から離れる直後の速度と方向は同じになりません。