身体の使い方・姿勢について

物体に働く力と運動〜剛体に働く力〜

身体の使い方を考える上では、力をイメージできることは重要です。

力がイメージできるからこそ、どのように身体を動かすと負担が少なく効率的な動作になるのかがわかります。

 

そこで、今回は力をイメージする基礎となる剛体に働く力についてお伝えします。

ちょっと座学的な要素が強めですが、物体に力が働いたときどのようになるかを考える上で、つまり、身体に力が働いた時にどのように動くか考える上での基礎となる部分なので、ぜひ理解してもらいたいところです。

まず、物体には質量と大きさが普通はあるものですが、物理学の世界では、大きさがなく質量だけがあるとみなしたものを質点といい、大きさも質量もあるとみなしたものを剛体といいます。

剛体の定義についてさらに付け加えると、剛体とは変形しないとみなせる物体、であります。

ちなみに、変形してしまう物体は弾性体といい、弾性力を考慮しなければなりません。

究極の話をすれば、世の中の物体はすべて弾性体といえるのですが(固いバーベルでも、何百キロもウェイトを付けた状態では歪んだりしますよね)、物理の法則を論じる上で考えやすいように、質点とか剛体とかいうものを考えています。

 

剛体と質点の違いは、大きさがあるかどうかです。

物理では、物体がどのくらいの速さで動くのか、どのくらいの力が加わったのか、ということを考える一方、物体に大きさがあるときは、その物体が回転しているかどうかも考えます。

これは、物体に大きさがないときは考えないことです。

つまり、剛体と質点の大きな違いは、回転を考えるかどうかです。

僕の理解でいうと、質点は点でしかないので、回転のしようがなく、剛体は形あるものなので、回転を考えなければならないというようなイメージです。

 

例えば、風車を思い浮かべて欲しいのですが、風車の中心だけを見ていると、回転しようが形が変わって見えるわけでもなく、向きがあるわけでもありません。

そのような場合は、回転していようがいまいが対して違いが生じないのです。

ところが、羽根?の部分まで含めて風車全体を見ると、羽根の形が変わるので、風車が回転しているのがわかります。

 

人の身体を考える上でも、もちろん基本的に剛体として考えていくべきです。

 

剛体に力が加わると、剛体は運動しはじめます。

並進運動は、物体が2点間を移動する運動のことをいいます。

並進運動は物体が向きを変えない運動、つまり直線運動になります。

例えば、車に乗っていて、エンジンをかけアクセルを踏むと、車を動かす力が生まれ、ハンドルがまっすぐのまま切られることがなければ、まっすぐ前方に進みます。

この時、車は並進運動しているといえます。

ただ、ハンドルを切った場合は、カーブを曲がるために曲線を描くように車が動きます。

このとき、車は回転運動をしています。

回転運動は、大きさを持たない点または大きさを持つ物体が、ある点(回転中心)か、ある直線(回転軸)を軸として、あるいは別の物体の周りを等距離で回る運動のことをいいます。

 

剛体の運動は、これら2つのうちのどちらかであるか、この2つの運動を組み合わせたものになっています。

ちなみに、すべての動作のための関節は回転運動をする構造になっています。

この回転の「軸」は解剖学で出てきます。

詳しくは解剖学用語の記事を読んでみてください。

重心とは、物体(剛体)の中心、つまり、重さ(重力)を考慮したときにその点を支えると全体を支えることができる点のことをいいます。重さ的にバランスのとれる点です。

ちなみに、つま先重心と踵重心どちらが正しいかという議論があります。

僕もいくつかこの議論について情報を集めたことがあるのですが、どうやら「体重が乗ること」と「重心」を混同している例が見受けられます。

議論は言葉の定義が共通していて初めて議論として成立します。

情報を集める際は、言葉の意味には十分注意しないと、的を外した理解をしてしまう危険性があります。

 

また、運動の際にはバランスの重要性が強調されることがあります。

バランスとは、平衡状態を維持するために必要とされる能力のことをいいます。

バランスという言葉は質や量が釣り合っているというような意味もありますが、運動に関連した意味としては、上の意味だということです。

 

ちなみに、平衡とは、静止している状態、あるいは動いている物体のスピードとその方向に変化のない加速度ゼロの状態をいいます。

剛体の1点を糸でつるして静止したとき、重心は糸の張力の作用線上にきます。

重心が作用線上にないときはバランスがとれず剛体が動いてしまいます。

つまり、剛体が静止してつり合っているときというのは張力の作用線上のどこかに必ず剛体の重心があるということです。

なので、糸を結ぶ位置をずらしてもう一度つるしたとき、先ほどの作用線との交点が重心となります。

2つのそれぞれの作用線の上に重心がある、という条件を満たす位置というのは、その2つの作用線の交点だけだからです。

さらに何回糸の位置を変えて吊るそうとも、剛体が静止するかぎり、糸の張力の作用線は、上記の交点を通るということになります。

物体が2つある場合での重心であっても、重心の位置は必ず1か所になります。

たとえば、鉄球Aと鉄球Bがあって、そのときの重心は鉄球Aと鉄球 Bの間のどこかにあるわけですが、この重心はあくまでも1箇所です。

これは鉄球Aと鉄球Bの2つに着目した場合です。もし、鉄球Aだけに着目するならば、その重心は鉄球Aの中心付近の1箇所にあります。

鉄球Bだけに着目するならその重心は鉄球Bの中心付近の1箇所にあります。

重心というものは着目のしかたによって変わり、その着目のしかたごとに1箇所だけ存在します。

 

ややこしい話もあったかもしれませんが、身体の使い方は基本的に物理学の話です。

つまり、どのような物体にどのような力が加わればどのような運動をするのか、そして自分の目的とする姿勢や動作に対してどのような運動をさせればいいのか、という話です。

この記事は「どのような物体に」のあたりを中心にお話した記事です。

 

なので、もし身体の使い方を学ぼうと考えるならば、ぜひ次は力についての記事を読んでみてください。

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僕は、どうすればもっと「楽」になるか、ずっと考えていますが、その中で「良い姿勢」でいるということは決して欠かせないものだと考えています。

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最後まで読んでいただきありがとうございました。

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