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スキーに大きな力を伝える必要性

投稿者: | 2018年11月7日

よく、スキーにどうすれば大きな力が伝わるか、について議論の対象となる。

「母指球荷重ではなく踵荷重にすれば大きな力が伝わる」だとか「上下動をすれば大きな力た伝わる」だとかいろいろな視点があるが、それらの妥当性については今は扱わない。

ここでは「スキーに大きな力を伝える必要がなぜあるのか」について考えたい。

以下はすべて仮説です。

定説は「スキーを大きくたわませるため」だが、たわみ量の決定要因として「力の大きさ」の優先順位は高くなく(人間ほどの重量がある物体なら不足することは少ない)、他により大きな影響を与える要因があるということを、以前の記事で考察した(1)(2)

結論を言うと、スキーに大きな力を伝える能力というのは、すなわち「たわみを作る速さ」を向上する能力であるというのが現時点での私の考えだ。

また別の記事で、スキーを角付けしてから、たわみが生まれるまでの間には、スキーの剛性に応じたタイムラグがあるという点に触れた。簡単に繰り返すと、スキーには物体としてある程度の「固さ(変形しにくさ)」があるので、角付けによってスキーのセンター付近にスペース(「たわみしろ」)が生じてから、そのスペースを「埋める」ようにたわみが形成されるの間には、長かれ短かれ、必ずタイムラグがある、ということだ。

ゆっくりとスキーを角付けしていくときにはこのタイムラグはさほど問題にならないが、短時間に大きく角付けする場合には、単に傾いただけでは、角付けされたのにたわみができていない「スキマ時間」ができてしまう。この間というのは、遠心力と内傾角が釣り合わない不安定な状態なので、角付けしたらできるだけ速やかにたわみを形成させることが安定につながる。この目的を達成するため、脚部の伸展運動によってスキーを雪面に強く押し付け、スキマ時間を最小化する必要がある。これが、「荷重」に加えて板にプラスアルファの力を能動的に与える「加重」の技術の目的だ。

角付けからたわみ形成までのタイムラグが短ければ短いほど、ターンの中で最も深く傾く局面(ターンマキシマム)に到達するのに必要な合計時間も短くできるということで、すなわちターンスピードの向上、あるいはタイトなラインをクリアする能力の向上につながる。

素早くたわみを作りたいなら、剛性(正確にはフレックス剛性=たわみ剛性)の低い柔らかい板を使うという方法もあり得る。トーション剛性(=ねじれ剛性)との兼ね合いや、外乱(雪面の凹凸など)への耐性といった要因も絡むが、レーサーや上級スキーヤーがフレックス剛性の強い板を使う最大の理由は、たわみというものが「サイドカーブ半径縮小効果」をもたらすだけでなく、「エネルギー貯蔵庫」としての効果を持つからだろう。

スキー(のたわみ)は「板バネ」としての性質をもつ。スキーの剛性が強いということは弾性が強いということ、すなわち変形を加えたときに元の形状に戻ろうとする力が強いということだ。たわみとその解放は、変形とその復元ということで、エネルギーの貯蓄と放出として見ることができる。同じたわみ量であっても、「柔らかい」スキーより「固い」スキー板のほうが、強い力で復元しようとする。すなわち多くのエネルギーを貯蔵できるというわけだ。

曲がるという行為はどうしても減速を伴う。スキーヤーは重力によって加速されているので、ターンしたからといって必ずしも減速はしないが、その場合でも、加速に使えたはずのエネルギーの一部を曲がるために使ったことになるため、曲がらなかったときほどの加速は得られない。しかし、ターンの間に何らかの形でエネルギーを「貯蔵」しておくことができ、それをターンが終わったときに取り出すことができれば、減速分を完全に取り戻すには至らずとも、ある程度のスピードを取り戻すことができる。

この発想に基づき、スキーの中により多くのエネルギーを貯蔵しようとしたとき、たわみ量を大きくするか、フレックス剛性を高くする(弾性を強くする)かの選択肢があるわけだが、たわみ量は角付け量によって限界が規定されるので、フレックス剛性を高くするという手法が選ばれる。これが、レーサーや上級スキーヤーが固い板を使用する主な理由というわけだ。

角付け角と最大たわみ可能量の関係

投稿者: | 2018年11月6日

前の記事で、スキーをたわませる量に、スキーにかける力の大きさはあまり影響が無い(人の体重ほどの物体であれば問題なくたわむ)ということを書いた。

これをある程度定量的に検証したい。

といっても、たわみ量の決定式には、弾性係数だとか断面二次モーメントだとかいったデータも必要になってくる。さすがにこれらの数字はメーカーから公表されていないし、実測するだけの器具も能力も持ち合わせていないので、ここでは「ある角度で角付けしたとき、最大何mmたわませることが可能か」を幾何学的に計算することにしたい。

経験のあるスキーヤーなら、この数値を見れば、「これくらいならたわませることができそうだな」とか「これだけたわませるにはただ体重を乗せるだけでは足りなそうだな」などとある程度の勘が働くものと思う。

検証対象としては、実際のスキー板のプロフィールを借用する。

NORDICA DOBERMANN SL R FDT(165cm)

SL準レーシングモデルだが、基礎スキーヤーにも人気のショートターンモデルだ。

サイドカットは120mm-69mm-104mm。これを床に横向きに立てて置いたとき、トップとセンターとテールが描く弧が、床との間に空ける隙間が最も広い部分は17mmから25mmの間となる。

正確な数字ではないが、ここでは隙間の最大幅は中間を取って21mmとする。これを雪面に対して角付けした状態が下の図だ。θが角付け角。aがそのときの「最大たわみ可能量」だ。

三角関数により、a(mm)=21×tanθと計算できる。

下の表が、角付け角10度刻みでの最大たわみ可能量の計算表だ。

θtanθ最大たわみ可能量(mm)
100.17633.70
200.36407.64
300.577412.12
400.839117.62
501.191825.03
601.732136.37
702.747557.70
805.6713119.10

30度スキーを傾けたときで約1.2cm、50度なら2.5cmほどたわませることができれば、板が「たわみ切る」ことになる。角付け角が大きく(深く)なればなるほど、指数関数的に最大たわみ量は増加する。60度ぐらいまでであれば比較的用意にたわみ切らせることができそうだが、80度も傾けて滑るとなると相当な加圧が必要になるだろう。なお、実際の滑走では、雪面を「彫り込む」形となるので、これらの数値よりも若干大きなたわみ量が可能となるはずだ。

板を壁に立てかけて手で押す程度でも、数cmはたわませることができるはずだ。であれば、人間の体重の半分以上が乗る外スキーをたわませることは、踵だの母指球だのと細かいことにこだわらずとも、正しい方向から正しい場所に乗りさえすれば、十分にたわむということが推定される。

なお、手元の板でごく大雑把に実験してみたところ、5cmのたわみを作るのに必要な荷重は約30kgだった。計算上、体重60kgの人がしっかりと体重の半分以上を外スキーにかければ、板を70度ほども傾けたとしても十分にたわませることが可能、ということに理論上はなるわけだ。

では、スキーヤー特にレーサーには必須とされる、脚部の伸展による加重操作、いわゆる「スキーを踏む」操作は全く不要なのかというとそういうことは無く、能動的にスキーに圧を与えることは「たわませる速さ」を高めることに寄与する、と私は考えている。これについてはまた別の記事で考えを述べることにしたい。

「内傾角」と「角付け角」と「遠心力」の関係

投稿者: | 2018年10月29日

以下はすべて仮説です。

内傾角角付け角遠心力

この3つは、相互に関係し合っている。

まず、「初期状態」たるフラットな状況、すなわち内傾角も角付け角も遠心力もゼロの状況、典型的には直滑降している状況を想定する。ここからターン(ここでは話を単純化するため、横ずれの無いいわゆるフルカービングターンを想定する)を開始するには内傾角と角付け角を作り、遠心力を生み出さなければならない。

さて、この3つのうちどれを「最初に」作るべきか。遠心力は、ターンが始まった結果として生み出されるものなので除外される。「内傾角」を最初に作るのか「角付け」を最初に行うのか。「角付け」より先に、重心だけをターン(正確には「これからターンしたいと思う方向)に動かす(=内傾する)という方法でも、多くの場合ターンはできるが、一般には「角付け」を最初にするのが「正解」とされる。よく言う「足首から動かす」というのはそのことを示していると思われる。

どちらが「先」であれ、現実的事象としては、角付けと内傾はどちらか一方が発生すれば、連動してもう一方も発生する。人間の身体構造上、角付けを一切せずに内傾「のみ」するといことも、一切内傾せずに角付け「だけ」をするということも、不可能ではないにせよ、きわめて不自然な運動とならざるを得ないからだ。

なのでここでは、角付けと内傾どちらが先かという問題についてはひとまず「同時」という玉虫色の決着としておき、次に何が起こるか考えたい。角付けし内傾すると、スキーのサイドカーブの効果により、接地しているエッジの側に曲がる力が生じる。そして、それまでの直進運動が回転運動に遷移したことによって、遠心力が発生する。

直感的に分かる通り、強い遠心力が働いているほど深い内傾が可能になる。というより、強く遠心力が働くならばその分深く内傾しなければならない。そして、スキーを大きくたわませるという観点からすると、内傾角度とスキーの角付け角度は一致させるべきとなる(「スキーの真上に乗る」)。

すなわち、ひとたび遠心力が発生すれば、遠心力から最適な内傾角が導かれ、内傾角から最適な角付け角が導かれる。そしてスキーヤーは、こうして導かれた最適な内傾角と角付け角に、スキーと身体を合わせる(アジャストする)ように動くことが求められる。

整理すると、

遠心力→最適な内傾角の決定→最適な角付け角の決定→内傾角・角付け角のアジャスト

という因果関係が描けそうだ。

 

そのまま「等速回転運動」を続けるのであれば、このとき均衡した遠心力と内傾角と角付け角をそのままキープするのが最適解となるが、現実のスキーにおいてはスキーヤーは重力に引っ張られて落下を続けるので、これとは違う状況が生じる。

遠心力は、角速度の2乗に比例する。スキーヤーは何もしないでいると、重力によって加速する。加速することで角速度が増加し(ここでは加速してもターンサイズは同一であるものとする)、それにつれて遠心力も増加するので、それに合わせて内傾角を深くしていく必要がある。内傾角を深くするということは、角付けも深くするということになる。

しかしやがてターンは「山回り」に入り、加速が終わり減速が始まる。そうなったら今度は、内傾角を浅く、角付けも浅くしていく必要がある。

 

さて、ここまでで遠心力によって最適な内傾角と角付け角が導かれるということを書いてきたが、それでは内傾角や角付け角といったものは、受動的に「決められる」だけのもので、能動的に決めることはまったく不可能なのだろうか。

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スキーを大きくたわませる条件とは

投稿者: | 2018年10月24日

以下はすべて仮説です。

まず、スキー板がたくさんたわむか、少ししかたわまないかを決定づける要因として、「スキー板にかける力の大きさ」というのはあまり影響が無いと考えている。

なぜか。スキー板というものは、レース用の「固い」とされるものも含めて、壁に立てかけて手で押せばたわむ程度の剛性しか持たない。人間の手で押す力などというのは、「脚で踏む力」に比べればはるかに小さいものだ。その小さな力でも簡単にたわむ物体の上に、全体重の半分以上を乗せて、そこに遠心力も加わり、さらに少し習熟したスキーヤーであれば自らの運動により能動的に加圧することも行っているのだから、力の大きさが不足してたわまない、などということは考えにくいのである。

トップレーサー向けに提供されているワンオフモデルとかは別かもしれないし、大人用のトップレーシングモデルを子供が使うなどといった極端な例もまた別の話だが、一般の市販モデルを成人が使用する限りにおいては、人間の体重ほどの物体が乗れば、たわむには十分な力を常に与えていると考えるべきだろう。

それでもスキー板がたわまない場合があるのはどういうことかというと、スキー板をたわませるためには「力の大きさ」よりも重要性が高い要素(条件)があるからだ。それは以下のものだ。

①たわむスペースを確保すること
②正しい方向から力をかけること
③正しい場所に力をかけること

以下、順番に説明していきたい。

①たわむスペースを確保すること

スキー板がたわむためには、「たわませる先」に障害物があってはならない。スキー板を床に置いて上から押しても、すぐに床に当たってしまってそれ以上たわまないというのと同じ、簡単な話だ。たわむ先にスペースを確保する必要がある。「たわみしろ」と言い換えてもいい。スキーの滑走の場面においてそのスペースは、角付けをすることによって作り出すことになる。

②正しい方向から力をかけること

具体的には、スキー板に対して、前後・左右ともに垂直な方向から力をかけること。スキーの滑走場面に照らし合わせて表現するならば、スキーヤーの身体重心が、ブーツとスキー板の接続点すなわちビンディングの位置を起点に、スキーの前後軸および左右軸両方に対して垂直になるように立ち上った線上に位置していること。

スキー板を壁に立てかけて手で押してたわませようとするとき、前後左右いずれかの斜め上から押すということは通常しないはずで、前後にも左右にも「真上」から押すはず。これと同じことだ。

この条件は、①の「たわむスペースを確保すること」とトレードオフの関係にあるのが面白い点で、いくらたわみ先にスペースを確保したいからといっても、スキーを角付けしすぎると、重心を板に対し垂直な場所に置けなくなる(無理に置こうとすると内倒する)ため逆効果になってしまう。①と②のバランスを探ることは、多くのスキーヤーにとって重要な課題になると言えるだろう。

③正しい場所に力をかけること

ここで言う正しい場所とは、板の前後方向中心軸上の場所を意味する。

スキー板を壁に立てかけて手で押してたわませようとするとき、わざわざエッジに近い「端っこ」の方を押す人はいないだろう。誰もが、中心に近い場所を押すはず。それと同じことだ。

内傾角が適切なのに、角付けを過剰に行ってしまうと、力がかかる先が板の前後軸上からインエッジ側にずれてしまい、板がたわみにくくなる。これが俗に言う「サイドカーブだけで曲がっている」状況である。また、これは個人的な推測だが、かつて盛んに言われた「面で滑る」という言葉も、最初にそれを唱えた人の真意としてはこのこと(インエッジに対してではなく前後中心軸に対して力をかけること)を意図していたのかもしれない。

「正しい場所」ということであればもう一つ、「前後方向のどのポイントに力をかけるか」すなわち、これもよく技術論の的になる「母指球荷重か踵荷重か」という話もしなければならないのかもしれないが、それについてはまた稿を改めることにしたい。

さて、以上3つの条件を挙げてきたが、では、あれほどスキー指導の現場で言われる「強くスキーを踏む」ことは、スキーをたわませるには不要のことなのだろうか?私はそうではないと思う。「強く踏む」ことは重要だが、それは「大きくたわませるため」ではない。では何のためなのか。それは「速くたわませるため」だというのが、目下の私の考えだ。

「速くたわませる」とはどういうことか、これを説明するにはまず、内傾角角付け角たわみ遠心力、これらの関係について整理する必要があるので、これまた稿を改めて考察したい。

2種類の外傾

投稿者: | 2018年10月22日

以下はすべて仮説です。

直立姿勢とストレート内傾時の重心位置

スキーを履いて平坦な雪上に直立しているとき、両方のスキーがフラットに雪面に接しており、スキーヤーの重心は体の中心線上、へその下あたりにある。もちろん重心位置は体格により個人差があるが、「左右の中心にある」という点は、特殊な条件(片腕が無いなど)の場合を除いて変わらない。

その姿勢のままで左右に傾くと、角付けされたスキー板(以下断りが無い限り、スキー板とは「外スキー」を指すものとする)の前後軸中心(左右方向における「中央」)を起点として垂直に伸びた線上よりも、重心は内側にあることになる。わずかではあるが、内倒しているということが言える。

スキーをたわませるための外傾

スキーをよくたわませるためには、角付けされたスキー板の前後軸中心から垂直に伸びた線上に重心を配置したい。そのためには、直立姿勢、いわゆるストレート内傾よりもわずかにターン外側に重心を移動させる必要がある。このような理由で作られる外傾姿勢を「スキーをたわませるための外傾姿勢」と呼ぶことにしたい。

スキーをたわませるための外傾姿勢は、これも個人差はあるものの、ブーツと外股関節と内肩が一直線上に並んだフォームになることが多い。これが俗に言われるパワーラインである。ただし、体格や骨格によっては、それよりも少ない外傾量もしくは多い外傾量が、「スキーの中心から垂直な線上に重心を配置する」ためのフォームとなる場合もあるので、絶対視する必要は無い。

スキーをたわませるための外傾姿勢として適切な姿勢が取れているかどうかチェックするには、その姿勢でターンしながら小さく屈伸運動をしてみるとよい※1大きく屈伸しすぎると、脚部を伸ばしたときに遠心力が失われて内倒するので、小さな屈伸運動でよい。。屈伸運動をしても、左右方向のバランスが崩れないならば、適切な外傾量である。もし姿勢を低くしたとき(屈伸の「屈」の際)に、ターン外側に引っ張られるような感覚があるならば、外傾過多。逆に、ターン内側に倒れてしまいそうな感覚があるならば、外傾過小(内倒)である。

これはなぜかというと、スキー板から垂直の線上に重心があるならば、屈伸運動をしたときに、重心とスキー板の距離は近くなったり遠くなったりするが、スキー板と重心を結ぶ線の角度は変わらないからだ。外傾過多または内倒の場合、屈伸運動をすることでスキー板と重心の距離だけでなく、スキー板と重心を結ぶ線の角度が変化してしまうので、左右のバランスが崩れる。

この理由により、外傾過多や内倒気味の人は、上下動が十分にできなくなってしまう傾向にある。外傾過多の状態で重心を低くしようとすると、ターンの外側に体が引っ張られれてしまうので、どうしても脚部を突っ張って内傾角を維持しようとしてしまう。すなわち上下動の「下」の姿勢に遷移できない。上下動が使えないのでスキーをたわませるのにも不利だし、見た目的にも脚部のストロークを見せられないので、主観的な負荷感覚の割に運動量が少なく見える。内倒の人はちょうどこの逆で、重心を低くしようとするとターンの内側に倒れてしまいそうになるので、重心が低いポジションに遷移できない。

話が少しそれたが、ターン中に軽く屈伸する方法で、外傾量をチェックするのがおすすめだ。

切り替え準備のための外傾

さて、「外傾過多だと体がターン外側に引っ張られる」と書いたが、そのことが「弊害」ではなく「利点」になる局面も存在する。それは、ターンのマキシマムを過ぎて切り替えに向かう場面だ。

切り替えでは重心を谷側=ターンの外側に移動させたい。その準備として、スキー板の角付けは維持しつつも重心だけがターンの外側にある状態をつくっておく。人間には筋力というものがあるので、ある程度であればそのような状況にも耐えることができる。その状況から、「耐えていた力」を抜けば、そのままエッジが緩み重心が谷側に移動する。これがスムーズで素早い切り替えをアシストしてくれる効果をもたらす。

この、切り替えをアシストするための準備動作として、あえて過剰な(スキー板から垂直な線よりも重心が外に出る)量の外傾を取ることを「切り替え準備のための外傾」と呼ぶことにしたい。

ターン始動直後からマキシマムまでは「スキーをたわませるための外傾」、マキシマムから切り替えにかけては「切り替え準備のための外傾」と使い分けることができれば理想的と言える。

   [ + ]

1. 大きく屈伸しすぎると、脚部を伸ばしたときに遠心力が失われて内倒するので、小さな屈伸運動でよい。

ストレッチング・ベンディングの整理

投稿者: | 2018年5月11日

世の中のスキーフリークたちが語る「スキー技術論」、あるいはスキー雑誌や「上達本」が語る技術論の中にしばしば登場する「ストレッチングターン・ベンディングターン」の理解のされ方に、前々から得心が行かないものがあった。

一般的なベンディング・ストレッチングの理解のされ方というのは以下のようなものだと思う。

「ベンディングターンは、ターン中に脚を伸ばし、切り替えで脚を縮める滑り方である。
 ストレッチングターンは、ターン中に脚を縮め、切り替えで脚を伸ばす滑り方である。」

果たしてこのように単純なものなのだろうか?

例えば、http://www.effectiveskiing.com/Topic/Transitionの「Recentering」の節にあるこの連続写真。

これをストレッチングかベンディングか議論すると、「切り替え(2コマ目)で脚が縮んでいるからベンディングだ」と言う人が出てくるだろう。

私は必ずしもそうとは言い切れないと思う。

以下は全て仮説です。

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「腕の構え」は何のため?

投稿者: | 2018年4月30日

基礎スキーでは腕の構えやストックの持ち方がものすごく重要視される。全く同じスキー操作でも腕の構えやストックの角度で点数に違いが出るほどに。

シルエットの美しさを競う競技としてはこれは当然のことと言っていいだろうが、美しさを競わない場面、すなわちレクリエーションスキーやアルペン等の競技スキーにおける「腕の構え」は、滑走にどのような影響を及ぼすのだろうか?

以下は全て仮説です。

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外傾にもデメリットがあるかもしれない

投稿者: | 2018年4月23日

以下は全て仮説です。

外傾は外向と並んでスキーの基本であり、すべてのスキーヤーが身につけるべき技術であることに異存は無い。

ただし、外傾姿勢にも弱点はある、と思っている。弱点を把握し、外傾姿勢を使う「場面」と「量」を的確に判断できるようになることが望ましいと考える。

以下、私の考える外傾姿勢の弱点。

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