弧の特徴 まとめ

前回まで、弧と他の構造を比べ、その特徴を見た。

ここでは、それをまとめる。

以下で扱うのは、次のような構造である。



それぞれは、例えば次のような姿勢と対応している。

弧


傾き


折れ


真っ直ぐ


弧を含む構造と傾いた構造を比べる。



2つを比べた場合、弧の方が倒れにくい。

これは、地面から同じ角度で伸びた場合、弧を持つほうが重心が内側に来るためである。

また、弧は力が加わるとたわむことで全体を支えることができる。

しかし、傾いたものは、支えることができない。

倒れにくいという点で、弧を含む構造のほうが傾いた構造よりも優れており、安定している。

次に、折れた構造と弧を含む構造を比べる。



2つは、全体を支える構造を持つ点で傾いた構造よりも安定である。



違いは、負荷が集中するか、分散するかにある。



外部からの力が加わった場合、折れた構造は折れ目に負荷が集中する。



弧を含む構造はそのような集中が起こらない。



体にかかる負荷は、一点に集中せず、分散されることが望ましい。

1つは、負荷が集中すると限界が早く来るためである。



外から加わる力が大きくなればなるほど、折れ目に集中する負荷は強くなる。

負荷が一定の値を超えると構造を保つことができなくなり、潰れる。

負荷が分散されていれば、そのような限界がより遅く来る。

つまり、より大きな外力に耐えることができる。

もう1つは、強い負荷は動作の制御を難しくするためである。

強い負荷に対抗するためには、強い力を用いる必要がある。



強い力は、強い勢いを生み、制御を困難にする。

例えば、真っ直ぐな状態で止めたいとしても、過剰な勢いがついていればそれは難しい。



止めようとしても勢いで動き続ける。

折れた構造は弧を含む構造に比べて安定して操作することが難しい。

弧を含む構造は折れた構造に比べて、より強い力に耐えることができる。

また、操作に過剰な力を必要としないため、制御が容易である。

より強い力に耐えることは、例えば接触における安定性を保証する。

制御が容易であることは、動作の安定性を保証する。

このため、弧を含む構造は、折れた構造よりも安定である。

最後に、真っ直ぐな構造と弧を含む構造を比較する。



真っ直ぐな構造は、横からの力に弱い。



支える構造を持たないため、力の方向に倒れやすい。



弧を含む構造は、力の方向を変えて加えることができる。

具体的には、次のようである。






これは、内側へ力を加えている。




逆方向へ力を加えることもできる。






これは、外側へ力を加えている。




両側に力を加える事ができるため、どちらから力を加えられても、それに対抗することができる。



このため、弧を含む構造は、真っ直ぐな状態よりも横からの力に対して安定である。

また、弧を含む構造には、復元作用がある。

変形した弧は、弾性的な効果により元に戻ろうとする。

具体的には、次のようである。




たわんだ弧が伸びていることがわかる。



このような復元作用は、他の構造では起こりにくい。

真っ直ぐな構造では、たわむ部分がなく、弾性的な効果が期待できない。



傾いた構造も同様である。



折れた構造は、全体としてたわむことができないため弾性的な効果が薄い。



よって、他の構造は、弧に比べて復元作用はないか小さい。

復元作用があれば、自然に姿勢を戻しながら動くことができる。

これは、動作が乱れることを防ぎ、安定性を高める。

また、弧が戻ることに同期して、全体が浮き上がる。



これは、動作間の滑らかな接続を助ける。

この復元作用により、弧を含む構造は、他の構造より動的に安定である。

弧の持つ特徴を列挙すれば、次のようである。

倒れにくい
支えやすい
耐えやすい
制御しやすい
戻りやすい
浮きやすい

これは、以下の力学的特徴に由来する。

重心がより内側に存在する
負荷を分散させやすい
力の出す方向に任意性がある
弧は弾性作用を持つ

理論的に、サッカーにおける着地の基本は弧になる。

次回は、この点について見る。