スポーツにおけるバイオメカニクス

力とトルク

力とは単に押しや引きであり、体節やラケットの動きを変化させるものである。 運動は、力（主に筋肉の力ですが、環境からの外力もあります）の作用によって作られ、変更されます。 力が体節またはラケットを回転させる場合、この効果はトルクまたは力のモーメントと呼ばれます。 例：筋肉は、すべてのテニスストロークにおいて、ボディセグメントを回転させるトルクを生み出します。 サーブのパワーに重要な上腕の内旋動作は、筋肉の働き（広背筋、大胸筋、三角筋の一部）によって肩関節で起こる内旋トルクの結果です。 よりパワフルにセグメントを回転させるために、プレーヤーは一般に、より大きな筋力を加えることになる。

ニュートンの運動の法則

ニュートンの運動の三法則は、力がスポーツでどのように運動を生み出すかを説明しています。 これらの法則は通常、「慣性、加速度、反作用の法則」と呼ばれている。

1. 慣性の法則 – ニュートンの慣性の第一法則は、物体はその運動状態の変化に抵抗する傾向があることを述べています。 動いている物体は動き続けようとし、静止している物体は力が加わらない限り静止しようとします。 例：フィールドを疾走する選手の体は、筋肉の力がこの慣性を克服しない限り、その動きを維持しようとする傾向がある。また、氷上を滑走するスケーターは、外力が作用しない限り、同じ速度と同じ方向に滑走し続ける。
2. 加速度の法則-ニュートンの第二法則は、力がどれだけの運動を生み出すかを正確に説明している。 物体が経験する加速度（物体が速度や方向を変える傾向）は、力の大きさに比例し、物体の質量に反比例する（F＝ma）。 例：ボールを投げたり、蹴ったり、器具で叩いたりすると、加えられた力の作用線方向に進む傾向がある。 同様に、加えられた力の大きさが大きいほど、ボールの持つスピードは大きくなる。 体格を維持したままトレーニングで脚力を向上させれば、脚を使って身体を加速させる能力が高まり、結果的に俊敏性やスピードが向上するのです。 これは、上述したように、セグメントを回転させる能力にも関係します。
3. 反作用の法則-第三法則は、すべての作用（力）には、等しく反対の反作用の力があることを述べている。 これは、力は単独で作用するのではなく、相互作用する物体の間で等しく反対の組で発生することを意味します。 例 – 脚が地面を「押す」ことによって生じる力は、地面が「押し返し」、プレーヤーがコート上を移動できるようにする地面反力となります（地球はプレーヤーよりもはるかに重いため、プレーヤーは加速して急速に移動しますが、地球は実際にはまったく加速または移動しません）。 この作用・反作用は、ボールに加わる力とラケット/ボディに加わる同等かつ反対の力が一致するため、ボールとのインパクトでも発生します。

運動量

ニュートンの第二法則は、物体の速度と質量の積である運動量という変数にも関連しています。 運動量とは、基本的に物体が持つ運動量のことである。 運動量は、ある物体から別の物体に移動させることができる。 運動量にはさまざまな種類があり、それぞれがスポーツに異なる影響を与える。

直線運動量

直線運動量とは、直線上の運動量です。例えば、選手がトラックの100m走で直線的に疾走すると、直線運動量が生まれます。

角運動量

角運動量は回転の運動量で、身体のさまざまな部分が回転することによって生まれます。 グランドストロークやサーブで角運動量を使用することが非常に多くなったため、テニスのゲームに大きな影響を与えました。 今日のゲームのパワーアップの主な理由の1つは、グランドストロークとサーブの技術に角運動量が取り入れられていることです。 テニスでは、体節の協調動作によって開発された角運動量は、インパクト時にラケットの直線運動量に移行する。

重心

重心（COG）は、体重が均等に分散する想像上の点である。 人体のセグメントは、関節の回転によってその質量を動かすことができるため、人体の重心はかなり変化することができる。 この概念は、バランスと安定性を理解し、重力がスポーツ技術にどのように影響するかを理解するために重要である。

身体を通る重力の方向は、地球の中心に向かって、COGを通り、下向きである。 この重心線を理解し、視覚化することは、人がうまくバランスを保つことができるかどうかを判断する上で重要です。 重心線がベースオブサポート（BOS）の外に出たとき、バランスを保つために反作用が必要となる。

スカッシュラケットの重心は、はるかに単純なプロセスで、通常、ラケットが指や他の細いものの上でバランスをとるポイントを特定することで見つけることができます。

バランス

バランスとは、プレーヤーが自分の平衡感覚や安定性をコントロールする能力のことです。 静的バランスと動的バランスの両方をよく理解する必要があります。

静的バランス

体が静止している間に体をコントロールする能力。 体をある固定した姿勢に維持する能力である。 静的バランスとは、支持基底の上に重心を置き、身体を静止させた状態で、姿勢の安定と方向性を維持する能力である。

動的バランス

運動中に身体を制御する能力である。 動的姿勢安定性の定義はより困難であり、動的バランスは重心の垂直投影を支持基底部の周りに移動させる能力である。 動的バランスとは、身体の一部が動いている間、支持基底部上に重心を置いて姿勢の安定性と方向性を維持する能力である。

正しいバイオメカニクス

前述のように、正しいバイオメカニクスは効率的な動きをもたらし、けがのリスクを減らす可能性がある。 スポーツにおいては、異常または欠陥のあるバイオメカニクスを、傷害の原因となりうるものとして常に考慮することが望まれる。 このようなバイオメカニクスの異常は、解剖学的な異常と機能的な異常によるものがある。 脚長差のような解剖学的異常は変えることができないが、例えば靴の作り込みや装具など、二次的な影響に対処することは可能である。 機能的な異常としては、長期間固定した後の筋肉のアンバランスが挙げられます。

バイオメカニクスでは、さまざまな運動面や軸がよく言及されます。

不正確なテクニックは、ケガの原因となる異常なバイオメカニクスを引き起こす可能性があります。 以下は、誤ったテクニックと関連する傷害の関係の例です。

バックハンドで手首を過剰に動かす 肘部伸筋腱障害

肩の外旋が減少する

弓側からストロークへの変化

スポーツ	テクニック	ケガ
クリケット	ボウリングの混合動作	関節間柱のストレス骨折
テニス
水泳
ランニング	骨盤前傾	ハムストリング損傷
ボート	Rib stress fractures
Ballet	Poor turnout	Hip Injuries