ヘッドの慣性モーメント

ヘッドの慣性モーメント


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クラブの慣性モーメントとは

 

慣性モーメントの特性

 

ヘッド単体の左右の慣性モーメント

 

シャフトとヘッドの関係から起こるネック回り慣性モーメント

 

スイングで起こる慣性モーメント

 

スイング軌道の大きさ

 

 


グラブとバック

 

当サイト筆者は、ゴルフ理論でクラブ選定方法、製造方法として振動数理論並びに重量管理理論を提案、平成元年に発明その後、日本で初めて特許を平成6年に取得(第2597789号)、富士通FMRシリーズゴルシスとして、大手ゴルフクラブメーカブリヂストンスポーツや、大手シャフトメーカに情報提供、この分野においてはパイオニアとして貢献してまいりました。その資料を基に当サイトは構成されています。

 

プロファイル

 

 

 

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クラブの慣性モーメント

 

クラブの慣性モーメントについて説明する前に、ミスショットの原因について説明します。

 

それは、ミスショットの原因は、慣性モーメントと大きく関係してくるからです。

 

平均的なヘッドスピード40m/sのゴルファーがドライバーでボールを打った場合、インパクトの瞬間は1万分5秒前後で、たった46gのボールがフェースに与える衝撃は1cm²あたり約1トンにも及びます。

 

この衝撃のためヘッドの速度は約20%減少してしまいます。

 

もし、1トンの力が瞬間的とはいえ、僅か200g前後のシャフトの一端に加えられればシャフトは大きく曲がり、確実に破損するのが常識ですが現実にはそうではありません。

 

この理由はヘッドの質量によって支えられ、インパクトではヘッドがシャフトに与える影響を軽減しているからです。

 

では、ナイスショットではインパクトでヘッドが減少する程度で済みますが、スイートスポットから離れたところでボールをインパクトした場合起こるミスショットの場合はどうなるでしょうか。

 


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このミスショットを大別すると2つが考えられます。

 

クラブのスイートスポットでボールをヒットした場合でも、フェースがスクエアーになっていない場合、または、クラブヘッドの軌道がボールの飛行線上に沿っていない場合、もう一つはクラブフェースの軌道がスクエアーであるがスイートスポットを外して打つた場合の2つの場合が考えられます。

 

現実にはこの両者が混合してミスショットになります。

 

芯でボールは捕らえているがフェースが曲がっている前者は、ボールにスライスないしフックのサイドスピンを与え方向性は大きく狂いますが飛距離エネルギーの損失は少なく済みます。

 

スイング軌道は正しくなっているが芯を外した後者の場合、例えクラブのヘッドの軌道がスクエアーに入っていても、インパクト時にヘッドのぐらつき方向のみならず飛距離においても大きく低下してしまいます。

 

しかし、この場合クラブの特性によってその被害を少なくすることができます。つまり、このぐらつきによるエネルギー損失を減らし飛距離の低下を押さえることです。

 

クラブの慣性モーメントの問題点

 

ミスヒットした場合でもヘッドのブレが小さい半面、それが逆効果のリスクもあることです。

 

それが最近主流の大型ドライバーヘッドです。シャフトの延線上から外側にヘッドがあり、当然重心が編重心であることで、慣性モーメントが大きく働き、開いたフェースが戻りにくい点です。

 

特に大型ヘッドは一般的に長尺で、テークバック、バックスイングでフェースが開きやすい点です。この開いたフェースを戻すケースで慣性モーメントが大きいためスクエアーに戻しにくく、一旦戻る力を加わると止まらないことです。

 

長尺大型ヘッドのドライバーでスライスが出たり、無理やり手首を使いチーピンやフックが出やすくなるこれに当たります。

 

このような、大きな慣性モーメントのクラブはフェースを閉じオートマチックにスイングすることが求められます。

 

 

グラブとバック

 

 

慣性モーメントの特性

 

この特性こそ、ヘッドにおける慣性モーメントになります。

 

慣性モーメントの持つ意味は、ゴルフスイングでは、重いクラブを振る場合大きな力が必要で、止める場合も大きな力を必要になることです。

 

つまり、スイングのしにくや・「ヘッドの回転のしにくさ」(ゴルフヘッドの場合はヘッドのブレ)の程度を示す物理量として慣性モーメントで、 慣性モーメントの値が大きいほど、その物体は回転しにくくなりす。

 

つまり物の動かしにくさの単位が慣性モーメント値と考えて下さい。

 

クラブの慣性モーメント

 

理論的な計算はここで除きますが、ヘッドの慣性モーメント(上下の慣性モーメント、左右の慣性モーメント)が大きいクラブを使用すれば、スイートスポットをはずしても、この衝撃からくるグラツキが少なく打球に与える影響が小さく、結果として飛距離、方向性の被害を最小限の押さえるのです。

 


 

説明を分かりやすくするため、ここではアイアンヘッドで説明していきます。

 

図は異なる2つのタイプのアイアンヘッドの断面図です。

 

最近のキャビティータイプのアイアンはバックフェース部分が空洞上でえぐれた形をしており量端が厚くなっています。

 

具体的に言うと、概略の慣性モーメントの計算式はMをヘッド重量、Lをヘッドの長さ、Iを慣性モーメントとすれば、
プロタイプ:   I=0 08ML²
キャビティ―:  I=0 11ML²
で計算できキャビティーの方が、37、5%慣性モーメントっが大きいことがわかります。

 

この様なヘッド形状は、プロタイプの単なる一枚板の形状に比べ、縦軸周りと横軸周りに重量を配分することで、上下左右の慣性モーメントが増大してスイートスポットを外しても、両端が重くなっているため、慣性モーメントが大きく、これによりクラブヘッドの上下左右のブレが少なくなり、少々のミスショットでは飛距離をロスすることなく方向性も確保できることになります。

 

そこで、この2種類のアイアンヘッドでボールを打った場合、ミスショットによって150y先にどれくらいのブレと飛距離の差になるかを理論的に求めた図が以下になります。

 

クラブの慣性モーメント2

赤の線はプロモデル グリーンの線はキャビティ―

 

インパクトで重心から外しいた距離

 

 

グラブとバック

 

ヘッド単体の左右の慣性モーメント

 

ドライバーの場合も中空の内部構造で内部(中心部)に重心を置き、外側に重量配分を考慮した設計になっていて、キャビティ―アイアンと同様ヘッドの慣性モーメントを大きくしています。

 

ドライバーの場合は以下の結果になります。

 

 

 

以上の様に、ヘッドその物が持つ重量配分で左右のブレを押さえる事が可能になります。

 

これはヘッドの重量配分を周辺に配置する周辺重量配分で、ドライバーヘッドの場合、重心よりより遠くにウエイトを配置した中空のドライバーヘッドがこれに当たり、アイアンの場合キャビティアイアンがこれらに属します。

 

これがヘッド単体の左右慣性モーメントで、インパクトで芯をはずした場合の飛距離やロスや左右の方向のブレを最小に抑えることになるのです。

 

 

シャフトとヘッドの関係から起こるネック回り慣性モーメント

 

 

パター以外、すべてのクラブはシャフトの延線上にヘッドがあるのでなく、シャフトに並行した外側にヘッドが【編重心】装着されています。

 

そのため回転運動のスイングでは、シャフトとヘッドの重心の位置の相違から装着部分を中心としてネック回りの慣性モーメントが発生します。

 

このネック回りの慣性モーメントはヘッドの重心が深く、重心距離の長い方かネック回りの慣性モーメントの値は大きく、開閉するのに大きな力が必要になり、操作性は落ち球の捉まりも悪くなります。

 

逆に、ヘッドの重心が浅く、重心距離の短い方かネック回りの慣性モーメントの値は小さく、ヘッドの開閉は小さな力で行え操作性の高い、直進性の高いクラブになります。

 

良く慣性モーメントの値が高いクラブほど、飛距離が出るとの情報も多くありますが、慣性モーメントと飛距離は必ずしも一致しないことです。

 

確かに、飛距離を伸ばすには慣性モーメントの大きいヘッドや長いクラブが向いていることになりますが、、スイングできない程、重いヘッドや長すぎるクラブでは、逆に慣性モーメントを生かすことが出来ず、逆効果になると言うことです。

 

このことからも、ドライバーのように大きな容量のヘッドは球の捕まりが悪く、フェアウエーウッドのような小さなヘッド容量の方が球の捕まりが良いことなります。

 

以下の表は、球の捕まりを重心距離、重心角、ネック回軸慣性モーメントで表した図になります。

 

テイーグラウンド

 

 

 

スイングで起こる慣性モーメント

 

スイングで起こる慣性モーメントを下の写真で示すようなツーバーシステム(Two Lover System)と仮定します。

 

グーグルとその情報提供者

クラブの慣性モーメントコマ

 

 

左肩を回転の中心として左腕とクラブの二つのレバーからなるシステムの慣性モーメントです。

 

スイングが回転運動であるため投入エネルギーをE、スイングの回転速度をw、とすると次の式が得られます。

 

E=1/2Iw²  ここではIは慣性モーメントになります。

 

この式からスイングの速度、つまり回転速度wを最大にするにはw²=2E/Iとなり、慣性モーメントを最小にしなければならないことがわかります。

 

つまり、慣性モーメントを最小にするには回転中心に、出来る限り質量を集中させればよいわけです。

 


 

具体的にいえば、図のLを小さくする、つまり左肩とシャフトの作る角度θを最小にすればいいわけです。

 

ダウンスイング中クラブが体に巻きつくような、インサイドからクラブを振りぬくスイングをすれば良いことになります。

 

このようにダウンスイング中のリスト角(ダウンコック)を小さく保持することは、スイングの教えにいわれるタメという概念と一致します。

 

タメはスイング中のエネルギーを溜めて、インパクト前でこれを一気にリリースするということで、レイト、ヒッテング、つまり遅らせて打つと表現しています。

 

いずれのせよ、トップスイングでのリスト角を出来る限り遅くまで保持しておくということで、これを科学的に解釈すると、スイングシステムのおける慣性モーメントをダウンスイング中に小さく保持することと結論づけられます。

 

すると先に示した理論によって当然スイングの回転速度は上がるというわけです。

 

フィギア―スケートで回転をしている時、両手を広げて回転しているとき、手を上げているときでは回転速度が違うのはこの理由からです。

 

 

グラブとバック

 

 

 

スイング軌道の大きさ

 

スイングで起こる慣性モーメントの大きさは、スイング中の回転軸とヘッドの距離(上の写真のL)により発生します。

 

スイングアークが大きいゴルファーや長いクラブや重いクラブを使用する場合、スイングには力が必要で振りにくいクラブと言え、慣性モーメントの値が高いことになります。

 

ダウンスイングの慣性モーメント

 

逆に、スイングワークが小さく、短いクラブや軽いクラブの場合、スイングしやすく慣性モーメントの値が低いことになります。

 

ヘッドの慣性モーメントを上げるダウンスイングの軌道

 

ダウンスイングのスイング軌道でも慣性モーメントが重要になります。

 

インサイドインのスイング軌道の場合、クラブを立てて振り下ろすことから腕から先に重量が移動せず、スイング軸に質量が集まり慣性モーメントが大きくなります。

 

結果インパクト直前に重量がヘッドに移動することで、ヘッドスピードが上がり飛距離を伸ばすことができます。

 

逆に、ダウンスイングがアウトサイドインのスイング軌道の場合、ダウンスイングで重量が腕からヘッドに先に移動することから、ヘッド側の慣性モーメントが大きくなりヘッドスピードが上がらず飛距離を大きくロスします。

 

 

以上から、慣性モーメントには、ヘッド自体、ネック回り、スイング軌道、と3タイプが存在することです。

 

 


 

 

 

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