テニスラケットの科学(234)
：スピンとストリング(32)
： プロのストリンガーも誤解しているストリング・テンション
：（張り上がり）面圧と（インパクトにおける）面圧―まとめ

　ストリングの「テンション（張り上がり）」と「いわゆる面圧」（物理的には、ストリング面の硬さ、ストリング面剛性、ストリング面バネ剛性の意味）の関係について、多くのご質問をいただいていますので、まとめさせていただきます。

・「面圧」（俗称）は、名称からは圧力の単位のように見えますが、バネの単位です。

　すなわち単位の長さだけ変形させる（たわませる）のに必要な力です。（図２の式を参照）

・　また、張られた状態（無荷重、変形なし）でのストリングの面圧を考える人が多いのですが、打球に関係するのは、インパクト（大荷重、大変形）における面圧です。

・　張られた状態（無荷重、変形なし）でのストリングの面圧は、テンションに比例して、テンションが高い方が面圧も高くなります。（図２の式を参照、X＝０）

・　しかし、打球するときは、ラケットの面圧（ストリング面の硬さ、ストリング面剛性、ストリング面バネ剛性）は、「衝突速度」、すなわち「ストリング面の変形量（たわみ）X」の二乗にほぼ比例して高くなり、　衝突前の硬さの数倍まで変化します。

　張り上がりテンションが影響するのは、衝突速度が極めて小さい場合（ドロップショット？）だけです。（図２の式を参照、X^２に比例）

・図２の面圧の式の導出方法は、図３（付録）に示しています。

　たとえば、図４で45ポンド、55ポンド、65ポンドの場合を比較すると、衝突速度が10m/sでは65ポンドが面圧は最も高く（もっとも硬く、変形量は最小）、20m/sになると3者の面圧はほぼ同じで（45ポンドは変形量が最大、65ポンドは変形量は最小）、30m/sでは45ポンド（変形量は最大） が65ポンド（変形量は最小）よりわずかに剛性が高くなります。

　すなわち、実際的なインパクトでは、張られた状態（無荷重、変形なし）のときのテンション（張り上がり）の高い、低いは（インパクトのときの）「面圧」にはほとんど影響しなくなります。

　衝突速度が大きいほど、「面圧」は高くなります。

・また、ストリング面がたわむほど、フレーム面に対して、ストリング面の角度が大きくなるので、ストリング面は変形しにくくなります（多くの力が必要になる）。

　一方、ボールも、つぶれて容積が小さくなることから想像できるように、衝突速度が30m/秒を超えると、非常に硬くなり、ストリング面もボールも、衝突速度が30m/秒を超えても実際的な衝突速度では変形（たわみ量）が（面が大きくないラケットでは）２５ｍｍ（以上にはなりません。

・　ボールとラケットの接触時間は、ストリングの面圧に逆比例して、面圧が高いほど短くなります。

　したがって、接触時間も、衝突速度が非常に小さい15 m/秒以下では、（張り上がり）テンションが高いほど短くなりますが、実用範囲の衝突速度では、（張り上がり）テンションの違いは接触時間にほとんど影響しなくなり、接触時間は衝突速度が大きいほど短くなります。