テニスラケットの科学（４８５） （備忘録） 　いま，科学で　わかっていること，　いないこと　1995年版(２)　 テンション比較　 ：テンションは反発やコントロールに影響する？

“　高いテンションと低いテンションで，科学的に明らかになっているのもっとも大きな違いは，ストリングのたわむ量である．低い場合は大きくたわみ，高い場合は少ない（イラスト参照）．
　しかしストリングのたわみはほとんど反発に影響しない．
　したがってテンションがボールの飛びに直接影響することはない．ただしそれは一般的なスウイング・スピードで，オフセンター打撃でないときである．
　また接触時間についても，テンションは大きく影響しないことがわかっている．
　ちまたではテンションの設定で接触時間を伸ばし，ボールを乗せて運ぶようにしてコントロールを高めると言われることがあるが，そのような作用にも直接関係ないのである．
　ただしコントロールそのものとテンションの関係については，まだよくわかっていない．“
“　テンションの違いで影響が出ると，一般的に考えられていることの多くは，ボールの飛びやコントロールに関してである．
　（インパクトでのストリングのたわみが多いので）テンションの低い方がボールはよく飛び，（たわみが少ないので）高い方がコントロール性に長けているというものだ．
　また，接触時間は，（たわみが多い）テンションが低い時ほど長くなると言われることもある．
　これに対し，現在科学的にわかっていることは　
(1) 一般的なスウィング・スピードでは，テンションは接触時間にほとんど影響しない
　(2) テンションはストリングのたわみにもっとも影響するが，反発に影響するボールの変形にはあまり影響しない（ボールの変形が小さいほど，反発は高い）
　(3) 一般的なスウィング・スピードで，オフセンター打撃でない限り，テンションはあまりボールの飛びに影響しない
――――――――　などである．
　このことから，前述の一般認識は誤解であることが」わかる．
　ストリングのたわみが多いからといって，ボールがよく飛ぶわけでもないし，たわみが少ないからといって，直接コントロールが良くなるわけでもないからである．
　また，たわみによって接触時間が長くなるわけでもない
”
“　コントロールと接触時間の関係
　　ゆっくり振れば，接触時間は長くなるがーーーーー
　コントロールを高めるには，どうすれば良いのか．
　テニス・プレイヤーの永遠のテーマのひとつと言えるが，コントロールに関して科学でわかっていることはそれほど多くはない．
　本文でも紹介したように，接触時間を長くすることで，コントロールを高めようとする仮説がある．
　この仮説が正しいとして，ではどうすれば接触時間は長くなるのか．
　説明したように，一般的なスウィング・スピードでは，テンションは接触時間にほとんど影響しない．
　接触時間に影響するのは，テンションよりもむしろストリングとボールの衝突速度である．
　これが遅ければ接触時間が伸び，遅ければ短くなることがわかっている．
　だとすれば，ゆっくりスウィングすれば，接触時間は長くなり，前述の仮説に立てば，コントロールが高まるのである．
　そしてハードヒットするよりも，ゆっくり振った方がコントロールが良いのはたしかだ．
　ただ，それは接触時間よりも，スウィングがゆっくりていねいだからとの可能性のほうが高く，この仮説の裏付けとはならない．
　また，ちなみに接触時間を伸ばすための要素は，ゆっくりしたスウィング以外では，重いラケットを使う，トップヘビーのラケットを使うなどがある．
”　
（補足１）
　テニスラケットのストリングについて，一般にテンションと呼ばれているのは，物理的には，フレームに取り付ける時の「取り付け張力」，あるいは「初張力」であって，実際に使われるときの（インパクトにおける）テンションは，ボールと衝突してストリングが伸びた状態での張力です．
　この張力のボールが飛ぶ方向の成分が、ボールの打球速度を決める復原力です．（正確には力積：復原力の時間積分，あるいは平均の復原力と接触時間の積）
　図で表示されているように，インパクトでは，低い張り上がりテンションの方がたわみが大きく，高い張り上がりテンションの方がたわみが少ない（張るときに多めに伸ばしているから）ですが，復原力と接触時間にはほとんど違いがありません．したがって，打球速度もほとんど違いがないということになります．
（補足２）
　スイートスポットを外してオフセンターで打撃した場合は，フレーム振動が発生し，したがってエネルギ損失がありますが，テンションが低い方がフレーム振動はやや少なく，エネルギ損失もやや少ないので，反発係数はやや高くなります．
（補足３）
プロの選手もストリンガーもコーチも，勘違いが多いストリング・テンション
：「打球したときのインパクトにおけるストリング・テンション」が，「フレームにストリングを取り付ける（張る）ときのテンションと同じだという勘違いがあるようです．
　打球に影響するのは，「インパクトにおけるストリング・テンション」です．
「インパクトにおけるストリング・テンション」も「接触時間」も，ボールとラケットの衝突速度で決まります．
（補足４）
ストリング・テンションと反発係数
：反発係数は，インパクト（衝突）におけるエネルギ損失で決まります．
　少なくとも１９８０年ごろまでは，「ストリングを強く張る（テンションが高い）程，パワーボールが打てる（打球速度が速い，ボールの飛びが良い）」とテニス書に書かれていました．
ボルグが，全仏オープンで4連覇，ウィンブルドン選手権で5連覇を達成した頃です．
　ボルグは，ストリングを80ポンド以上というテンションで，当時のウッド・ラケットの素材としては強度ぎりぎりの硬さに，張っていました．
　しかし，その後？，最近は，逆に，「ストリングを緩く強く張る（テンションが低い）程，打球速度が速い（ボールの飛びが良い）」とテニス書や雑誌に書かれていることが多いようです．
　マッケンローが，全米オープン決勝でボルグを破ったのは1980年，ウィンブルドンの決勝でボルグを破って優勝したのは1981年，ATPランキング1位の座をボルグから奪い取ったのもこの頃です．
　マッケンローは，ボルグとは対照的に、ガットをぎりぎりまで緩く張った（テンションが低い）ラケットを使っていました．
　テンションが低い方が，インパクトにおいてストリングの伸びは大きく，エネルギ損失も大きいので，ストリングの反発は低いことになりますが，しかし，ストリングのエネルギ損失は無視できる程度なので（５％程度），３０ポンド程度？のテンションの違いによる反発係数の違いは無視できる程度です．
　２ポンド，３ポンドの違いまで気にする選手がいるようですが，これは，インパクトにおける音色や感触の問題（ストリングの弦楽器としての性能）でしょう．
（補足５）
インパクトにおけるストリング・テンションを理解するためのヒント
①
一般にテンションと呼ばれているのは，ストリングをフレームに取り付ける時に，強めに張って取り付けるか，緩めに張って取り付けるかの違いであって，ストリング素材そのものの物理特性は何も変わりません．
②
インパクトでは，面がたわむので（ボールが飛び出す方向），ストリングの伸び（長さ方向）は，復原力（ストリング面のたわみ方向の力，ボールの飛び出す方向の力）に比例するのではなく，復原力よりも小さな割合で増大することになります．
　たわみが大きいほど，力に対してたわみにくくなります．つまり，ストリング面がたわむほど，ストリング面は硬くなります（面圧，あるいは面剛性，面バネが硬くなることを意味します）．
　したがって，インパクトにおいては，取り付けテンションが低いストリングの方が伸びは大きいので，伸びが大きいことによるテンションの増大があり，結果としては，インパクトにおける面圧（面剛性，面バネの強さ）は，取り付けテンションが低い場合と高い場合とでは，ほとんど違いがないということになります．
　ストリング面を指で押してみると最初は少したわみますが，さらに力を加えても，面は硬くなって，ほとんどたわみが増さないことを実感できるかと思います．
　このような（面）バネを物理では非線形バネと言います．
　したがって，インパクトの衝突力が増しても，ストリング面がたわむほど，同じ割合で硬くなるので，簡単には破壊されにくいのです．
　このような意味でも，ストリングは優れものです！
（参考資料）
ラケット選びの秘訣２：いま，科学で　わかっていること，　いないこと，
監修・協力／川副嘉彦，テニスジャーナル　1995年3月号（No.137）,　pp.30-42。