テニスラケットの科学（５０７）
（備忘録）2020年12月5日投稿
：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？
（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。
