▼ テンションと反発力の関係について

今回はガットを張るときのテンションとボールを打ったときに発生する反発力の関係について考察して行きたいと思います。まずはボールをはじき返す反発力の発生にメカニズムから。

図のようにボールのインパクト時にガットがたわんだ状態では、ガットそのものがΔLだけ伸ばされることになります。伸ばされたガットは当然元に戻ろうとしますので、下図の青色の矢印の向きの力が発生します。

ボールを弾き返す反発力はこの青い矢印の合力である赤い矢印で示される力だということが分かります。

異なるテンションで起こりえる事象

ここでボールインパクト時のたわみの最大量はボールの持つエネルギーとプレイヤーのラケットで打ち返そうとするエネルギーの総和とガットが伸びることで蓄積したエネルギーがつりあった状態と考えられます。（厳密に考えれば、スイングスピードや、ガット自体のたわみ速度、フレームのもつ剛性も関係してくるのですが、考察を簡単にするためにここではあえて無視します。）より大きなエネルギーを持つボールをストリングが受け止めると、たわみ量は大きくなり、同様にプレイヤーがより大きなエネルギーをボールに与えようとするとストリングのたわみ量は大きくなります。

ここでストリングの伸びとテンションの関係をグラフに表してみました。ここでテンションT0を得るにはストリングを初期の長さからL0だけ伸ばす必要があります。この時を例えばテンション50でストリングを張った状態だとします。ここからボールインパクトを迎えた時にストリングはたわみ、その時のストリング自身の伸びはL1-L0となります。テンションはT1となりこの合力の赤矢印成分が反発力となります。テンションを60で張った場合を想定すると、ボールインパクトの前の状態（定常状態）でテンションは50ポンドで張ったときの定常状態よりも当然高く、ボールインパクト時の一定たわみに対する合力もより大きくなります。同じエネルギーを持ったボールを同じようなエネルギーで打ち返す場合この二つのテンションの違いは、インパクト時のストリング面のたわみ量を変えることになります。テンションが高いほどストリング面がたわみにくくなるのです。一般に誤解されがちなこととして、テンションが低いほうがボールをより遠くに飛ばせると思われがちなのですが、この考察およびエネルギー保存則の観点から考えてボールの飛びに差異は無いことが推察されます。テンションの違いによって生じるのは差異はボールをストリング面で捕らえている時間のみです。（関連記事：ローテンションのガットほどボールは飛ぶというのはウソ？ ）

• テンションを変える事はボールインパクト時のたわみ量（＝インパクト時間）を変える事に等しい
• テンションを変えたからといって、ボールのとびが著しく変化することは無い

次回はストリングの種類の差で特性がどう変化するか考察を行います。