三段跳びを物理学で読み解く：速度・角度・力積から考える跳躍力 - Core＆Calm（コアカーム）パーソナルジム × リラクゼーションサロン蓮田店

こんにちは！
トレーナー育成講師の井上裕司です。

三段跳びは、陸上競技の中でも特に「感覚に頼る競技」と言われることがあります。助走のスピードを保ちながら、ホップ・ステップ・ジャンプの三動作を連続させる――その複雑さゆえに、選手自身も「なぜうまく跳べたのか、なぜ失敗したのか」を明確に説明できないことが少なくありません。

しかし近年、この競技を 物理学的に解析する動き が進んでいます。速度、角度、接地時間、力積といった力学の原則を適用することで、「跳躍のメカニズム」は数値で説明できるようになってきました。

つまり三段跳びは、単なる「ジャンプ力勝負」ではなく、物理法則に従った合理的な動作の積み重ねなのです。

本記事では、跳躍の物理学を分かりやすく解説しながら、選手や指導者が「なぜそう跳ぶべきなのか」を理解できる視点を提供します。競技を「科学」で読み解くことで、さらなる記録更新へのヒントが得られるはずです。

1. 跳躍の物理モデル：なぜ「高く」より「速く」なのか？

跳躍は基本的に「斜方投射」の物理法則に従います。
物体を速度 vv、角度 θ\theta で投射したときの飛距離 RR は次式で表されます。

R=v2sin⁡(2θ)gR = \frac{v^2 \sin(2\theta)}{g}

ただし、三段跳びでは「地面からの反発」と「連続動作による減速」が絡むため、単純な投射運動では説明できません。
重要なのは以下の2点です。

つまり「高く跳ぶ」のではなく、低い角度で水平方向のスピードを維持することが求められるのです。

三段跳びの動作を理解する上で欠かせないのが「力積（Impulse）」の概念です。 Impulse=F×t=mΔvImpulse = F \times t = m \Delta v

選手が地面を押す力積が大きければ大きいほど、速度変化（加速・減速）をコントロールできます。

しかしポイントは「接地時間を長くしすぎないこと」です。

トップ選手は 0.12〜0.16秒程度の接地で最大の力積を発揮しています。

物理的には、速度ベクトルを垂直と水平に分解したとき、水平成分の損失を最小化することが重要です。

力学的には「作用・反作用の法則」が働いており、接地時に後ろ向きの力を加えてしまうと、そのまま減速要因になります。

物理的には、ここで「垂直速度成分」を増大させることで、最終的な到達距離が決まります。

三段跳びにおける「効率の良い跳躍」とは、力のエネルギーをいかに失わず次に伝えるかです。

接地時には地面との「反発係数（Coefficient of Restitution）」が影響します。

ここで鍵になるのが「腱の弾性エネルギー」。
アキレス腱や足底腱膜がバネのように機能し、吸収したエネルギーを次の跳躍に還元します。

つまり、記録を伸ばすには「より大きな力を発揮する」よりも、いかにロスを減らすか（エネルギー効率を上げるか）が重要になります。

三段跳びの「跳躍力」を物理学的に分析すると、以下のポイントが見えてきます。

科学的な視点を持つことで、選手は「感覚」ではなく「原理」に基づいた跳躍を追求できます。

※本記事は、新R25に掲載された実績を持ち、トレーナー養成スクールの講師としても活動する井上裕司が監修しています。

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