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重力~トレーニングで考慮すべき大きな影響力~

重力は、姿勢の定義にも入っているように、地球上での身体動作を考える際に、1番最初に考慮しなければならない力です。

また、すべての力の元でもあります。

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力~様々な力~
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力とは物が変形したり、動く速度が変わったりするのは、物に力がはたらいたからです。何も力が加わらなければ変形もしないし、速度も変わりません。また、変形しなくても、石が地面の上に置かれていて静止している時でも、重力という力が石にはたらいています。力を...

今回はそんな「重力」について説明していきます。

重力とは「地球上の質量をもつすべての物体に作用する地球の引力」のことをいいます。

実は、質量をもつすべての物体は互いに引っ張り合う力(「引力」)をもっているとされています。。

ちなみに、質量とは物体のもつ物質の量のことで、「物体の動かしにくさ」の程度を量として表現しています。

引力はあなたにもありますし、地球にもあります。

ただ、あなたに比べて地球の質量が果てしなく大きく、それに伴って引力が果てしなく強いので、あなたの引力がわかりにくくなっているだけです。

ジャンプすると、自分が地面に落ちていくことはあっても、空中で自分が浮遊し、地面が自分に向かって迫ってくるなんてことないですよね。

ちなみに続きですが、すべての物体が引力をもっているとする考え方を「万有引力」といいます。

アイザック・ニュートンが、リンゴが地面に落ちるのを見て思いついたという話は有名ですね。

地球が引っ張る力である引力は、それだけ大きな力で特別だからなのか「重力」という名前で呼ばれています。

そして、その重力の方向、強さは、細かい話をすれば、地球の自転や遠心力を加えて考えなければなりません。

そもそも、引力と重力の違いは、引力が引っ張る力だけであるのに対し、重力は引力に加えて地球の自転による遠心力を考慮に入れたものだからです。

なので、先ほどあげた重力の定義は、厳密にいうと間違っています。

自転の遠心力について欠けているのです。

なので、正確な重力の定義では、重力とは地球の中心に向かう引力と自転軸から垂直に遠ざかろうとする遠心力の合力である、となります。

ただ、姿勢やトレーニングについて考える上では、重力は鉛直方向(糸に重りをつけて垂らしたときに糸が示す方向)つまり、地面に垂直に、直立時は頭側から足側に向かって働いていると考えてもらってかまいません。

図の赤字が本来の重力です。

このサイトにおいて、「重力」と呼ぶのは、ほとんどの場合、地球の引力です。

「引力」という言葉より「重力」のほうが理解しやすい、イメージしやすい人が多いようなので、「重力」という言葉を使っています。

ゲームや漫画で「重力」という言葉がよく使われるから耳に残っているのでしょうかね。

このページでは、「重力」は本来の意味の重力のことを指しています。

そんな重力により物体に与えられる下向きの力が物体の重量であり、物体の質量とその地域の重力加速度の積で求められます。

ちなみに、重力加速度とは、物体を自由落下させたとき、重力によって生じる加速度のことをいいます。

 

Fg(物体の重量)=m(物体の質量)×ag(地域の重力加速度)

 

ちなみに、「重量」と「質量」の違いって知ってますか?

実は、重量というのは、物体にかかる力を表す単位で、質量とは、前述しましたが物質そのものの量を表す単位で、「物体の動かしにくさ」の程度を量として表現しています。

質量は天秤、重量は体重計と考えると理解しやすいかなと思います。

 

地球上で6kgの物質を天秤で量ると、6kgになります。体重計に6kgのものを乗せると、地球上では6kgです。地球上ではほぼ質量=重量になります。

 

では、この物質を、月に持って行ったとします。月の引力は、地球の約1/6です。体重計に月で6kgのものを乗せると、1kgと表示されます。これは、物質にかかる力(引力)が1/6になるためです。ところが、天秤の場合は、分銅自体の重さも1/6になるため、重量が地球上で6kg、月で1kgの物質も、6kgの分銅とつりあいます。つまり、この物質は6kgの分銅と同じ質量がある、ということなります。

まとめると、地球上で質量6kg、重量6kgの物質は、月面では質量6kg、重量1kgとなります。

 

話がそれてしまいました(汗)

 

話を戻して、重力と姿勢との関連性は前述したリンクからみてらもらうとわかると思います。

では、重力がどのように筋トレに関連されているのでしょうか?

 

まず、体の「てこ」との関係があります。

物体に作用する重力加速度は常に鉛直下向きであり、トルク発揮におけるモーメントアームは力の作用線と垂直であると定義されるので、ウェイトのモーメントアームは常に水平方向になります。したがって、物体の重量によるトルクは、

 

物体の重量×物体から関節までの水平距離

 

で表されます。

動作中、物体の重量は一定であるが、関節の軸からの水平距離は変化し続けます。ウェイトと関節の水平距離が短くなると、加えられる抵抗トルクは小さくなり、水平距離が長くなると、より大きな抵抗トルクが加わることになります。身体の中のてこのページを見てもらうとわかりやすいかなと思います。

 

上記から、動作の実施方法により、動作時の抵抗トルクパターン、筋群への力学的ストレスも変化します。

たとえば、バックスクワットでは、体幹の前傾を強めると、ウェイトと膝関節の水平距離が減少するため(膝関節の真上にウェイトが近づいてくる)膝関節を中心とした抵抗トルク(大腿四頭筋にかかる抵抗力)は減少します。これと同時に、ウェイトと股関節の水平距離は増大するため、股関節を中心とした抵抗トルクは増加し、臀筋ハムストリングスにかかる負担が増大します。

このほかにも、ウェイトをかつぐ位置によっても、ウェイトから関節の水平距離が変化するため、関節を中心にした抵抗トルクも変化し、それに応じて、筋群への力学的ストレスも変化します。

最後に、フリーウェイトにウェイトスタックマシン、自重など、重力は筋トレの一般的な負荷として利用されています。ただ、フリーウェイトでは負荷の方向が鉛直下向きのみであるのに対し、ウェイトスタックマシンでは、プーリー、カム、ケーブル、ギアなどにより、負荷の方向を変えることができます。

 

マシンとフリーウェイトの比較についてはこちらのページでまとめてあります。

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