すべらない裸足
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キャッチーなタイトルですが、いたって真面目な記事です。
今回は走るときの裸足の摩擦についてのお話です。
裸足で走らない方にも関係のあることなので、ご一読いただけたら幸いです。
摩擦というのは日常にあふれていて、なくてはならない力ではありますが、その実態は多くの要因が複雑に絡まるので、数字に表すのは非常に難しいです。
ただ、摩擦がないと人間は走ることはおろか、立つことすらできないことは確かです。
そして一般的に摩擦力が少ないよりも多い方が地面上を速く走るにあたっては有利になります。
深く考えなくても、スケートリンクの上で走るか、アスファルトの上で走るかで比較するとわかりやすいですね。
ただし、あまり強い摩擦力があると不利になる場合もあります。
陸上競技の短距離選手が良く使っているスパイクは長いピンにより摩擦力が強いですが、長距離で使うのは困難です。
なぜなら摩擦力が強いということはブレーキも強いということだからです。
摩擦力の大きい状態だと慣性の法則から、進み続ける力よりも足を速く回せないとその分大きなブレーキとなってしまい、効率が悪くなります。
足が速く回せなくなった瞬間に大ブレーキになるということです。
そのため、マラソンなどの長い距離を走るにあたってはちょうどよいくらいの摩擦力があればいいということになります。
では裸足で走るときの摩擦力はどうなるでしょうか。
足の裏には突起物はないので、スパイクのような摩擦力は出せません。
また人間の爪は地面に触れるようにはついていないので、犬や猫のような爪をスパイクのように使うこともできません。
そもそも人は他の陸生哺乳類と比べ長距離走に優れているのでそれほど大きな摩擦力を必要としないと考えます。
（参考：戎崎の科学は一つ）
足の指を曲げて、地面をつかむことにより摩擦力を増やすこともできますが、長距離走においては非現実的です。
5000mを走るだけでも毎秒3歩の速さで2500～5000歩必要とします。
タオルギャザーのように握っては開き、を毎秒両足1回で1000回繰り返したら翌日はベッドから出られなくなるでしょう。
ではどのようにして摩擦力を確保すればいいでしょうか。
私の考える答えは”脱力”です。
足の骨は手と同じように細かい骨がいくつも集まって形成されています。
なので地面の形に合わせてある程度変形することが可能です。
これによって摩擦力を増やしていると推測します。
摩擦力は物理学上、物体同士の接地面積には比例しないのが定説ですが、これには例外があります。
それはゴムのような物体の場合です。
ゴムはしなやかに変形するので、接する地面の形に合わせてその表面の凹凸の形が変わります。
これによって同じ面積で接しても他の物体と比べて格段に大きな摩擦力が、しかも接する面積に比例して大きくなります。
またゴムは力をかけると変形し、元の形に戻ろうとします。
この元に戻ろうとする力が摩擦力をより増幅させます。
（参考：ゴムの摩擦力の不思議 【たいややもどき】）
人間の素足でも同じようなことが再現できます。
足だとわかりにくいので、手で解説します。
手の指をすべてピンと力を入れて伸ばして状態で、手のひらをテーブルやフローリングなどの上につけて前後に滑らせてみてください。
引っかかりはすると思いますが、少し力を入れれば動かせるでしょう。
次は手を脱力させて手のひら全体がくぼんだ状態で同じくテーブルやフローリングなどの上につけて前後に滑らせてみてください。
結構な力を入れても全然滑らないと思います。
これは脱力したことにより手のひらの肉が、ゴムのようになることで地面により密着していることと、変形後に元の形に戻ろうとするからだと推測できます。
筋肉に力が入ってしまうと見た目の接地面積こそ大きいものの密着はしてないし、変形もしないので、脱力しているときに比べ摩擦力が少ないのでしょう。
脱力があるか無いかでフローリングのような平らなところでも差が出るのであれば、不整地のような大きな凹凸がある場所ではより顕著に表れると予想できます。
そして構造的に手に近い足でもこのようなことが可能だと考えられます。
ただし、これは足の指が握ったり開いたりなど、きちんと動かせるくらい足に柔軟性や可動性がないといけません。
柔軟性や可動性がない足は板みたいなものです。
足の裏全体が板のように固いと摩擦力も少なくなるので、まさに板のように滑ってしまいます。
こうすると足を地面に押し付けることでしか摩擦力を確保できませんが、シューズを履いていたとしても押し付けたら痛いし疲れるのに、素足でそれをやったら目も当てられません。
これはシューズを履いていても同じです。
シューズの中で足が固まってしまっている場合も同じように中で滑ってしまいます。
こうなるといくらサイズがあっていようが紐できつく締めようが、爪がぶつかったり足がこすれたりして、マメや靴擦れの原因になるでしょう。
まとめますと人間の足は脱力した状態で地面にゴムの様に密着することで、スパイクがなくても力を入れなくても”すべらない”ことが可能なのです。
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