陸上競技の技術(3)
マイク・パウエル選手とカール・ルイス選手の走幅跳(助走と踏切)

黒月樹人(KULOTSUKI Kinohito @ 9621 ANALYSIS)

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 はじめに

 コーチングのブランチにある「走幅跳でもっと記録をのばすには?」において、走幅跳の踏切前に沈み込む方法のひとつとして、「カール・ルイスの方法」を取り上げました。
 「カール・ルイスの方法」というのは、「踏切1歩前で沈み込むとき、意図的に少し外側に足を踏みだす」というものです。
 実際に「カール・ルイスの方法」を初心者に教えると、かんたんに沈み込みができて、踏切へとうまく入ってゆけます。
 しかし、ほんとうのところは、どうなのでしょうか。踏切1歩前に沈み込むためには、2歩前のところで、すこしストライドを伸ばすような動きをするのが、普通のやり方です。はたして、カール・ルイス選手は、そのような動きを取り入れているのでしょうか。
 このことを確認するため、YouTubeに投稿されていた「ルイスとパウエル 走り幅跳び 伝説の名勝負(Part 1/3〜Part 3/3)」[1] [2] [3] を見て、走幅跳のビデオ画像部分を直接撮影し、それをジェーペグ画像へと展開したのち、ビットマップ画像に変換して、ランニングフォーム解析ソフトのruna.exeで調べました。
 また、このビデオの中で、カール・ルイス選手のコーチであるトム・テレツと、マイク・パウエルのコーチであるランディ・ハンティントンは、2人の選手が踏切4歩前の中間マークをどのように使ったのかということに関してコメントしています。どうやら、踏切4歩前に中間マークを置くという方法は、このときすでに使われていたもののようです。それでは、この二人は、踏切4歩前のマークをつかって、踏切準備をどのようにおこなっていたのでしょうか。

 カール・ルイス選手の踏切9歩前から踏切まで

 次の図1は「カール・ルイス選手の踏切9歩前から踏切まで」を描いたものです。YouTubeのスローモーション画像を、1秒間に30コマでビデオ撮影してジェーペグ画像に展開して、1歩に要するコマ数を調べて検討したところ、どうやら、スローモーション画像は「5倍速」ではないかと推定出来ました。この推定のもと、画像をステップ5で選び出して解析しました。
 原画像は左から右へと走っていましたが、私の解析プログラムの都合で、右から左へと走る画像とするため、ビットマップ画像へと変換するときに、左右の向きを変えました。このため、これらの解析図では、青色が右手と右脚を、赤色が左手と左脚を示すことになります。
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図1 カール・ルイス選手の踏切9歩前から踏切まで

 カール・ルイス選手は、踏切4歩前 (-4) で中間マークを踏んだあとの1歩目 (-3) では、かるく地面を踏む感じで、アルファクランクキックとなって、ここでは、あまり加速するような動きは認められません。
 マークから数えての2歩目 (-2) で少し腰を突きだすような動きがあり、1歩前 (-1) のキック前の動きに見られるような、ストライドを少し大きくするような動作が認められます。カール・ルイス選手も、踏切2歩前(中間マークから数えて2歩目)のところで、ストライドを伸ばして、1歩前の沈み込みのための準備動作を行っていたことになります。
 踏切1歩前 (-1) の動作は、沈み込みが、かなり強調されたものです。カール・ルイス選手の、ここまでのランニングにおける、キックポイントでの重心高は、1m18から1m10の間を変化していて、踏切2歩前では1m10なのですが、踏切1歩前には1m01へと、9cmも下げています。そこから、踏切では1m11へと10cm上げています。つまり、カール・ルイス選手は、平地でランニングしていて、高さ10cmの踏み台を使ってジャンプするのと同じ効果を生み出そうとしていることになります。

 マイク・パウエル選手の踏切9歩前から踏切まで

 次の図2は「マイク・パウエル選手の踏切9歩前から踏切まで」です。
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図2 マイク・パウエル選手の踏切9歩前から踏切まで

 マイク・パウエル選手の踏切4歩前はアルファクランクキックです。これは、身体重心直下を軽く踏んで、そのまますぐに空中へと飛び出していることを意味します。中間マークのところでは、特にスピードアップしようとか、とくべつなことはしていないようです。これが自然なスタイルです。
 そして、3歩前と2歩前のフォームではベータクランクキックですが、ここで微妙な違いがあって、3歩前は腰高ベータクランクキックなのですが、2歩前では標準(高)ベータクランクキックとなっているのです。5歩前から3歩前までは、キックポイント時の重心高が1m16だったのが、2歩前では1m14と、わずかですが、低くなっています。
 3歩前と2歩前のフォームにおいて、キック後の、空中へと出てゆく姿勢を見ると、2歩前のほうが、より前方へと腰を出そうとしていることが分かります。  つまり、踏切2歩前では、少しストライドを伸ばそうとしているのです。
 踏切1歩前のフォームは、通常のランニングにおけるものとは違っています。日本の七種競技などの選手の中には、ここでイプシロンクランクキックのポーズをとるケースも見受けられますが、マイク・パウエル選手の場合は、カール・ルイス選手以上に腰高で、このときの、1歩前のフォームでは、標準(高)ガンマクランクキックにしかなっていません。通常のランニングにおいて、加速をしっかりするときによく現れるものです。それが実は効果的に使われていて、パウエル選手は、3歩前では8.9 [m/s] だった水平速度が、この2歩前で10.9 [m/s] と、突然大きくなっています。
 世界の一流ジャンパーは、この、踏切1歩前で大きくスピードアップするという技術が確立しているようです。かつて、七種競技と走幅跳の女子大学生を何十人か調べたところ、この1歩前でスピードアップしていたのは、たった一人だけでした。
 ここのところの技術をみがくということで、走幅跳の記録をレベルアップすることができるのです。ふつうに走るのが少し遅くても、マイク・パウエル選手のように、踏切1歩前の動作が上手にこなせたら、走幅跳の選手として、それなりの成績を上げられることになります。
 ただし、マイク・パウエル選手には、もうひとつ、記録につながる、大きな要素があります。この要素についての能力も、しっかりと伸ばす必要があるわけなのですが、これはかなり難しいことかもしれません。

 速度データの比較

 次の図3は、ルイス選手(Lewis)とパウエル選手(Powell)の「速度データの比較」です。
 全重心水平速度dG、キックベース速度(キック脚重心水平速度)dK、係数p=2/3を掛けた相対トルソ速度p(dT-dK)、係数q=1/4を掛けた相対スウィング速度q(dS-dB)の違いごとにプロットしてあります。ここに使ってある係数は、次の関係式を求めるときに利用した運動量保存の法則での、身体各部の質量比にもとづいて決まるものです。

   dG = p(dT-dK) + dk + q(dS-dB) (スピード能力3要素の寄与式)


図3 速度データの比較

 ルイス選手(Lewis)の踏切9歩前や8歩前の速度が遅すぎるかもしれません。このときの画像において、ルイス選手は、かなり斜めから撮影されていたので、シミュレーションによって座標回転をし、できるだけ「真横からのものへ」と変換したのですが、これが不十分だったという可能性もあります。
 しかし、踏切7前からの解析結果は、自然なものに近いと考えられますので、ルイス選手は、ここまでスピードアップできるという自信があって、「ゆっくりめ」のスピードで走りだして、きちんと踏切1歩前までにスピードを上げてゆくことができるというタイプなのだと思えます。
 これに対してパウエル選手(Powell)のほうでは、踏切9歩前から2歩前まで、ほぼ同じスピードで推移しています。「ほんとうに、こんなに遅いのか」と、すこし不安になりますが、同じ解析法で求めた、踏切1歩前のスピードは現実的な値となっています。
 ひょっとすると、パウエル選手の100mのタイムは、11秒前後であって、100mレースで活躍できるほどのものではなかったのかもしれません。しかし、あとで見るように、ジャンプ力だけは抜群にあります。陸上競技を始める前はバスケットボールをやっていたそうです。おそらく、走高跳をやっていたとしても、走高跳のコーチについていたら、きっと世界レベルのジャンパーになっていたことでしょう。
 私は、この図3を眺めて、ふと、「助走において、マイク・パウエル選手はなぜ遅くて、カール・ルイス選手はなぜ速く走れるのか」という疑問を思い浮かべました。「その違いはどこにあるのだろうか。ここまで解析できて、いろいろなデータを引き出せるようになっているのだから、何か突きとめられるかもしれない。」そのように考えて、色々と調べてみることにしました。この解析は、かなり進んでいます。しかし、ここで取り扱うデータ解析の方法がかなり複雑になってゆきますので、この問題については、あらためて、ページタイトルを変えて論じることにします。
 ところで、図3の中に、この問題の答えの一つが現れています。それはdGとdKの値の関係性がまったく違っているということです。カール・ルイス選手は、キックベース速度dKを上げてゆき、それが全速度dGの変化へと、うまく、つながっています。しかし、マイク・パウエル選手は、それが、うまく、いっていません。その違いをさらに深くつきつめてゆけば、どうしたらもっと速く走ることができるかという謎の一つが明らかになるはずです。

 踏切動作の比較

 次の図4は、ルイス選手(Lewis)とパウエル選手(Powell)の「踏切動作の比較」です。
 カール・ルイス選手の4つのフォームがほぼ等間隔に動いているのに対して、マイク・パウエル選手の右から1つ目と2つ目が接近しているのは、1つ目のフォームが実際は地面に接地しているのではなく、空中にあるものを、解析の都合で無理やり近づけているからです。右から4つ目のフォームも、実は、すでに踏切板から離れて跳び上がっているものでしたが、これも、解析の都合で、踏切板に近いところに描いています。


図4 踏切動作の比較

 カール・ルイス選手の踏切動作は、自然なものと見えます。踏切板に足が乗ったあと、踏切脚の膝が少し曲がるところで力をこめ、かかし抗力を利用して水平スピードの一部にブレーキをかけて、鉛直スピードを生み出すのです。それから、伸びあがる動作でスプリング抗力となり、水平速度は失わず、さらに鉛直速度を上乗せして離陸してゆきます。
 これに対してマイク・パウエル選手の踏切動作では、ほとんど、かかし抗力は利用されていません。右から2つ目のフォームから3つ目のフォームにおける重心高(ここでは重心を表示していませんので、おおよその基準として腰の高さを見てください)を二人で比較すると、ルイス選手は高くなっているのに対して、パウエル選手ではあまり高くなっていません。ところが、パウエル選手は、踏切板の真上を通りすぎたら、突然に伸びあがって、重心を高く引きあげ、急に、大きな鉛直速度を生み出しています。これは、かなり特殊な技術です。かかし抗力を利用せずに、水平スピードを減らすことのない、スプリング抗力だけを利用しているのです。これまでに調べたケースでは、他に、フランスのメイ選手(女子)と、キューバのペドロソ選手(男子)の解析例がありました。これに、パウエル選手も加わることになったわけです。
 このような技術は特殊なものですが、ねらってやろうとすれば、それなりに出来ます。ペドロソ選手の跳躍を幾つも調べましたが、ペドロソ選手は、そのような動きを「ねらっている」ということが分かりました。ねらってうまく「決まるとき」と「決まらないとき」とがあるのです。6回の跳躍のどこかで、「うまく決めてやろう」としている様子が解析によって分かります。
 カール・ルイス選手の記録が安定しているのは、このような技術とは無関係で、自然な、かかし抗力を少し利用する踏切動作をやっているからです。しかし、パウエル選手の記録は、良かったり悪かったりの差が大きなものです。これは、かかし抗力を使わず、スプリング抗力だけを使うときの、必然的な結果です。かなり難しい技術だからです。
 しかし、決勝に進む力を持っているジャンパーにとっては、6回の中で1回でも優れた記録を出した方が、走幅跳では勝つというのが、走幅跳のルールです。世界のトップを争うジャンパーの戦略として、このルールを考慮し、困難な技術をうまくこなして、1回だけでも、優れた記録を出そうという方法がとられているのは、ごくごく自然なことだと考えられます。

 次の図5と図6は、カール・ルイス選手とマイク・パウエル選手の、踏切動作についての、それぞれの総合解析です。


図5 カール・ルイス選手の踏切動作についての総合解析


図6 マイク・パウエル選手の踏切動作についての総合解析

 総合解析のパターンを見ると、図5のルイス選手の場合は、通常のランニングフォームのものとよく似ています。ランニングフォームのなかでも、キック力(キック軸加速度比aGO/g)が7倍くらいのものは、ときどき現れます。キックポイント(赤い縦点線位置)のところに、スピード要素のピークが集まっており、キック力(緑の実線)のピークが少し先行していて、ランニングフォームにおけるシンクロキックの強いものと見なせます。
 ところが、図6のパウエル選手の場合、キック力のピークがキックポイントの位置まで移動しており、紺色とピンク色のスウィング脚重心のピークも、かなり後になっていて、明らかに、通常のランニングフォームのものとは違います。

 次の図7は、ルイス選手(Lewis)とパウエル選手(Powell)の「踏切における鉛直速度(●)と鉛直加速度(黒い実線)の比較」です。


図7 踏切における鉛直速度(●)と鉛直加速度(黒い実線)の比較

 ルイス選手では、鉛直速度(●)のピークも、水平速度のピーク値であるキックポイントの位置(赤い縦点線)に近いところにありますが、パウエル選手のほうでは、もっともっと後のほうです。離陸寸前まで伸びあがっているのです。このような鉛直速度の変化を生み出すための(力に比例している)鉛直加速度(黒い実線)も、パウエル選手のものはとても大きく伸びあがっています。
 ここに、パウエル選手の大記録の秘密の一つがあるのです。

 (ここまでの)まとめ

 カール・ルイス選手の走幅跳は、助走スピードの大きさが記録のためのベースとなっています。踏切1歩前の、沈みこみながらの、さらなる加速によって、非常に大きな水平速度が生み出されています。踏切動作は標準的なもので、少しかかし抗力を利用して、助走で得た水平速度の一部を利用して鉛直速度を生み出すというものです。
 これに対して、マイク・パウエル選手の場合、助走スピードは決して速くありません。しかし、踏切1歩前の加速は、それなりにうまくやれています。ここに一つ目の利点があります。二つ目の利点が、踏切動作で、かかし抗力を利用して水平スピードを減らすということを避け、ほぼスプリング抗力だけで、とても大きな鉛直速度を生み出すというものです。
 一言で述べると、カール・ルイス選手はランニングフォームの延長で跳んでいて、あくまでスプリンターなのに対して、マイク・パウエル選手は、踏切1歩前と踏切動作だけに技術と能力を集中させている、正真正銘のジャンパーなのです。
 走幅跳で良い記録を出して成功するには、このような、2つの方法があるわけです。走幅跳に取り組んでいる選手は、このことを理解して、自分はどちらの「極(方法)」を目指すのかを決める必要があります。
 ちなみに私は「バネ男」でしたが、走るのが遅かったので、走高跳や三段跳をなんとかやっていました。走幅跳では、パウエル選手の「極」へと向かうべきだったのに、こんなことは何も知らなかったので、標準的なルイス選手の「極」へと向かってしまっていたのです。走るのが遅いくせに、そんなことをしていたので、走幅跳の記録は平凡レベル以下で、少しも伸びないのでした。そして、「走るのが遅いのだからしかたがない」と、あきらめていたようです。

 踏切の瞬間から着地までのビデオ倍速値は変えられている

 実は、このページの内容をウェブで公開するのを、何日かちゅうちょしていました。
 なぜかというと、上記の解析で求めた、踏切における水平速度と鉛直速度のデータ、それに、離陸時の重心高を使って、走幅跳の空中軌跡をシミュレーションしてみると、マイク・パウエル選手も、カール・ルイス選手も、6m14しか跳べないということになってしまうのです。このときのシミュレーションにつかった物理法則は高校生が習う程度のもので、とてもかんたんなものです。そのため、かなり信頼性の高いものです。
 ですから、間違っているのは、そこに代入する値の方だということになります。
 しかし、これまで、七種競技の選手や、女子大学生の走幅跳のビデオ画像を直接私が撮影して、それを使って解析したとき、踏切で求めた水平速度と鉛直速度のデータなどを代入してシミューションしてみると、実際の記録とぴったり合う結果となっていました。
 これらのことから、この謎を解く答えとして、パウエル選手やルイス選手のビデオ画像において、助走部分と、踏切から着地までの部分とで、ビデオの倍速値が変えられているのではないかと考えました。
 そして、この仮説を検証する方法があると気がつきました。次の図8は「カール・ルイス選手が8m86を跳ぶシミュレーション」です。水平速度は踏切1歩前の速度を使いました。鉛直速度は推定値です。離陸高は観測値です。これはほぼ間違っていません。


図8 カール・ルイス選手が8m86を跳ぶシミュレーション

 このシミューションから、滞空時間を求めることができます。かんたんなことです。s=vtという公式がありますから、移動距離s=8.86 [m] を、水平速度v=12.2 [m/s] で割ってやれば、t=s/v=8.86/12.2=0.726 [s] が出ます。
 解析では、1秒に30コマ撮影する、通常のビデオ画像の5倍速と仮定して、1秒が150コマとしていました。150×0.726=108.9 およそ109コマとなります。
 このような計算をしてから、ビデオ画像における離陸から着地までのコマ数を数えてみました。すると、132コマでした。5倍速と仮定したときの理論値は109コマですから、132/109=1.21となります。5倍速の、およそ1.2倍ということは、6倍速ということになります。
 これで謎が解けました。このビデオ画像においては、踏切から着地までをもっとうまく見せようとして、スローモーションの倍速モードを、助走時の5倍から6倍へと変えていたのです。
 助走から着地までの全体が、はじめから6倍速だったという可能性は、それなら、カール・ルイス選手のランニング速度が14.6 [m/s] にもなってしまうということで否定できます。これまで人類が、このようなランニングスピードに達したことはないはずだからです。


図9 マイク・パウエル選手が8m96を跳ぶシミュレーション

 同様の解析をマイク・パウエル選手のシミュレーションデータに基づいて行ったところ、1.16倍となっていることが分かりました。1.2倍に近い値です。やはり、こちらでも、踏切から着地までのところは6倍速となっていたようです。こちらも、踏切1歩前の速度である10.8 [m/s] を1.2倍してしまうと、12.96 [m/s] となって、100mを8秒72で走れてしまい、ありえない値となってしまいます。ですから、助走では5倍速と仮定しておいたほうが現実的なのです。

 このような、スローモーションの倍速変化は、ときどき、行われていることを確認することができます。たとえば、100mレースのゴール付近とかで。
 これで、謎が解けました。全体の「つじつま」もあって、安心して、このページをウェブにアップすることができます。
 (Written by KULOTSUKI Kinohito, Dec 13, 2013)

 参照資料

[1] ルイスとパウエル 走り幅跳び 伝説の名勝負 Part 1/3
[2] ルイスとパウエル 走り幅跳び 伝説の名勝負 Part 2/3
[3] ルイスとパウエル 走り幅跳び 伝説の名勝負 Part 3/3

 

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