みなさんこんにちは！武田塾神保町校です。
今回は、7/23に開会式を迎えたオリンピックにちなんで、
学問の目線から見たオリンピックについて解説していきます！
オリンピック、もとい運動というのは、物理学や数学と切っても切り離せないものです。
普段の練習も欠かせませんが、その一方で
「どのようにしたら好成績を出せるのか」
という問いを物理学や数学に求めることになります。
今回は、学問的に分かりやすく結びついている
短距離走と砲丸投げについてお話していきます。
勉強に息抜きにオリンピックの中継を見るという人は、
ただ見つめるだけでなく、こんなことを意識してみてください！
共通テストにでた！短距離走のピッチとストライド
画像は、今年の共通テスト第１日程で実際に出た試験問題です。
短距離走のタイムを決める要素として、ピッチとストライドというものを定義し、
計算によって最適なピッチやストライドを決定しようという2次関数の問題でした。
陸上競技において、ピッチ(1秒当たり何歩走るのか)とストライド(1歩あたり何m進むのか)はとても大事なパラメータで、
ピッチを上げるとストライドが落ち、ストライドを上げるとピッチが下がるといった関係になっています。
陸上100mのオリンピック選手は、100mをおよそ45歩で走り切るようです。
1歩あたり2m以上をずっと繰り返している計算になります。
そして100mをおよそ10秒で走り切りますから、1秒当たり4.5歩も足を動かしている計算になります。
1歩2mでさえなかなか普段の私たちの生活からは考えもつかないのに、それを高速で回している陸上選手からは、その鍛錬の厳しさがうかがえます。
実際の今年の共通テストでは、スポーツから数学の問題が出題されています。
日常に関わる数学ということで、予備校の模試では砲丸投げや円盤投げを扱う問題もよくありました。
「どのように投擲物を飛ばせば好成績が出るか」を問う問題です。
こちらも見てみましょう！
「砲丸投げ」はどのように投げると遠くへ飛ぶか
2次関数の問題で頻出となっているのが「物体を投げる」運動です。
物理を勉強している人ならご存じの通り、
物を投げたときの軌道は2次関数のような「放物線」を描きます。
これはもう２次関数の問題として出したくなっちゃいますよね！
砲丸投げでは、どのようにしたら遠くへ飛ぶのでしょうか？
砲丸投げの場合、2つのパラメータを使えば計算が可能です。
「初速(投げた瞬間の速さ)」と「仰角(どの角度で投げるか)」で決まります。
(空気抵抗などいろいろな要素はありますが、大学受験の範囲では出てきません)
数学の問題では必ず、どのような軌道を描くかの式が与えられます。
物理を習っていない人も安心してください。
むしろ、物理を習っているからこそ勘違いしてしまう弊害もあります。
というのも「仰角45度に放り出せば一番遠くまで飛ばせる」という勘違いが多いからです。
実際には、仰角40度くらいで投げると一番遠くまで飛ばせるとされています。
(物理を習っている皆さんはぜひなぜなのかを考えてみてください。ヒントは「人には身長がある」ということです。)
まとめ
今回は「どうせオリンピックを見るなら学問と関連付けよう！」という緩めの記事でした。
運動の選手は、ただ筋肉を盛っているわけではなく、理論をもって成績を伸ばしていることが分かります。
例に挙げた短距離走や砲丸投げだけでなく、ほとんどの競技が数学や物理と関連性があります。
スポーツを見る１つの視点として、非常に面白いです。
勉強に息抜きに、ぜひ意識してみてください！
(受験生は見すぎに要注意です！)
