ゴルフボールの打撃力 ( ) mV F t dt

ゴルフボールの打撃力
ゴルフ打撃時の衝撃力はボール飛距離に関係します。
従来、加速度計や高速ビデオカメラを用いて打撃状況
の計測が行われていますが、ショット時にボールに作
用する力そのものを計測した例は見当たりません。そ
こで、中古の 5 番と 9 番アイアンにパッドセンサを取
り付けて打撃実験を行ってみました。
センサを取り付けたアイアンを図１に示します。セン
サはヘッド表面より小さ目ですが、上手な人であれば、
センサ表面にボールを当てることができます。
数回、強めにショットをお願いしました。各回の荷
重波形はそれほどばらつきませんでした。9 番アイアン
ではボールがかなり上向きに飛ぶように（すくうよう
に）打ってもらいました。図３に 5 番と 9 番アイアン
の各 2 回の衝撃波形を示します。微小な重畳波が少し
乗っていますが、概略綺麗な波形が計測されました。
センサはアイアンフェイスの表面に置かれ、3mm 厚
のアルミの保護板で押さえた構造ですので、フェイス
に垂直方向の力成分を計測します。
表１は打撃衝撃時間（荷重が作用開始から終了に至
る時間）、ピーク荷重（衝撃力の最大値）、衝撃波形
の力積（波形の面積を数値積分したもの）、および(1)
式で計算したボール初速度（ヘッドスピード）を示し
ます。(1)式で m はボール質量(m=0.046kg)、V はボー
ル初速度(m/sec)、F(t)は荷重(N)、t(sec)は時間です。
mV = ∫ F (t )dt
(1)
∆t
図 1 センサを取付けた 5 番と 9 番アイアン
打撃実験は図２のように、校庭の芝生に練習用ネッ
トを置き、上級のアマチュアに Tee を用いて打っても
らいました。ゴルフボールは重さ 46g の市販品です。
クラブの握り部分に回路付ケーブル(1uF)を接続し約
7m 引き出して、高速電圧記録計(サンプリング速度
50kHz)で記録しました。
表１から、
衝撃時間は 5 番アイアンで約 0.43 ミリ秒、
9 番アイアンで約 0.48 ミリ秒でした。また、最大荷重
は 5 番で約 6.7kN(=680kgf)、9 番で約 4.8kN(=490kgf)
でした。力積から推定したボール初速度は、5 番で約
36m/sec、9 番で約 28.5m/sec でした。センサとアルミ
保護板が極軽量なため、通常のショットと比べてスイ
ングの違和感はほとんど無いようでした。
表１
アイアン
5番１回目
5番2回目
9番１回目
9番2回目
衝撃時間
(msec)
0.42
0.44
0.48
0.48
図 2 打撃テストの様子
図3
5 番、9 番アイアンの打撃波形
打撃波形のまとめ
ピーク荷重
(kN)
6.75
6.56
4.85
4.75
力積
（N・sec）
1.61
1.70
1.33
1.29
初速度
V(m/sec)
35.1
37.0
28.9
28.1