角運動量～なぜフィギュアスケート選手は高速回転できるのか～100（科学⑯）

こんにちは、けいタンです。

今回はフィギュアスケートにまつわる気になる疑問について考えていきましょう。

今日でけいタンのブログ投稿100回目となりました！
今回のテーマについて
1. 合わせて読むべき関連記事をチェック！
今回のテーマに対する解答
スピンができる物理的な理由
まとめ～回転半径を小さくするとスピンは加速する！

今日でけいタンのブログ投稿100回目となりました！

今回のテーマについて見ていく前に、

私としてはちょっとだけ記念すべき回なので、少しだけお時間をください。

もうお分かりかと思いますが、

今回が「けいタンのタメになるかもしれない雑学＆お勉強」の100回目の投稿になります！

おめでとう～！（笑）ありがとうございます。（笑）

2月からこのブログサイトを立ち上げて、毎日1本雑学やお勉強のコンテンツを上げていきました。

そして今後も今までと変わらず、

毎日ちょっとだけ気になる・タメになる記事をお届けするつもりなので、

皆さんもどうか、このブログを友達や家族の方にめっちゃ広めてください！（笑）

お願いしますよ！！（笑）

また私も、今まで以上にタメになる有用なコンテンツを洗練して投稿するので、

お楽しみにしていてください！

ではそろそろ、今回のテーマについて見ることにしましょうか。

今回のテーマについて

私はフィギュアスケートを見るか、といわれると、どちらかというとあんまり見ないですかね。

皆さんはフィギュアスケートを見ますか？

私の友人には、めちゃくちゃフィギュアスケートが好きな人がいますが、

フィギュアスケートの話になると、もううるさいです。（笑）

まあ、好きなことはいっぱい喋ってしまいますよね。

では、本題に参ります。

フィギュアスケートで特に印象に残るのは、トリプルアクセルなどといったジャンプ系もですが、

一方でフィギュアスケートの選手の方は、「いや目が回っちゃうよ～！」と心配になるくらい

クルクルと回転しますよね。

ではここで皆さんに聞きます。

なぜ、あんなにフィギュアスケートの選手はクルクル回ることができるのでしょうか？

今回はそんな一度は考えてもおかしくないテーマについて、

科学的な観点からその原因を追究していきましょう！

では、Let’s science!（サイエンス！）

合わせて読むべき関連記事をチェック！

・合わせて読むべき前回の関連記事：復水～なぜ氷の上は滑りやすくなるのか
↑氷の上がツルツル滑りやすいのはなぜなのでしょうか？その原因には、氷と水の密接な関係性や日常に隠されているあの物理現象がからんできます…。

・合わせて読むべき関連記事：マグヌス効果～変化球はどうして曲がるのか
↑野球の投手が投げる変化球はどのような仕組みで曲がるのでしょうか？空気の圧力差やマグヌス効果などを分かりやすく解説しました！

・合わせて読むべき関連記事：遠心力～なぜジェットコースタで1回転することができるの？
↑ジェットコースターでどうして1回転できるのか？
重力で落ちないのか？どんな力がはたらいているのか？
そんな面白い科学の世界についてちょっとだけ覗いていきましょう！

ではまずは、今回の話の結論部分から始めていきます。

今回のテーマに対する解答

フィギュアスケートの選手はなぜクルクルと回ることができるのか？

という疑問に対する簡単な模範解答は、

「角運動量保存の法則」によって、腕を縮めると回る速度が速くなるからです。

ではこのことについて、もう少しだけ詳しく見ていくことにしましょう。

スピンができる物理的な理由

摩擦が少ないことと角運動量保存の法則

そもそもスピンでぐるぐる回れる理由というのは、スケート靴のブレード（刃）と氷との摩擦が

とても小さいことにあります。

なんとなくわかると思いますが、摩擦が少ないと、

回転の運動量（質量×速さ×腕の長さ）は、外部からの力がはたらかない限り

ずっと保たれることになります（角運動量保存の法則）。

つまり、最初に強くスケートリンクを蹴るだけで、摩擦がとても小さいことから、

フィギュアスケートの選手はほとんど静止することなく回り続けることができるのです。

高速スピンの謎について

では次に、スピンはスピンでも、選手がスピンするときに、

ゆっくりした回転がどんどん速くなる演技がありますね。

これはどういう原理なのでしょうか？

ここで考えてもらいたいパラメータが角運動量になります。

角運動量は「角運動量＝質量×回転半径²×角速度」という数式で表されます。

※ちなみに、角速度とは「1秒間にすすんだ角度」のことをいいます。

そして、この角運動量は角速度や回転半径が変わっても変化しないのです。

腕を縮める行為が意味すること

角運動量は角速度や回転半径が変わっても変化しない、とはどういうことでしょうか？

これは選手が腕を広げて回転を始めたときに、途中で腕を縮めることがキーポイントになります。

つまり、腕を縮めることで回転半径が小さくなりますが、

角運動量そのものは、腕を縮めること変わらないので、回る速度が速くなるのです。

例えば、もし仮に回転半径を1/4にしたとすると、回る速度は16倍になります。

このようにして、フィギュアスケートの高速スピンは生まれているのです！

まとめ～回転半径を小さくするとスピンは加速する！

いかがだったでしょうか。

では今回も、最後にまとめをして終わりにしましょう。

確認しておくべき高速スピンに関する4つのこと

スピンでぐるぐる回れる理由は、スケート靴のブレードと氷との摩擦がとても小さいことにある。
摩擦が小さいと、回転の運動量（質量×速さ×腕の長さ）は、外部からの力がはたらかない限りずっと保たれる（角運動量保存の法則）。
角運動量は「角運動量＝質量×回転半径²×角速度」という数式で表される。
そして、この角運動量は角速度や回転半径が変わっても変化しない。
→腕を縮めることで回転半径が小さくなり、角運動量は変わらないため、回る速度が速くなり、高速スピンが可能になる。