集中と分散～ヒールで踏まれるとすごく痛い理由～121（科学⑲）

こんにちは、けいタンです。

今回はハイヒールと力の関係性に関する話について考えていきましょう。

今回のテーマについて
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今回のテーマに対する解答
ハイヒールでのかかる力の凄さ
ハイヒールは力が分散されにくい
まとめ～接した面積で、力は集中・分散する

今回のテーマについて

唐突ですが皆さんは、満員電車の中などでハイヒールで足を踏まれたことはあるでしょうか。

正直なところ、私はそんな経験をしたことがありませんが、

ある経験者の話によると、ハイヒールで足を踏まれた瞬間に、激痛が走るそうです。

まあ、経験していなくても、なんとなくそんな気がしますけどね。

でも確かに言えることとしては、同じ足を踏まれるという行為でも、

普通の靴よりもハイヒールで踏まれた方が、より痛みが大きいですよね。

そこで今回のテーマは、

どうして普通の靴よりもハイヒールで踏まれる方が痛いのか？

という、ちょっとだけ気になるテーマについて、

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！）

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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

どうして普通の靴よりもハイヒールで踏まれる方が痛いのか？

という疑問に対する簡単な模範解答は、

簡単に一言でいえば、力の集中と分散のせいになります。

というのも、物体にかかる力は面積によって変わっていくのです。

では力の集中と分散について、もう少しだけ詳しく見ていくことにしましょう。

ハイヒールでのかかる力の凄さ

先ほどの「今回のテーマに対する解答」のところで、

ハイヒールが与える衝撃の強さには、「力の分散と集中が関係している」といいました。

まずは、このことについて分かりやすいように数値を用いて簡単に説明していきますね。

ピンヒールが1cm2あたりにかける重さ

私にとっては、今までに関しても今後に関しても、ハイヒールとは縁がないので、

よくわからないのですが、ハイヒールといってもさまざまな種類があるそうですね。

例えば、ハイヒールの中でも、かかとの部分がおおよそ2cm²程度のピンヒールといわれるものについて、

体重50kgの女性がこれをはき、片足に体重をかけたとします。

そして、その半分がヒールにかかるとすると、

ヒールは1cm²あたり12.5kg重で踏みつけることになります。

何となくでもいいので、これはすごいことであると知っておいてください。

ハイヒールと電子レンジ

というのも、1cm²あたり12.5kg重で踏みつけることと同じことを電子レンジで考えると、

幅50cm程度の大きさの電子レンジぐらいの重さになります。

そして、その電子レンジの角を下に向け、その角が足の甲に乗ってしまったら…

考えるだけで、痛いですよね（笑）

いや電子レンジが足の甲に落ちる、ってよくよく考えると笑うことができない痛さですよね。

ハイヒールとアフリカゾウ

先ほどの電子レンジの例で、ハイヒール（ピンヒール）が1cm^２にかける重さというのが、

すごく大きいということがお分かりいただけたでしょうか。

ではせっかくなので、もうひとつ…次はアフリカゾウと比較してみることにしましょうか。（笑）

具体例として、重さが6トンで足の大きさが約1000cm^２のアフリカゾウをイメージしてください。

そして、このアフリカゾウに踏まれた場合の力は1cm^２あたりおおよそ1.5kg重ぐらいになります。

だから分かりやすいように言い換えれば、1.5Lのペットボトルを口の方から乗せたイメージでしょうか。

ハイヒールは力が分散されにくい

実は、アフリカゾウよりもハイヒールで踏まれた時の方が、はるかに破壊力があるということになります。

ここまでくると、ハイヒールは1種の武器である、といってもいいのではないでしょうか。（笑）

今までの例で分かると思いますが、ハイヒールの破壊力が大きい理由というのは、

力のかかる部分の面積が、アフリカゾウよりもハイヒールのほうが圧倒的に小さいということになります。

つまり、物体にかかる力は、接触する面積によって分散されるのです。

したがって、ハイヒールのように接触する面積がとても小さければ、力があまり分散されず、

結果として踏まれてしまうと、とてつもなく痛いのです。

まとめ～接した面積で、力は集中・分散する

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。

確認しておくべきハイヒールと力に関する3つのこと

体重50kgの女性がピンヒール（かかとの部分が2cm²程度）をはき、片足に体重をかけたとて、その半分がヒールにかかるとすると、ヒールは1cm²あたり12.5kg重で踏みつけることになる。
→幅50cm程度の大きさ（重さ）の電子レンジの角を下に向け、その角が足の甲に乗ってしまってしまうこととほとんど同じ状況になる。
ちなみに、重さが6トンで足の大きさが約1000cm^２のアフリカゾウに踏まれた場合の力は1cm^２あたりおおよそ1.5kg重ぐらいになる。
→アフリカゾウよりもハイヒールで踏まれた時の方が、はるかに破壊力があるということになる。
物体にかかる力は、接触する面積によって分散される。
→ハイヒールのように接触する面積がとても小さければ、力があまり分散されず、踏まれてしまうと、とてつもない痛みを生じる。