メジャーの球はNPB公式球よりもなぜ滑りやすいのか？　東北大が調査

東北大学は12月15日、米国のメジャーリーグ(MLB)公式球の皮革部分と指先間の摩擦係数に及ぼす「滑り止め剤」の効果を調査した結果、公式に使用が認められているロジン粉末と使用が禁止されている粘着物質の摩擦係数が定量的に示されたと発表。また、MLB公式球が日本のプロ野球(NPB)公式球よりも滑りやすいことも併せて発表した。

同成果は、東北大大学院 工学研究科の山口健教授、NTTコミュニケーション科学基礎研究所の那須大毅主任研究員、カナダ・KITE Research Instituteの政二慶上席研究員らの国際共同研究チームによるもの。詳細は、英科学誌「Nature」系の材料科学全般とその関連分野を含めたオープンアクセスジャーナル「Communications Materials」に掲載された。

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  (a)MLB公式球における摩擦係数に及ぼすロジン粉末、粘着物質の影響。(b)MLB公式球とNPB公式球の摩擦係数の比較(出所:東北大プレスリリースPDF)

ロジンとは、炭酸マグネシウム粉末と松脂(まつやに)を混合した白色粉末で、NPBやMLBなどの野球リーグでは、投手が投球時の滑り止めとして指につけることが認められている。しかし、グリップ性やボールの回転数をより向上させるため、ロジン以外の粘着物質が不正に使用されていることが問題視されている。そのためMLBでは2021年6月、投手の粘着物質使用の取り締まり強化を発表するに至っている。

ただしMLBにおいては、そもそも公式球が滑りやすいことが原因であるという指摘もある。ボールの滑りやすさは、投手の肘への負担増加につながる懸念があり、改善を求める声も上がっているところだ。しかし、MLB公式球がどの程度滑りやすいのか、粘着物質の使用によりどの程度摩擦が増加するのかなど、摩擦係数といった物理的指標を用いた定量的な評価や比較が行われたことはなかったとする。そのためこれまでは、主に投手の感覚に基づいた議論が行われたという。

そこで研究チームは今回、MLB公式球の皮革部分と指先間の摩擦係数と、ロジン粉末や粘着物質が与えるその影響について、摩擦試験により明らかにすることにしたという。また、MLB公式球とNPB公式球の摩擦係数の比較も併せて行うことにしたとする。

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  ボール皮革シートと人差し指腹の滑り摩擦試験。(a)縫い目あり。(b)縫い目無し。(c)指に何もつけない場合。(d)ロジン粉末をつけた場合。(e)粘着物質をつけた場合(出所:東北大プレスリリースPDF)

まず、指先に何もつけない場合では、指先の水分量が増加することで摩擦係数が増加することから、その値には個人差が大きいことがわかった。それに対し、使用が認められているロジン粉末を指先につけた場合には、摩擦係数の個人差や押し付け荷重依存性が小さくなり、投手間の摩擦の違いが少なくなるとともに、より安定した投球が可能になることが示唆されたという。

一方、粘着物質を指先につけると、摩擦係数が平均で50%以上増加すること、特に投球のリリース直前に相当する低い押付け荷重条件で著しく増加することが初めて明らかにされた。

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  被験者9名分の摩擦係数と押付け荷重の関係。グラフ中のプロットの色の違いは被験者の違いを表す。押付け荷重の範囲は、直球を投球した際のボールに対する指先の押付け荷重に相当する。ボールリリース時刻に近いほど、ボールの中心に向かう押付け荷重からそれに直交する接線方向の荷重に移行するため、押付け荷重が小さいほど投球時のボールリリース時刻に近い状態に相当する(出所:東北大プレスリリースPDF)

なお、ボールの縫い目の有無による違いも測定されたが、傾向は同じだったとする。また、NPB公式球との比較が行われた結果、MLB公式球はNPB公式球よりも20%程度低い摩擦係数を示し、滑りやすいことが初めて実証された。

今回の研究は、これまで人間の感覚に頼った評価が行われてきたボールの滑りやすさや滑り止め剤の効果について、初めて摩擦係数により定量的に評価・比較が行われたものだ。そして今回の成果は、滑りにくいボールの導入や新しい滑り止めの開発に指針を与えるものと期待されるとした。

研究チームは今後、ボールの違いや各種滑り止め剤の使用による摩擦係数の違いが、球速やボール回転数、コントロールなどの投球パフォーマンスに及ぼす影響を、実際の投球実験により検証する予定としている。