スポーツでスピードを高める第1条件とは

“筋肉博士”石井直方先生（東京大学教授）が、筋肉のメカニズムや機能を毎回わかりやすく解説していきます。今回は筋肉が生み出す「力」「エネルギー」「パワー」の違いとついてご紹介します。

「力」「エネルギー」「パワー」の違い

　「エネルギー」と「力」という単語は、世間で混同されているケースが多いようです。

　例えば、背筋力計を思いきり引いているとき。顔を真っ赤にしてブルブルと震えていると、いかにもエネルギーを使っていると誤解されがちです。確かに、これは力は出しているけれども、エネルギーを発揮していることとは違います。筋肉が発揮する力学的エネルギーとは、「ある力をどのくらいの距離にわたって作用させたか」ということ。専門用語ではこれを「仕事」と呼びます。

「ジャンプ力は地面を離れる瞬間のスピードが重要な意味をもっている。太った人でも痩せた人でも、地面を離れるスピードが速ければ、それに比例して高く跳べるのです」（石井教授）。（©stefanschurr-123rf）

[画像のクリックで拡大表示]

　仕事を求める式は「力（F）× 距離（x）」。物を持つ場合も、ただ支えているだけでは仕事にならず、「重さ（Ｗ）」× 重力加速度という力を「距離（x）」だけ持ち上げることで初めて、その積であるエネルギーを筋肉は発揮した、あるいは消費したということになります。

　力には、目に見えないものも含まれています。前述の背筋力のように、筋肉が力を出していても物が動かないということがあるわけです。一方、力学的エネルギーを発揮するためには、外から見てもわかる「動き」をしていないといけません。

　この理屈をしっかり踏まえておかないと、筋肉が収縮したり、筋トレを行ったりしたときに、どのようにエネルギーを使うかということを見誤ってしまいます。筋肉が大きな力を出すということと、大きなエネルギーを発揮するということとは、完全な別ものとして考える必要があるのです。

　続いて、「パワー」（力学的パワー）という言葉について説明しましょう。パワーとは自動車のエンジンの馬力と同じで、一定の時間に筋肉が発揮する力学的エネルギーのこと。一瞬で強い力を求められるスポーツにおいては、これが非常に重要です。少し難しくなりますが、パワーは、「力× 動いた距離」を時間微分したもの、つまり時間当たりの距離です。距離を時間微分したもの（時間当たりの距離）は速度ですので、一定の力を発揮している場合には、「力× 速度＝パワー」という計算になります。