陸上競技学会誌

第 11 巻第 1 号 2013

［研究］

棒高跳びにおける力学的エネルギーからみた
適切なポールセッティングの検討
木越清信 1），丹羽みなみ 2），澤野大地 3），下嶽進一郎 4），小林史明 5）
The study of appropriate pole setting into consideration of the mechanical energy on pole vaulters

Kiyonobu KIGOSHI 1), Minami NIWA 2), Daichi SAWANO3), Shinichiro SHIMOTAKE 4), Fumiaki KOBAYASHI 5)

Abstract

The purpose of this study was examination of appropriate polesetting into consideration of mechanical energy on the pole vaulter. We calculated elastics energy by using pole stress by measured by pole testing machine. And twelve male high school andcollegiate pole vaulters performed pole vaulting, and we estimated elastics energy by 2 types of methods from results of motion
analysis. The main results were follows:
1. The elastics energy is measured by pole testing machinechange linearly with grip height.
2. Measured value of elastics energy is 1014±113J, estimatedelastics energy by motion analysis is 1046±156J, and estimated elastics energy by easy to access information is 954±193J.
There is no significant difference between measured value ofelastics energy and estimated elastics energy by motion analysis, and between measured value of elastics energy and estimated elastics energy by easy to access information.
These results make it possible to change pole setting based onquick reference table created by required elastics energy for 30%
pole bend. And these results make it possible to know appropriate pole setting based on the estimated elastics energy calculated
from physical characteristics (body height, body weight) and fitness revel (horizontal velocity at take-off, chord length, grip
height and maximum pole bent ratio) for each athlete.

キーワード：棒高跳，
弾性エネルギー，ポールのセッティ
ング

1．緒 言

先行研究から，跳躍によって獲得された位置エネルギー（跳躍高）のほとんどが助走において得られた運動エネ
ルギーによるものであることや，記録の高い選手ほど体重の割に応力の大きなポールを使用し，多くの弾性エネ
ルギーをポールに蓄えていることが報告されている（Dillman et al.1968；淵本ら，1990）．したがって，これらのことを考えれば，硬くそして長いポールを高い位置を握って跳躍をするためには，それなりの身体的および体力的なリソースが必要であり，その選手の身体的および体力的な特性からみた適切なポールの長さ，硬さおよび握る位置は必然的に決まるものと言える．
一方，矢状面において踏切から着地までに身体が描く放物線の頂点の位置（高さと奥行き）は，使用するポールの硬さ，長さ，握る位置（高さ）等の設定によって決まることから，適切な設定で跳躍を行うことは，安全に跳躍を行う上でも非常に重要である．つまり，不適切な設定で跳躍を行うと，ボックスや助走路への落下という大事故につながる可能性がある．村木（1992）が，十種競技者のボックスへの落下事故の多くは，ポールや握り位置の選択に関する適切な知識の不足，ポールと選手の棒高跳びにおいて，使用するポールの素材，長さ，硬特性に関する一致した見解が得られていないことに起因さおよび握る位置（高さ）等に関してルール上制限されしていると報告しているのは，
このためである．したがっていることは何もない．どのような素材のポールを用いて，棒高跳びでは，高く跳ぶことと安全とのバランスをても構わないし，いかなる硬さおよび長さのポールのどとることが必要であり，棒高跳びの競技者は，最低限のの位置（高さ）を握って跳躍をしても構わない．したがっ

安全を確保したうえで，可能な限り高く跳べる設定を選て，より高いバーを越えようと思えば，可能な限り長く択して跳躍を行っていると理解することができる．しか硬いポールを，可能な限り高く握って跳躍を行えばよいも，跳躍に関する技術および助走速度が毎跳躍ごとに一ことは容易に想像できる．しかし，これまでに行われた定であるはずがないことを考えれば，これらのバランス

1） 筑波大学体育系 University of Tsukuba, Faculty of Health and Sport Science〒 305-8574 茨城県つくば市天王台 1-1-1
2） 岐阜県立羽島北高等学校〒 501-6112 岐阜県岐阜市柳津町北塚 3-110
3） 富士通株式会社 Fujitsu Limited〒 157-0067 東京都世田谷区喜多見 9-14-3-103
4） 中京大学スポーツ科学部 School of Health and Sport Sciences, Chukyo University〒 470-0393 愛知県豊田市貝津町床立 101
5） 日本体育大学体育学部 Nippon Sport Science University, Faculty of Sport Science〒 158-8508 東京都世田谷区深沢 7-1-1

19

は 1 本の跳躍ごとに変化し，使用するポールの設定は，すことで長軸方向にポールを圧縮し湾曲させた．
応力は，跳躍ごとに変わることが考えられ，実際に棒高跳びの競

ポールの下端とグリッパーまでの長さに対して，20％の技者およびそのコーチは，握る高さを 1cm 単位で調整

湾曲量までポールを湾曲させた時点の応力を，ストレン

している．

ゲージ張力計で計測した．なお，この力をポール応力としかし，使用するポールの適切な設定の選択について呼ぶ．

は，これまでにその早見表のようなものの作成が試みら

この計測を，ポール上端を 0cm とし上端から 30cm のれたことはなく，棒高跳の指導書でさえも適正ポールの位置まで，5cm 刻みにグリッパーの位置を変化させ，各選択について，「深く入りすぎて 90 度以上に曲がる場合：

ポールにつき計 7 回応力を計測した．測定に用いたポール

より固いポールにかえる．深く入りすぎてしかも曲がり

は，15ft - 140lbs， - 150lbs， - 160lbs，170lbs，15.7ft -が少ない場合：握りの位置を上げる．入り込みが不足し160lbs，-170lbs，-180lbs の計 7 本であった．なお，本ていて 90 度以上曲がる場合：握る位置を低くする」（広実験に用いたポールは全て USC 社製 Sprit pole であった．

田，1989）といった目安を示すに留まっている．また，広田（1989）は，長さ 1f 切り替える場合は 10lbs 下げた（2）弾性エネルギーの計測

ポールを選択すると報告しているが，グリップ高についポールの湾曲によって蓄えられる弾性エネルギーは，ては言及しておらず，またその根拠も示されていない．

ポール応力（N）をポールの両作用点の距離，つまりグ

そのために，使用するポールの適切な選択は，選手の感リッパーで挟まれたポールの下端とその上端との距離

覚や指導者の経験に頼っていると言える．特に，より長（以下，ポール弦長）の変化量で積分することによっていポールに変更する際には，短いポールを使用していた求められる（淵本，1992）．結果として，ポールを湾曲

時と同じグリップ高を使用して跳躍すると，安全性が損させるために必要な力はポールの湾曲にともないほぼ直なわれる可能性もあり，経験者でもその選択は困難を極線的に変化したことから，ポール応力とポール弦長の変める．さらに，棒高跳びの競技者を指導しようとする指化量で作られる台形の面積を弾性エネルギーとして算出

導者の全てが棒高跳びの経験者であるわけではなく，むした．

しろ経験に頼らざるを得ない状況が，棒高跳びの競技人

ポールの湾曲量について，実際の跳躍における平均最口を減らすことにもなりかねない．このことから，使用

大湾曲率は約 28％と報告されている（淵本ら，1990；

ポールの設定を変更する際の一助となるような基準を作

高松，1997；武田，2005）が，本研究では，実験環境の成することは，競技力の向上とともに，競技の安全面に限界としてポールを 20％までしか湾曲させることできおいても非常に重要なことであると考えられる．

なかった．しかし，前述のとおりポール応力は湾曲ととそこで，本研究では，棒高跳びにおける力学的エネル

もに直線的に増加したことと，その増加率は 7.69N/cm

ギーからみた適切なポールセッティングを検討することと報告されている（淵本，1992）ことから，本研究ではを目的とした．

実験によって得られた湾曲率 20％時のポール応力を基

2．方 法

ギーを推定することとした．

準に，湾曲率を 30％まで増加させた場合の弾性エネル

2.1 ポール応力の測定（1）測定方法

2.2 跳躍動作の撮影及び 50m 走タイムの測定

ポール試験機（図 1）を用いて，ポールの応力を測定（1）被験者

した． ポールの下端をソケットにはめ込み，上端をグ

被験者は，高校，大学陸上競技部に所属する棒高跳をリッパーで固定し，コンプレッサーでグリッパーを動か専門とする男子 12 名（身長：1.73m ± 0.04m，身体質量：63.50 ± 4.58kg，
自己記録：4.74 ± 0.18m）であった（表 1）．
いずれも計画的にトレーニングを行っている競技者であった．なお，被験者は全員右利きで，上側の握り手は右手であった．
なお，すべての被験者には実験に先立って，本研究の目的，内容および手順について説明を行い，研究の主旨を十分に理解した上で，実験に参加することへの同意を得た．
（2）実験運動
本研究課題では，全助走（16 − 18 歩）による跳躍を図 1. ポール試験機

20行わせた．実験にはゴムバーを用い，4.40m を開始の高陸上競技学会誌

表1
被験者

被験者の身体特性と自己記録

身長（m） 身体質量（kg） 自己最高記録（m）

第 11 巻第 1 号 2013（4）算出項目算出された身体重心の位置から，踏切における身体重

A

1.71

59.50

4.40

心の平均水平速度を算出した．
また，右手部の位置とボッ

B

1.67

59.00

4.60

クスの底までの距離をポールの弦長とし，この距離が最

C

1.81

67.00

4.70

少となった時点を最大ポール湾曲とした．
そして，グリッ

D

1.73

67.00

4.60

プ高とポール最大湾曲時のポール弦長との差をグリップ

E

1.74

64.00

4.70

高で除することによって最大ポール湾曲率を算出した．

F

1.70

64.00

4.60

ポール試験機によって得られた弾性エネルギーの実測

G

1.75

64.00

4.70

値とは別に，動作分析の結果から，分析対象試技におい

H

1.75

60.00

4.90

て使用したポールに蓄えられた弾性エネルギーを 2 つの

I

1.70

55.50

4.90

J

1.78

73.00

4.90

K

1.74

65.00

5.00

L

1.72

64.00

4.90

Mean

1.73

63.50

4.74

S.D.

0.04

4.58

0.18

異なる方法によって算出した．
以下，ポール試験機によって得られた弾性エネルギーの実測値との混同を避けるた
めに，算出した弾性エネルギーを弾性エネルギーの算出
値と示す．
本研究では，棒高跳びにおける力学的エネルギーについて，以下のような式【1】およびさらに変形した式【2】が成立すると仮定した．

さとし，20cm 刻みで 4.80m まで上昇させた．
跳躍開始の高さおよび使用するポールは被験者の任意とし，競技会と同様のルールを用い，指定の高さを 3 度失敗した時点で実験終了とした．跳躍運動終了後，よりポールに蓄えた弾性エネルギー＋ポール最大湾曲時の身体重心の位置エネルギー＝踏切における身体重心の運動エネルギー＋踏切離地時における身体の位置エネルギー【1】高いバーをクリアした試技で，被験者本人の主観的な評価が高かった試技を分析対象試技とし，この試技においポールに蓄えた弾性エネルギー＝て使用したポール，グリップ高を調査した．

（踏切における身体重心の運動エネルギー＋

なお，走能力として，主観的努力度 100％による 50m
走を行わせ，光電管（フィットネスアポロ社製スピード

踏切における身体の位置エネルギー）−
ポール最大湾曲時の身体重心の位置エネルギー【2】トラップ）を用いて 20m から 50m 区間タイムを測定した．
なお，本研究では，ポールが最大湾曲を迎える位置を（3）データ処理

弦が鉛直になった地点，つまり身体重心がボックスの真本研究では，ボックスから助走路に向かって 3m 地点

上に来たときと仮定した．また，このときの頭頂からグから，左側方 30m の地点にＳＯＮＹ社製デジタルビデ

リップまでの距離を 0.25m と仮定し，最大湾曲時におオカメラを設置し，跳躍動作の撮影を行った．カメラのける片脚および両腕を挙げた姿勢での身体重心位置を身

撮影速度は 60fps，シャッタースピードは 1/1000s とした．

長の 67％の位置，踏切足接地中における身体重心位置

画角は踏切一歩前の足が接地して上側の手がポールを突

を身長の 55％（阿江・藤井，2002）と仮定とした．そき放すまでとした．計測点の二次元座標を算出するため，して，この仮定を基に，弦長から腕の長さ（0.25m）お実験前にボックスから助走路に向かって 3m 地点からよび身長の 33％分の長さを減じ，さらにボックスの深7m 地点まで 1m おきに較正マークを設置し撮影した．

さである 0.2m を減じたものを，ポール最大湾曲時の身各被験者について，それぞれ最も高いバーをクリアーし体重心高とした．さらに，弦長は，グリップ高に最大湾た試技を分析試技とし選択し，得られた映像からビデオ

曲率を乗じたものを用いた．

分析ソフト（DKH 社製，Frame - DIAS Ⅳ）を用いて，式【2】から，身長，身体質量，踏切における身体重身体分析点（23 点），較正点（4 点）をデジタイズし 4

心の速度，弦長（グリップ高および最大湾曲率）の 4 変

点実長換算法により 2 次元座標を算出した．Wells and

数から，弾性エネルギーを推定することが可能になる．

Winter（1980）の方法により，分析点の座標成分ごとになお，この 4 変数のうち，動作分析からのみ知ることが

実長換算したデータの最適遮断周波数（2 − 6Hz）を決できる変数は踏切における身体重心の水平速度および弦定し，Butterworth low-pass digital filter を用いて平滑化長である．そこで，まずは，動作分析から得られた実測

した．平滑化したデータから，阿江ら（1996）の身体部値により弾性エネルギーを推定した（以下，動作分析に

分慣性係数を用いて，身体各部および全身の重心位置をよる実測値を用いた弾性エネルギーの算出値とする）
．

算出した．

また，動作分析からのみ知ることのできる値を推定す

21

ることによって，これを基に弾性エネルギーを推定する

いずれのポールにおいてもグリップ位置を 5cm ポール

ことも試みた．まず，50m 走中の 20m-50m 区間タイム

下端方向へ変化させる（以下，下げると示す）ごとに応を測定して，これと実際の跳躍における踏切における平力が 2kgf 増加し，ポールを 10lbs 硬くするごとに応力が均水平速度との差を，20m-50m 区間速度から踏切速度

9kgf 増加した．なお，いずれのポールにおいてもグリッへの減速率とした．これを基に踏切における水平速度を

プ位置の変化にともない応力は直線的に増加した．図 2推定した．さらに，動作分析の結果から得られた最大湾は，グリップ位置ごとの 30％湾曲時におけるポール応

曲率の被験者全員の平均値をグリップ高に乗ずることで力から算出した弾性エネルギーの変化を示したものであ弦長を推定した．これにより，推定値による弾性エネル

る．弾性エネルギーの実測値は 15f-140lbs のグリップ

ギーの算出値を算出した．踏切における水平速度の推定

トップにおいて湾曲させた時が 746.50J と最も低い値を値および弦長の推定値による弾性エネルギーの算出値を示し，15.7f-180lbs のグリップトップから 30cm の位置算出した（以下，推定値を用いた弾性エネルギーの算出において湾曲させた時が 1272.38J と最も高い値を示し値とする）．

た．また，いずれのポールにおいてもグリップ位置を5cm 下げるごとに弾性エネルギーは約 17J 増加し，硬さ

2.3 統計処理を 10lbs 硬くするごとに約 120J 増加した．いずれのポー

弾性エネルギーの実測値に対する推定値を用いた弾性ルにおいてもグリップ位置の変化にともない弾性エネル

エネルギーの算出値および動作分析による実測値を用い

ギーは直線的に増加していた．本研究では，ポールの応た弾性エネルギーの算出値の精度を，対応のある t 検定

力の測定を 10lbs ごとに行ったが，実際には 5lbs ごとにおよび Peason の積率相関係数を算出しそれをもとに検市販されているために，10lbs ごとに測定した弾性エネ

討した．有意性は危険率 5％未満で判定した．

ルギーの測定結果を基に 5lbs の弾性エネルギーを推定した．そして，その結果，グリップ位置を 5cm 下げる

3．結 果

ごとに弾性エネルギーは約 17J 増加し，硬さを 5lbs 硬
くするごとに約 60J 増加するものとした．

3.1 ポール応力の測定と弾性エネルギーの算出
グリップ位置ごとの 20％湾曲時におけるポール応力

表 2 は，グリップトップからの距離を，ポール下端かを測定した結果，15f-140lbs のグリップトップにおいてらグリップまでの長さ（以下，グリップ高）に換算し，

湾 曲 さ せ た 時 の 力 が 57.00kgf と 最 も 低 い 値 を 示 し，

そのグリップ高，30％湾曲させるために必要とされる弾

15.7f-180lbs のグリップトップから 30cm の位置におい性エネルギー，ポールの硬さとの三者の関係を示した早て湾曲時の力が 99.00kgf と最も高い値を示した．また，見表である．

㻝㻟㻜㻜ᙎᛶ䜶䝛䝹䜼䞊䠄㻶䠅

㻝㻞㻜㻜
㻝㻝㻜㻜
㻝㻜㻜㻜
㻝㻡㼒 㻝㻠㻜㼘㼎㼟㻝㻡㼒 㻝㻡㻜㼘㼎㼟㻥㻜㻜㻝㻡㼒 㻝㻢㻜㼘㼎㼟㻝㻡㼒 㻝㻣㻜㼘㼎㼟㻤㻜㻜㻝㻡㻚㻣㼒 㻝㻢㻜㼘㼎㼟㻝㻡㻚㻣㼒 㻝㻣㻜㼘㼎㼟㻣㻜㻜㻝㻡㻚㻣㼒 㻝㻤㻜㼘㼎㼟

㻜

㻡

㻝㻜

㻝㻡

㻞㻜

㻞㻡

㻟㻜

䜾䝸䝑䝥䝖䝑䝥䛛䜙䜾䝸䝑䝟䞊䜎䛷䛾㊥㞳䠄㼏㼙䠅図 2. 30% ポール湾曲時のポール応力から算出した弾性エネルギーの変化

22陸上競技学会誌

第 11 巻第 1 号 2013

表 2 ポール仕様（硬さと長さ）およびグリップ高からみた 30% 湾曲させるために必要とされる弾性エネルギー
4.75

4.70

4.65

4.60

4.55

4.50

4.45

4.40

4.35

4.30

15.7-180
15.7-180
1250

15-175
15.7-180
15.7-180

15-17515-175

15.7-1801200

15.7-175/15-175

15.7-180

15.7-175/15.175

15.7-180

15-17015.7-175/15-175

15-17015.7-175/15-175
15-1701150

15.7-175

15.7-170/15-170

15.7-175

15.7-170/15.170
15-165

15.7-175

15.7-170/15-170
15.7-170/15-170

15-1651100

15-165
15.7-170

15.7-165

15.7-170

15.7-165

15-16515-16015.7-170

15.7-165

1050

15.7-165
15.7-165

15-16515-16015-16515-16015-165

15.7-160/15-160
15.7-160/15-160

15-155

15.7-1651000

15.7-165

15.7-160/15-160

15-155

15.7-160/15-160

15-155

15.7-160

15-15515-155950

15-15015.7-160

15-15015.7-160

15-15515-150
15-15515-150900

15-150
4.75

4.70

4.65

4.60

4.55

4.50

15-145
4.45

4.40

4.35

4.30

実験試技において用いたポールのセッティング（硬さ3.2 実験跳躍における各分析項目の算出結果とグリップ高）での弾性エネルギーの実測値を表 2 の早

表 3 は，跳躍実験および 50m 走において測定した各見表から得た結果，1014 ± 113J であった（表 4）．また，

種パラメーターの結果を示したものである．グリップ高式【2】によって推定された動作分析による実測値を用は 4.42 ± 0.11m で，20-50m 区間走速度における平均値

いた弾性エネルギーの算出値は，1046 ± 156J であった．

は 9.33 ± 0.30m/s であった．踏切における平均水平速度

さらに，弦長と踏切における水平速度の推定値を用いたは 7.49 ± 0.30m/s で，最大ポール湾曲時における弦長の弾性エネルギーの算出値は，1079 ± 200J であった．弾

平均値は 3.16 ± 0.06m で，最大ポール湾曲率は 28.58

性エネルギーの実測値と両算出値とには有意な差は認め± 1.51％であった．また，20m-50m 区間速度から踏切られず（実測値 vs 動作分析の結果からの弾性エネルギーにおける平均水平速度への減速率は -19.73 ± 2.98％での算出値；t=0.988, N.S., 実測値 vs 踏切における水平速あった．

度および弦長の推定値を用いた弾性エネルギーの算出23

表 3 各種パラメーターの測定結果
被験者

グリップ高

20m-50m
踏切における
減速率（％） ポール弦長（m） 最大ポール湾曲率（％）
区間速度（m/ 秒） 平均水平速度（m/ 秒）

A

4.45

8.75

6.88

-21.34

3.16

29.0

B

4.50

9.23

7.71

-16.48

3.20

29.0

C

4.45

9.46

7.25

-23.39

3.29

26.0

D
E

4.40

9.74

7.83

-19.61

3.12

29.0

4.40

9.12

7.47

-18.08

3.12

29.0

F
G

4.45
4.60

9.20
9.17

7.65
7.60

-16.87-17.16

3.20
3.17

28.0
31.0

H

4.60

9.65

7.96

-17.48

3.17

31.0

I

4.30

9.35

7.49

-19.86

3.10

28.0

J

4.30

9.80

7.24

-26.15

3.14

27.0

K

4.30

9.23

7.54

-18.32

3.05

29.0

L

4.30

9.23

7.20

-22.00

3.14

27.0

Mean

4.42

9.33

7.49

-19.73

3.16

28.58

S.D.

0.11

0.30

0.30

2.98

0.06

1.51

表4

実測した弾性エネルギーおよび二つの異なる方法で推定した弾性エネルギーの比較
使用ポール
(ft)
(lbs)

（1）使用したポールの （2）動作分析の結果を用いた
弾性エネルギーの実測値
弾性エネルギーの推定値
(J)
(J)

被験者

グリップ高
(m)

A
B

4.45
4.50

15
15

135
160

730
1020

（3）推定値を用いた
弾性エネルギーの推定値 （1）（2）（2）
（3）
(J)

706
1016

780
897

24
4

-74
119
-276

C

4.45

15.7

160

1030

940

1216

90

D

4.40

15

165

1100

1298

1307

-198

-9

E

4.40

15

160

1050

1069

1014

-19

55

F

4.45

15

160

1030

1084

1001

-54

83

G

4.60

15.7

160

990

1106

952

-116

153

H

4.60

15.7

160

990

1205

1063

-215

141

I

4.30

15

145

900

931

973

-31

-41

J
K

4.30

15

170

1190

1110

1534

80

-424

4.30

15

160

1070

1165

1117

-95

48

L
Mean

4.30
4.42

15
15.2

160
158

1070
1014

922
1046

1089
1079

148
-32

-167
-33

S.D.

0.11

0.32

9

113

156

200

112

178

，弾性エネルギーの実測値と両算出
値；t=-1.742, N.S.）

特徴がみられた．また，当然ではあるが，表記された制値との間には有意な正の相関関係が認められた（実測値

限体重が重いほど，ポールの応力が大きな値を示した．

vs 動作分析の結果からの弾性エネルギーの算出値；r

一般的に，ポールの切り替えの目安として，広田（1989）=0.701, p<0.01, 実測値 vs 踏切における水平速度およびは長さを 1f 切り替える場合は 10lbs 下げたポールを選択

弦 長 の 推 定 値 を 用 い た 弾 性 エ ネ ル ギ ー の 算 出 値；することを推奨している．これについて，本研究で得ら

r=0.804, p<0.001）．

れた結果を基に検証する．例えば，15ft-165lbs から 0.7ft

4．考 察にすると，7lbs 下げたポールを選択することとなる．し長い 15.7ft に切り替える場合，広田（1989）の目安を基

4.1 早見表の作成とその活用方法

かし，市場では 5lbs ごとでしかポールは市販されてい各グリップ位置の変化によるポール応力はいずれのないために，今回は 15.7ft-160lbs を選択することと仮

ポールにおいてもほぼ直線的に増加した．また，応力に定する．そして，15ft-165lbs と 15.7ft-160lbs を 30％曲伴い弾性エネルギーも同様に増加した．このことから，

げ る た め の 弾 性 エ ネ ル ギ ー を み る と，15ft-165lbs を

ポールの応力は湾曲量にともない直線的に増加する傾向

4.55m のグリップ高で使用する場合に必要な弾性エネルにある（淵本，1992）という特徴とともに，グリップ高

ギーが約 1050J であるのに対して，15.7ft-160lbs を 4.45を下げることにおいても応力は直線的に増加するというのグリップ高で使用する場合に必要な弾性エネルギーが24

陸上競技学会誌

第 11 巻第 1 号 2013

約 1030J であり，ほぼ類似した値を示した．したがって，とその時点で身体重心が持つ位置エネルギーとの和が，広田（1989）の示した目安は科学的に妥当であると判断

ポールが曲がることによって蓄えられる弾性エネルギーすることができる．これに付け加えて，本研究の結果かと，ポールが最大湾曲を迎えて鉛直まで立った状態でのら，15ft から 15.7ft への変更の場合，15ft よりも 10cm

身体重心の位置エネルギーとの和と等しいと仮定した．

程度低いグリップから使用をし始めることが推奨されこれは，ポールが最大湾曲を迎えて鉛直まで立った状態

る．このように本研究において，ポールのセッティング

で，身体の運動エネルギーは 0 になる，つまり身体重心変更に際して，グリップ高の変更の目安も示したことはは一旦静止するものと仮定しているが，実際にはポール意義があることと考えられる．

が最大湾曲を迎えて鉛直まで立った状態でも身体重心は

また，表 2 に示したポールセッティングの早見表から前方方向への速度を有しているものと考えられる．した同じ長さおよび硬さのポールを使用する際，同じ硬さのがって，これを考慮して，全被験者に共通して最大湾曲

ポールであればグリップ高を高くした方がより少ない弾

時に 1m/ 秒の水平方向の速度を有するものと仮定する

性エネルギーで曲げることができること，またはより硬ことは可能であるが，それを 1m/ 秒にすることの理由

いポールを使用してもグリップ高を上げれば同じ弾性エを説明することも困難である．そのため，ポールが最大ネルギーで曲げることができることがわかる．つまり，湾曲を迎えた時点で身体の運動エネルギーは 0 になると前者のことを考慮すれば，指導の現場において「ポール仮定した．これは，本研究の限界であろう．

の立ち具合が悪い」と表現されるようなポールの弦が鉛

また，本研究では，踏切時点で身体のもつ力学的エネ

直まで立っていない状態，言い換えると矢状面上でみてルギーのうち，運動エネルギーを算出する際，身体重心

身体重心の頂点がバーの手前にあるときに，弦を鉛直よの速度として，踏切における平均水平速度を用いた．棒りも立った状態，言い換えると頂点をバーよりにしよう

高跳びの踏切では，同じ高さを競う種目である走り高跳とする場合には，グリップを高くすると「ポールの立ちびとは異なり，助走で得た水平方向の速度を鉛直方向にが良く」なる場合があることを示している．このことは，変換する仕事を身体が行う必要がなく，それをポールがグリップ高を高くすることによって力点と作用点の距離行う．そのために，棒高跳びの踏切では，踏切角度を大が長くなることを考えれば当然である．しかし，指導のきくして水平方向の速度にブレーキをかけながら，鉛直

現場では，グリップを挙げることは多くのエネルギーを方向の速度を獲得する必要はなく，如何にロスを少なく必要とするという先入観のために，受け入れられていなしてポールに大きなエネルギーを加えることができるかい場合が多いようである．確かに，先に示した式【1】がポイントとなる．先行研究において，身体重心高と踏および【2】を考慮すると，ポールを立たせるためには，

切における平均水平速度との間には有意な正の相関関係

ポールを 30％湾曲させるために必要な弾性エネルギーが認められているのはこのためであろう（Hey, 1967）．

に加えて，ポールが立った状態での身体の位置エネル

このように，棒高跳びの踏切においてポールに蓄える弾

ギーを獲得する必要がある．
グリップ高を高くした場合，性エネルギーに影響を及ぼしているのは，踏切における同じ湾曲率（本研究では 30％）でポールを曲げれば，水平方向の速度であることが推測される．

グリップ高が低い場合と比較して，ポールが立った状態

一方，【2】式に代入する必要のある踏切水平速度やポーでの身体重心高は高くなるため，必要とされる位置エネ

ル弦長は動作分析の結果からしか得ることができず，指ルギーが増大し，結果としてグリップ高を挙げたことに導現場において容易に知ることのできない情報である．

よって踏切において必要とされる運動エネルギーが増大

そのために，測定実験において，50m 走タイムを計測し，する可能性もある．この点についての注意が必要である

そのうちの 20m から 50m までの区間速度から踏切におが，指導の現場ではこの分のエネルギーを過剰に見積ける水平速度への平均減少率を算出することで，20m かもっている可能性が考えられる．

ら 50m までの区間速度から踏切における平均水平速度を推定することができるようにした．その結果，平均減

4.2 早見表の他の活用方法

少率は約 20％であった．なお，この方法で踏切におけ

ポールの硬さの変更に伴うグリップ高の調整およびる水平速度を推定する際に，その基準を 50m 走速度とポールの長さの変更に伴うポールの硬さおよびグリップ

せず，あえて 20m から 50m までの区間速度としたこと

高の調整に関しては，表 2 に示した早見表をその目安をは，50m 走タイムから算出される平均走速度には，
スター

知るために活用することには意義があるものと考えられトからの加速区間におけるタイムが含まれ，これと跳躍る．さらに，別の活用方法として，コントロールテスト

種目における踏切速度とは，それぞれを構成する体力的による現状の競技的状態を知る手段としての活用方法もな特徴が異なることが考えられるためである．そこで，考えられる．そのために，【2】式から動作分析によって推定される弾性エネルギーの精度を高めるために，指導得られた実測値を用いて弾性エネルギーを推定した．この現場では測定の手間がかかったとしても，踏切速度との式では，踏切において身体重心が持つ運動エネルギー

同じような要因で構成される局面として 20m から 50m

25区間速度を基準とした．

が前者を上回った場合は，推定された水平速度が実際の

また，弦長についても，算出された最大湾曲率を基に水平速度を上回っている，つまり個人の減速率が平均値推定することを試みた．その結果，最大ポール湾曲率はを上回っているか，個人のポール湾曲率が平均値を上28.58 ± 1.51％であり，弦長はグリップ高からグリップ回っているかのどちらかである．なお，これが顕著な被高に最大湾曲率（約 30％とする）を乗じたものを減ず験者 J をみると，最大ポール湾曲率は 27％と平均値とること，つまりグリップ高の約 70％と仮定した．なお，大きな差は認められないものの，減速率は -26.15％（平本研究において算出された最大湾曲率は先行研究の値と均値は約 -20％）と平均値を大きく上回った．

類似した値であった（淵本ら，1992）．
その結果，得られた式は以下である．

このような推定値の誤差を排除しなければ，早見表から得られるポールのセッティングを見誤る可能性があり，弾性エネルギーを個人の身体的および体力的レベル

弾性エネルギー＝ {1/2 ×体重×（20m-50m 区間速度2に対して過大に見誤った場合は，より長く硬いポールを× 0.802）}

高いグリップでの使用を推奨することになるために非常＋ { 身体質量× 9.8 ×（身長× 0.55）}に危険である．一方で，誤差を排除しようとすると動作− { 身体質量× 9.8 × {（グリップ高× 0.7）–（0.25+

分析が必要となり，指導現場には不向きである．
したがっ

身長× 0.33）-0.2}て，本研究で示した早見表および式を用いながらも，
ポー
ルの硬さ，長さおよびグリップ高の変更には細心の注意

この式によって得られた弾性エネルギーを，使用ポー
ルの弾性エネルギーの実測値，動作分析による実測値を用いた弾性エネルギーの算出値，および推定値を用いた
弾性エネルギーの算出値のそれぞれに分けて示した（表が必要であり，極端なセッティングの変更は避ける必要
がある．

5．要 約

4）．その結果として，使用ポールの弾性エネルギーの実

本研究の目的は，棒高跳びにおける力学的エネルギー

測値と，動作分析による実測値を用いた弾性エネルギーからみた適切なポールセッティングを検討することでの算出値，および推定値を用いた弾性エネルギーの算出あった．ポール試験器を用いてポールの応力を測定し，値とに有意な差は認められなかった．一方で，使用ポー

これを用いてポールの弾性エネルギーを算出した．さらルの弾性エネルギーの実測値と，動作分析による実測値に，高校，大学陸上競技部に所属する棒高跳を専門とすを用いた弾性エネルギーの算出値，および推定値を用いる男子 12 名（身長：1.73m ± 0.04m，身体質量：63.50

た弾性エネルギーの算出値との間に有意な正の相関関係± 4.58kg，自己記録：4.74 ± 0.18m）を用いて，棒高跳が認められた．これは，使用ポールの弾性エネルギーのびの跳躍の動作分析を行い，ポールに蓄えられた弾性エ

実測値を基準として作成した早見表（表 2）を，動作分

ネルギーを推定した．

析による実測値を用いた弾性エネルギーの算出値および主な結果は以下のとおりである．

推定値を用いた弾性エネルギーの算出値をもとに利用す

1. ポール試験機によって計測した弾性エネルギーの実ることが可能であることを示している．特に，動作分析

測値は，グリップ高の変化によってほぼ直線的に変を行わなくても現場で容易に知ることのできる値を用い化した．

て推定した弾性エネルギーが，弾性エネルギーの実測値

2. 弾性エネルギーの実測値は 1014 ± 113J，動作分析との間に大きな誤差なく推定することができたことは意による実測値を用いた弾性エネルギーの算出値は

義深い．

1079 ± 200J，および推定値を用いた弾性エネルギー

なお，動作分析による実測値を用いた弾性エネルギーの算出値は 1046 ± 156J であり，弾性エネルギーのの算出値が使用ポールの弾性エネルギーの実測値を上回

実測値と動作分析による実測値を用いた弾性エネル

る場合（被験者 C, D, J）は，個人の体力的および身体的ギーの算出値および推定値を用いた弾性エネルギー

特徴からみてより硬いポールを高いグリップ高で使用での算出値との間に有意な差は認められなかった．

きる資質があることを示している．また，言い方を変え以上の結果は，ポールのセッティング（硬さ，長さおれば，これは技術的には劣っている可能性のあることをよびグリップ高）からみたポールを 30％湾曲させるた示している．一方で，動作分析による実測値を用いた弾めに必要とされる弾性エネルギーの早見表を作成し，こ性エネルギーの算出値が使用ポールの弾性エネルギーのれを基にポールのセッティングの変更を行うことが可能

実測値を下回る場合（被験者 C, D, J 以外）は，個人のであることを示唆している．また，これらの結果は，身体力的および身体的特徴は劣っているものの，優れた技

長，身体質量，踏切における身体重心の水平速度，弦長術でこれをカバーしていると言える．さらに，動作分析（グリップ高および最大湾曲率）から推定された弾性エによる実測値を用いた弾性エネルギーの算出値と，推定ネルギーを早見表に当てはめて，選手の身体的および体値を用いた弾性エネルギーの算出値との差について後者

力的特性からみた適切なポールのセッティングを知るこ26

陸上競技学会誌

第 11 巻第 1 号 2013

40．

とを可能にした．

広田哲夫（1989）陸上競技入門シリーズ 6・棒高跳．ベー

参考文献

スボールマガジン社：東京

阿江通良・藤井範久（2002）スポーツバイオメカニクス
20 講．朝倉書店：東京 pp.34-43
阿江通良（1996）日本人幼少年およびアスリートの身体部分係数．Jpn J Sports Sci. 15 (3): 155-162

村木征人・阿江通良・繁田進（1992）十種競技における棒高跳での重大事故事例検証による安全指導のためのガイドライン試案．陸上競技研究，13（2）：36-45．
高松潤二・阿江通良・飯干明・藤井範久・金高宏文・

Dillman, C. J. and Nelson, R. C. (1968) The mechanical結城匤啓・森丘保典（1997）アジア大会における棒高

energy transformations of pole vaulting with a fiberglass

跳のバイオメカニクス的分析．アジア一流競技者の技

pole. J. Biomechanics 1: 175-183

術第 12 回広島アジア大会陸上競技バイオメカニクス

淵本隆文・伊藤章・金子公宥（1990）棒高跳のバイオ

メカニクス的分析―競技会における一流選手の試技について―．ジャンプ研究：日本バイオメカニクス学会：
東京，pp.25-30

pp.137-146
武田理・村木有也・小山宏之・阿江通良（2005）身体重心速度およびポール湾曲度からみた男子棒高跳選手

淵本隆文（1992）スポーツ用具に注入されるエネルギーを測る―棒高跳ポールの場合―．Jpn J Sports Sci, 11 (3): 188-193．
ダイソン：金原

研 究 班 報 告． 財 団 法 人 日 本 陸 上 競 技 連 盟： 東 京，のバイオメカニクス的分析．陸上競技研究紀要，1：30-35．
Wells, R. P. and Winter, D. A. (1980) Assessment of signal

勇・渋川侃二・古藤高良訳（1972）陸上競技の力学．大修館書店：東京，pp.193-208
Hay, J. G (1967) Pole vaulting:a mechanical analysisi offactors influencing pole-bend. The Res. Quart., 38: 34-

and noise in the kinematics of normal, pathological andsporting gaits. In. Human Locomotion I (Proceedings ofthe first biannual conference of the Canadian Society ofBiomechanics) : 92-93．

27