【呆然】落ちた少年をキャッチ！魔女宅キキの豪腕っぷり！
トンボをキャッチするキキの腕力を計算してみよう！
鈴木敏夫さんの書いた本『ジブリの仲間たち』を読みました。
この本は、今までのジブリ映画を裏側で支えてきた鈴木さんの広報の手法をまとめたものという感じです。ぼくはジブリの映画が大好きで、ナウシカやラピュタなど、作品がすばらしいから単に有名になったのかなと思っていましたが、裏側ではこんなに努力がなされていたんだと、
気が付かされた１冊です。どんな物事でも、作る人と売る人の両輪がかみあってはじめて、爆発的なヒットが生まれるものだということがよく分かる本でした。
ジブリ好きならずともおすすめできる本です。
さて、そんなジブリのアニメ「魔女の宅急便」では、最後のシーンでトンボという少年が飛行船から落下してしまいます。
トンボが耐えられずに飛行船から伸びたロープから手を離した瞬間、思わず「ワ！」と声をあげてしまいそうになります。宮崎先生の作品では、落下やジャンプなどの空中表現がうまくて、ドキドキしますよね。
トンボが自由落下をはじめると、主人公のキキという少女が地面に落ちる前に、片手でトンボの手をとります。間一髪、トンボが助かる！という感動のシーン。
この少年を少女が受け止めるということについて、物理で考えてみるとどうなるのか？ということについて、今日は計算してみたいと思います。
トンボをキキが片手でキャッチした時、果たしてキキの手にはどれくらいの力がはたらいたのでしょうか。多くの生徒が苦手とする運動量をつかって計算していきます。ここでマスターしてしまいましょう(^^)。
録画をしテレビの前に立ってストップウォッチをかまえます。トンボが落下してからキキが受け止めるまでの時間を測ります。
トンボが飛行船とつながっているツナから手を離してしまい、それをキキがキャッチ！
落下時間は、、、
3.5秒！
ただしこのシーンに使われたコマ全てがキャッチをするまでに使われた時間ではありません。アニメをよくみていると、トンボが落下したその瞬間、観客の顔がアップになり、スローモーションになるからです。
ここを測ります。
この時間を計測すると、1.20秒ありました。
よって3.5秒からこのシーン、１.２０秒を引くと、落下時間はおよそ2.30秒になります。
この時間を使って、落下距離と速度を求めてみましょう。
落下距離は y = 1/2 ×9.8×2.5^2 ≒ 30 (m)
速度は v = gt = 9.8×2.5 = 24.5 (m/s)
これは物理基礎ではじめに勉強をする数式ですね！
2.5秒の瞬間に、３０ｍもトンボは落ちていたということがわかります。まだ地面に落ちていないから、相当な高さから落ちたのでしょう。
そして2.5秒後の速度は24.5m/sです。このスピードになったトンボを、キキは片腕で受け止めて、力を加えて0m/sの状態にまでもっていきます。トンボをキャッチしてからトンボが静止するまでにかかった時間をはかると、
0.33秒！
少し重めかもしれませんが、トンボの体重を仮に50kgとしましょう。これで必要な物理量はそろいました。
運動量と力積の関係から、キキがトンボを止めるために必要な平均的な力を計算してみると、
50×24.5 – F×0.33 = 50×0
はじめの運動量 ＋力積 ＝ あとの運動量
F = 3712 [N]
となります。これが0.33秒間にキキの腕にはたらいた平均的な力ということになりました。
50kgのトンボにはたらく重力の大きさは、50×9.8 = 490 [N] なので、キキの腕にはトンボの重さの 3712÷490 ≒ ７倍の力 がたらいたということになります。
※ にこ らすさん（@Nicol_as）の指摘により、トンボの重さを加えるのを忘れておりました。トンボの重さを入れると、キキの腕にはたらいた平均的な力は、3712+490=4205Nとなります。およそトンボの重さの8.5倍の力となりますね。ご指摘ありがとうございました。 平成29年6月25日
ぼくなら手を離してしまいますが、キキは離しません。このままだと引きちぎれてしまいそうで、心配です。
やはり、魔法少女、キキはすごいんだ！ということがよくわかりました！これは愛の力なのだろうか、、、想像は膨らみます。
皆さんはどう思いますか？
実はこれ、空想科学読本の柳田理科雄先生が調べていたのです。実際にどうなのかなと不思議に思っていたので、ぼく自信もテレビと向き合って、計測して調べていました。
空想科学読本で有名な柳田理科雄さんとは、一度本校の文化祭でお会いしたことがあります。
ぼくが好きなのをしっていて、知り合いの方が連れてきてくださったのです(^^)
先生のこちらの本もご一読ください。面白いですよ〜。
身近な物理についてはこちらの本にまとめました。もしよろしければご一読ください。電子版も出ました(^^)
科学の情報はこちらにも掲載しています。
・ニュースレターはじめました
科学イベントのお知らせ
桑子 研（くわこけん）
1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』（講談社）、『きめる！物理基礎』（学研）など10冊。