予告していた通り、ランニングについて物理学的に考察するというのをやっていきます。ランニングと言えど、物理学の法則に則って動いています。身体を42キロ先に移動させる物理学と考えた場合、物理学的にはどのような考察ができるのか、やってみます。

座標軸とは

私は理系なので、まず座標軸を設定する、というのは、基本的な考え方だったりします。
そこで、まず、理系ではない人のために、座標軸って何かを、ざっくりと説明したいと思います。
まず、座標って何か、ですが。
京都の街は、碁盤の目のように、縦と横の道が正確に並んでいて、縦横の道が決まれば場所がどこでも正確に分かる、と言われています。
座標って、平たく言えば、そのようなものの事です。つまり、縦と横が決まれば、場所が正確に決まるよね、というものです。縦と横だけだと2次元、平面なので、立体の場合はそれに上下方向も加わります。縦と横と、上下方向の高さが決まれば、空間内の場所もちゃんと決まりますね。それを座標と言います。
で、座標軸って、この縦方向とか横方向とか上下方向とかの方向の事です。どちら向きを縦にするか、横にするか、それを決める事を、座標軸を設定する、と言う訳ですね。
京都の街なら、南北方向と東西方向で縦と横が決まっています。そのように平安京が作られましたから。でも、別に東西ー南北と揃っていなくても、碁盤の目のようになっていれば、同じように場所を正確に決める事ができますね。その方向を決めたものが、座標軸、という訳です。

座標軸を設定すると、どんな良い事があるのか

で、なんか座標軸とかいうのを決めるのは良いとして、それってなんか良い事があるのか、って話ですね。

まず、条件があって、それは、座標軸のそれぞれの軸が他の軸と直角になっている、という事です。縦の方向と横の方向が直角、それぞれと上の方向が直角。まぁ普通は直角に設定する訳ですが、直角じゃなく設定する事も可能ではあります。
ちょうど、碁盤の目が斜めになっていると想像してみましょう。それでも、何番目の線の近くにあるか、は決める事はできますので、座標設定自体はできるんです。でも、斜めになると、下に書く「良い事」がなくなっちゃうので、わざわざ斜めにする必要はありません。なので、座標軸は普通に直角、としてください。

で、その条件の元だと、物理学の運動は、各座標の運動に分けて考える事ができるんです。
X方向の問題はX方向だけで考えられる、Y方向はY方向だけ、X方向がどうなってるかは無関係です。Z方向も、XやYがどうなってるかは関係なく、Z方向だけで方程式を立てて考える事ができる、という事です。

数学では、変数が２つ以上ある問題はややこしくて解くのが難しいのですが、1変数だけだと、ぐっと解きやすくなります。
その分、3つの方向それぞれ解く必要はありますが、別々に、独立に考えられるメリットは非常に大きいんです。

ランニングを考えるための座標軸は

という事で、ランニングを物理学的に考えるための座標軸を設定しましょう。
問題を簡単にするために、とりあえずずっと真っ直ぐに走るとしましょう。登りでも下りでもない、フラットな平地を走るとしましょう。
その場合、進行方向をX軸、横の方向をY軸、上下方向をZ軸と設定できます。そのように設定するのが自然ですよね。
で、その場合、それぞれの軸方向に、バラバラ、独立に考えていけば良いんですよね。

という事で、次の稿から、まずは一番簡単な上下方向、Z軸について考えていきましょう。