なぜウォータースキーヤーはボードに乗っても沈まないのか?

この記事では、水上スキーのシーンを例に挙げて、ニュートンの第三法則を用いて水上スキーヤーがボードに沈まない理由を説明しています。スキーヤーはボードの傾斜角度をコントロールすることで、水面からの反力の垂直成分と自分の重力がバランスし、水上で高速に滑ることができるとされています。

なぜウォータースキーヤーはボードに乗っても沈まないのか?

夏の海辺では、青い空と青い海に包まれ、遠くにエンジンの音が聞こえてきます。高速で走るボートの後ろに長いロープが引きずられ、その先端にあるハンドルを引くと、紫色の肌の男性が高速で滑走し、左右に回転し、ジャンプをするのです。これが素晴らしいウォータースポーツ「水上スキー」ですね。

水上スキーヤーが水面を高速で滑走する様子を見ると、なぜスキーヤーはボードに乗っているのに水に浸からないのか不思議に思うことはありませんか?その秘密はスキーヤーの足元にある小さなボードにあるのです。

スキーヤーが滑走するとき、体は常に後方に傾き、足でボードを強く蹴り出すことで、ボードと水面の間に角度が生まれます。そして、前方にあるボートがロープでスキーヤーを引っ張るとき、スキーヤーはボードを通じて水面に斜め下方の力を加えます。そして、ボートがスキーヤーを引っ張る力が強くなるほど、スキーヤーは水面に斜め上方の力を加えるのです。ニュートンの第三法則(作用反作用の法則)によれば、水面はスキーヤーに斜め上方の力を加えるのです。ボードが水面に一定の角度で傾くと、その力の垂直成分がスキーヤーの重力と等しくなるので、スキーヤーは水に浸からないのです。したがって、スキーヤーはテクニックを身につけ、ボードの傾きをコントロールすれば、素早く水上を滑走することができるのです。