激坂を鼻歌交じりに上る小野田坂道の脚力／弱虫ペダル

オタク少年がアスリートになる弱虫ペダルの面白さ

本コーナーで2度目の研究になるが、『弱虫ペダル』は本当に面白い。

オタクでスポーツ嫌いの高校1年生、小野田坂道（おのだ・さかみち）が、自転車での登坂力を認められ、自転車競技部に誘われて、ロードレースのクライマー（上り坂を得意とする選手）として才能を開花させていく。

その登坂力は、小学3年生のときから、ママチャリで秋葉原までの片道45kmを走ってきたことで培われた。マネジャーの寒咲幹（かんざき・みき）は「自転車で速くなる人はスポーツ経歴がさまざま」と言っていたが、オタクの経歴も、ロードレースに役立った……！

坂道の成長は、本人が自転車の楽しさに目覚めたことと、先輩たちのアドバイスやオーダー（作戦上の指示）を愚直なまでに守り抜くことで加速していった。

上り坂が大好きで、差し掛かると思わず笑顔になる！
「ケイデンス（1分間のペダル回転数）を30上げろ」と言われれば30上げる！
「100人抜け」と言われれば100人を抜く！

こうしてコーナリングもギアチェンジも未熟な坂道が、ケイデンスだけを武器に、ロードレースの道をひた走る。

改めて1巻から読み返して驚いたが、この物語は衝撃のシーンから始まっている。

坂道がアニソンを歌いながらママチャリで坂道を上っていたら、後ろから乗用車にはねられた！　坂道は放物線を描いて飛び、土手下に落下するが、すぐ起き上がり、慌てて駆け寄った運転手に「すいませんクルマ気づかなくて」と謝る。「見かけによらず丈夫な子だ……!!」と驚く運転手。

その車に乗っていたのは、後に坂道のチームメイトになる今泉俊輔（いまいずみ・しゅんすけ）だった。車に戻った運転手が「まさかこの道を自転車で走っている子がいるとは思わずに」と釈明すると、今泉は「『走ってる』じゃないだろ 『押してる』だろ ギア10枚のロードレーサーならまだしも 今のママチャリだったぞ 走れるわけないだろ ここは斜度20％以上の『激坂』だぞ!!」。

後日、今泉がロードレーサーでその坂を上っていると、前方に鼻歌を歌いながら上っている自転車がいた。追いついてみると、それはママチャリに乗った坂道だった！

今泉を、そして恐らくはロードレースに詳しい読者を驚かせたこの行為に、エネルギーの観点から迫ってみよう。

ママチャリで鍛えた坂道のケイデンスがスゴイ

最初にお断りさせてください。筆者はロードレースにはまっさらなドシロート。この競技に関する知識も、ほぼすべて『弱ペダ』で学んだ。そんな人間が、なぜロードレースマンガについて語ろうとしているかというと、エネルギーの観点から、非常に興味深いスポーツだから。

そういう次第なので、トンチンカンなことや、ご存知の方には当たり前過ぎることを書くかもしれませんが、どうか温かい目でスルーしてやってください。

さて、坂道はママチャリで、斜度20％の坂を上ったわけである。斜度が大きいほど大変なのは当然として、ママチャリというのがスゴイ。

【その1】ママチャリは重い。作中で今泉が出した例では、ロードレーサーの8kgに対して、ママチャリは20kg。
【その2】ロードレーサーは、空気抵抗や転がり抵抗（タイヤと路面の間に働く力）を極限まで小さくしているが、ママチャリではそれが追究されていない。
【その3】ロードレーサーはギア比が20段階（作中の例。フロント2枚×リア10枚）にも変えられるが、ママチャリは多くても3段階。変速機がないものも多い。

これで斜度20％の坂を上るのは、どれほど大変なのか。

その前段階として、まずは平地を一定の速度で走る場合を考えよう。実際に坂道は、入部後の「1年生対抗ウェルカムレース」にもママチャリで参加し、チェーンが外れるまでは、チームメイトたちのロードレーサーに必死でついていった。

この条件下では、自転車には空気抵抗と転がり抵抗が働く。空気抵抗は速度の2乗に比例し、転がり抵抗は総重量（体重＋自転車重量）に比例する（速度には関係ない）。

計算には具体例が必要だが、『そうだったのか！ 明解にして実用！ ロードバイクの科学　理窟がわかれば、ロードバイクはさらに面白い！』（ふじいのりあき／SJsports）で、貴重なデータを見つけた。

・体重70kgの人が重量8kgのロードバイクで時速40kmを出すとき、仕事率は300W
・時速15kmで空気抵抗と転がり抵抗は等しくなる

※『弱ペダ』では「ロードレーサー」、『ロードバイクの科学』では「ロードバイク」と呼称されている。本稿では『弱ペダ』に敬意を表し、引用部分以外では「ロードレーサー」と表記する。

仕事率とは、1秒間に発揮するエネルギーのこと。ここから計算すると、詳細は省くが、ロードレーサーが一定の速度で走るとき、「自転車を前進させる力」は、次の式で求められる。

自転車を前進させる力［kg重］＝0.06075×速度［m／秒］²＋0.0135×総重量［kg］……【式1】

総重量78kgのロードレーサーが時速40km（秒速11.1m）で走るとき、空気抵抗は7.5kg、転がり抵抗は1.1kg、合わせて8.6kgになる。

ただし、これは「自転車を前進させる力」であり、必要な脚力は、これに「ギア比×タイヤ半径÷クランク長（ペダル半径）」を掛けたものになる。

これも『弱ペダ』知識だが、ロードレーサーの場合、リムの内径は33.5cmと決まっている。するとタイヤの半径は36cmほどか。クランク長は17.5cm前後が標準のようだ。ギア比（フロントの歯数÷リアの端数）を仮に4とすれば、必要な脚力は8.23倍の70.4kgとなる。

では、ママチャリはどうか？　正確なデータがないので、ここでは「空気抵抗も転がり抵抗もロードレーサーの2倍」と仮定しよう。すると、こうなる。

自転車を前進させる力［kg重］＝0.1215×速度［m／秒］²＋0.027×総重量［kg］……【式2】

公式設定によれば、坂道の体重は54kg。ママチャリの重量が20kgだとすれば、総重量は74kgだ。ウェルカムレースで、彼も時速40kmを出していたとしたら、前進させる力は空気抵抗が15.0kg、転がり抵抗が2.0kgで、合わせて17.0kgになる。

自宅のママチャリで測定すると、ギア比は2.5、タイヤ半径は30.5cm、クランク長は18cmで、必要な脚力は、自転車を前進させる力の4.23倍となる。ここから、坂道の脚力は72.0kgだ。

こうしてみると、ロードレーサーとママチャリで、必要な脚力はそれほど差がない。だが、ケイデンスには大きな差が出る。タイヤ半径とギア比が違うからだ。

タイヤ半径36cmのロードレーサーが時速40kmを出すには、タイヤを1分間に295回転させる必要があり、ギア比が４なら、ケイデンスは295÷4＝74。

タイヤ半径30.５cmのママチャリの場合、タイヤの回転数は毎分348回で、ギア比が2.5なら、ケイデンス、つまり1分間の回転数は139！

ママチャリで鍛えた坂道が、ケイデンスに優れるのも、よく分かる。

ママチャリは重い……激坂を鼻歌交じりで上るための脚力

その上、斜度20％の坂を上るには、自分の体重と自転車の重量を、斜面に沿って持ち上げなければならない。その分だけ、大きな力が要求される。

斜度20％とは、「水平に100m進む間に高度が20m上がる」という、まさに激坂。角度としては11.3度で、この坂に沿って持ち上げるには、総重量の19.6％の力が必要になる。

ただし、転がり抵抗はやや小さくなり、先ほどの【式2】の「0.027」が「0.0265」になる。ここから、斜度20％の坂を上るための「自転車を前進させる力」は、次の通り。

自転車を前進させる力［kg重］＝0.1215×速度［m／秒］²＋0.0265×総重量［kg］＋0.196×総重量［kg］

さすがの坂道も、鼻歌を歌いながら、斜度20％の坂を時速40kmで上れたりはしないだろう。普通の人でも、平地ならママチャリで時速20kmほどが出せるが、それさえ無理ではないかと思われる。

そこで、時速10km（秒速2.78m）で上ったとすると、空気抵抗は速度が遅いため0.94kgに激減する。転がり抵抗は微減して1.96kg。新たに加わった「持ち上げるための力」が14.51kgと大半を占める。合計17.41kgで、必要な脚力は、その4.23倍の73.7kgになる。

おお、平地を時速40kmで走るのと、それほど変わらない。平地においてママチャリで時速40kmが出せる人は、ちょっと頑張れば、斜度20％の坂も上れるということだ。

しかし、これはあくまで理論上の話。坂道の場合は、平地での時速40kmを必死で走り、斜度20％の激坂は鼻歌交じり。よっぽど坂が好きなんだなあ。

エネルギーにも注目しよう。73.7kgの脚力を出しながら、ママチャリで時速10kmを維持するための仕事率を計算すると（詳細省く）、1190W。なんと総重量78kgのロードレーサーが、平地で時速40kmを出す（300W）ときの4倍近い！

また、坂道が上っていた坂は「裏門坂」と呼ばれ、距離は2km。これを時速10kmで上っていくと12分（720秒）かかる。すると、坂道が発揮したエネルギーは、次のようになる。

1190［W］×720［秒］＝85万6800［J］＝205［kcal］
※1kcal＝4184J

さらにさらに、人間が外部にエネルギーを発揮するとき、体内ではその4.67倍のエネルギーが消費される。すると、坂道が消費したエネルギーは956kcal。人間は9kcalを消費すると、体脂肪が1g減るから、坂道は、この12分間で体脂肪が106g減ったハズ！

ライバル・真波山岳の脚力は1t超!?

こんな坂道に、続々とライバルが現れる。

その一人が、箱根学園の真波山岳（まなみ・さんがく）。彼もまた1年生クライマーで、上り坂に差し掛かると笑顔になる。坂道と共通点が多く、心の通じ合った良きライバルだ。

真波には、驚くべき技がある。風を感じて、追い風になった瞬間に加速するのだが、あまりの加速に、追い抜かれた選手の目には、真波の背中に羽が生えたように見える！　坂道も、確かにその目で羽を見た！

これはいったい、どういうことか。

人間の脳は、自分が見たものに意味を与えようとする。車の前面や、壁の染みが人の顔に見えることがあるのはこのためで、「パレイドリア効果」と呼ばれる。真波の異常な加速を見た者も、それに意味を与えようと、パレイドリア効果で翼が見えてしまうのかもしれない。

だがこれは、科学的にも納得の技だ。

「対地速度」「対空速度」という言葉を聞いたことがないだろうか。旅客機の運航などで使われ、地面に対する速度が対地速度、空気に対する速度が対空速度だ。パイロットがコントロールできるのは対空速度だが、目的地までの飛行時間は対地速度で決まるから、両方がモニターされる。

空気抵抗に影響するのは、対空速度。体が追い風に包まれれば、対空速度は遅くなるから、空気抵抗も小さくなって、その分だけ加速に回せる。

例えば、真波が時速50km（秒速13.9m）で走っていたとすれば、11.7kgの空気抵抗を受ける。ここで風速10m／秒の追い風が吹けば、対空速度は秒速3.9mとなり、空気抵抗は0.92kgに激減。この機を逃さずにぺダルを回せば、大きく加速できるだろう。

だが、真波の加速力はこの理論を超越しているかもしれない。京都伏見の御堂筋翔（みどうすじ・あきら）との競り合いでは、抜いた次のコマで3m、その次のコマでは10mほども引き離していた。描写の雰囲気から長くても1秒ほどの出来事とみられ、追い風を利用するだけでは、これほどの加速力を得るのは困難と思われるのだ。

真波は元々脚力が強く、坂の頂上が近づくと、ギアを上げる（速度は出るがペダルが重くなる）。このときも羽が見え、坂道との一騎打ちでは、なんと最大の10段にまで上げた。

御堂筋を抜き去ったシーンが1秒の出来事だったとすれば、真波の脚力はどれほどか？

実は、この計算は容易ではない。真波は速度を上げていったが、すると空気抵抗も強くなる。その一方で転がり抵抗は一定、真波の脚力も恐らくは一定。しかも風速10m／秒の追い風が吹いている。このような場合、数式だけでストレートに解くことはできないのだ。

そこで、0.01秒刻みで数値シミュレーションしたところ、恐るべき結果が出た。

真波が発揮した脚力は1.27t！　1秒後の速度は時速96km（秒速36.7m）！

ロードレーサーは、下り坂では時速70～80kmが出る（これまた『弱ペダ』知識）が、上り坂でそれを上回っている！

エネルギーに注目しても、オドロキの数値が出る。仕事率は3万700W（坂道は1190W）！

しかし時間が1秒と短いので、発揮したエネルギーは7.3kcal、体内で消費したエネルギーは34.2kcal（坂道は956kcal）。

ケイデンスの小野田坂道、脚力の真波山岳。それぞれの脚質が、クッキリ表れている。得難いライバルである。

知らず知らず身に付いた能力が、新しい世界で花開く。しかし、その世界は深く、持てるものだけで進めるほど甘くはない。できないことを多く抱えながらも、できることを全力で貫く主人公、絶対の信頼を置く仲間、立ちはだかるライバルたち。ロードレースという科学に満ち満ちた世界で、こうした青春群像が描かれるのだから、読み始めたら止まらない。人間の想像力は、本当に素晴らしい！