有限要素法(FEM)を使って、腹筋運動でどんな負荷がかかるか計算しよう！

腹筋運動では、上半身と床のなす角度によって筋トレ効果が変わります。今回は有限要素法（FEM）を使って自重による負荷が作用する状態を計算し、上半身の角度が30°・60°・90°の3つの姿勢で腹筋にかかる負荷を計算し、比較しました。

この記事はYoutube動画で紹介した内容の概要です。詳細は動画をご覧ください。

比較する3つの姿勢

筋トレの負荷を表す指標として最大主応力（最も引張る方向の応力）を使います。姿勢を保持するには筋肉が縮んで引張の負荷に対抗する必要があるため、引張り方向の応力が大きいほど筋肉の負荷（＝筋トレ効果）が大きいと評価します。

有限要素法による腹筋の応力評価

3つの姿勢の腹筋に生じる最大主応力は以下のとおりです。

上半身の角度が小さいほど腹筋への負荷が大きく、筋トレ効果が高いことが分かります。

まとめ

• 上半身の角度が小さいほど腹筋への負荷が大きい。腹筋の負荷は上半身の角度θに対してcosθに比例するため。ただし、背中が床に着いてしまうと効果が下がる。
• 上半身が長い（背が高い）ほど効果が大きい。腹筋の負荷は上半身の長さLの2乗に比例。
• おなかが薄いほど効果が大きい。腹筋の負荷は身体の厚さHに反比例。おなかが出ている人は効果が小さい。鍛えて腹が凹んでくるとHが小さくなり、どんどん効果が大きくなる。

YouTube動画でより詳細に説明しています。ぜひご覧ください。

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