主にネットの話題を発信するネットニュース「ねとらぼ」に”ルフィの腕はどのくらい伸びるのか？”を検証した空想科学記事がありました。科学考証には東大王で知られる伊沢拓司さん率いるQuizKnockが協力しているようです。

【検証】ルフィの腕はどのくらい伸びるのか？【ワンピース】

　『ONE PIECE』の主人公モンキー・D・ルフィは「ゴムゴムの実」の能力者。ゴムのように自在に伸び縮みする身体で敵を蹴散らす。

　ところで、ルフィは身体をときに数十メートルまで伸ばすが、細くてよく伸びる輪ゴムでもそんなには伸びない。つまり、ルフィの身体はゴムっぽい何かであって、ゴムそのものではないのかもしれない。

　それでは、もし輪ゴムと同じ素材だとしたらどのくらい伸びるのか？

　実はゴムといっても、輪ゴムのように伸びるものだけでなく、硬いもの、熱への耐久性に優れたものなどいろいろな種類がある。輪ゴムの原材料は天然ゴムで、特に伸び率が大きいゴムだ。

　そこで今回は、「ルフィの腕が天然ゴムでできていたら」と仮定して考える。

　ルフィの身長は174cmで、立ち絵から腕の長さは85cmくらいだろう。太さまで推測するのは難しいが、ルフィは細身なので直径9cmくらいだとする。

　腕を、底面の直径が9cm、高さが85cmの円柱形の天然ゴムとすると、どのくらい伸びるのだろう？

※全身がゴムなら腕だけでなく全身が伸びるはずだが、ここでは腕だけがゴム化したとして、ゴムの腕で全体重を吊る状況を考えることにする。

具体的な計算は後述するとして、結論だけ先に。

　ルフィの腕が天然ゴムなら、7.9cm伸びる！

　あれ、意外と短い。

　今回設定した条件（底面の直径が9cm、高さが85cmの円柱形の天然ゴム）では、腕の（つまりゴムの）伸び率は、1Nの力に対して0.0157％である。

　天然ゴムルフィが片腕で鉄棒にぶら下がったとき、腕は（ルフィの体重）×（重力加速度）の力で引っ張られる。ルフィの体重は公称されていないので適当に60kgと仮定する。重力加速度は9.8m/s2なので、加わる力は588N。上の値をかけると、伸び率は9.24％。つまり腕の長さが85cmなら、7.9cm伸びるということになるのだ。

　今回計算しなければならないのは、「底面の直径が9cm、高さが85cmの円柱形の天然ゴムの伸び率はどのくらいか」という点だ。

　ゴムの伸びは引っ張る力に比例する、つまり引っ張る力を2倍にすると2倍伸びる。また、ゴムは太さ（断面積の大きさ）に反比例して伸びにくくなる、つまり断面積が2倍になると伸びが0.5倍になる。

　一般的な輪ゴムがよく伸びるのに対し、大きいものについてくる太めのゴムが伸びにくいことは、日常からイメージできるのではないだろうか。

　この関係性を数式で表すと次のようになる。

　σは応力、つまり単位面積あたりの引っ張る力の強さで、引っ張る力をF、断面積をSとすればσ=F/Sとなる。今回の例で言えば、断面積は直径9cmの円なので(9/2)*(9/2)*π=63.6cm2（0.00636m2）。

　εはひずみといい、要するに伸びの大きさのこと。元の長さに比べて伸びる割合を表す。

　Eはヤング率と呼ばれ、ゴムの種類によって変わる。この値が小さいほど、同じ力でもより伸びるゴムということになる。天然ゴムのヤング率は、こちらによると0.1MPa（メガパスカル）～10MPa。今回は間をとって1MPaとする。

　上の式を変形すると、ε=F/ES。ここにF=1N（ニュートン）、E=1MPa、S=0.00636m2を代入すると、ε=0.000157。つまり、ルフィの腕は1Nの力で0.0157％伸びる！　と導出されるわけだ。

　鉄棒にぶら下がっただけとはいえ、ルフィのスケール感からすると、腕がたった7.9cmしか伸びないのではあまりにも寂しい。

　そこでこういう問題を考えてみる。腕をもっと、例えば10m伸ばして開放したとき、拳はどれだけ速くなる？

　※ここでも伸びるのは腕だけとして、腕の先端についた拳をおもりに見立ててそのスピードを考えることにする。

　力学では、力を加えて伸ばしたゴムには位置エネルギーが蓄えられていると解釈される。この位置エネルギーが運動エネルギーに変換される過程を考えることで、腕の伸びが0になったときの拳の速度が下の画像のように求まる。


　拳の質量mは、こちらを参考に体重の0.8%、0.48kgと推定。これを上の式に代入すると、拳の速度は1250m/s、つまりマッハ3.7！

　ルフィらしいすごい値が出たが、そもそも自力でどうやって10m伸ばすのだろう。パンチの勢いで腕を伸ばすなら、必要なパンチの速さもマッハ3.7。なら直接殴ればいいのでは？

　……うん、マンガの世界はスゴい。

（ねとらぼ）

ルフィの腕は伸びても細くなっていないので、断面積のSは一定、ゴムの種類によって変わるヤング率はルフィが自在に体感で変化させているとすると、・・・・・う〜ん、わからんw


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