左回りで左に曲がるカーリングのストーンの不思議

カーリングのストーンは、なぜ氷の上で曲がるの？

トリノ五輪で注目のカーリング。ストーンはなぜ氷の上で曲がるのか。
滑らかな床でグラスを反時計回り（左回り）させながら前に滑らせると右に曲がる。しかし、ストーンは同じ回転で左に曲がる。このなぞは、カナダ人の物理学者が９０年代後半に解き明かした。

オリンピックで熱い戦いを見せてくれたカーリング。 私も深夜までテレビにかじりついて見ていました。一度はやってみたいスポーツです。

カーリングではストーンを右に回転させる（時計回り）と右にカーブ、逆だと左にカーブします。 野球の変化球と同じですね。 しかし、この回転と変化の関係は接地している物体の運動としては不思議なのです。
実際にテーブルの上など平らなところで丸いものを回転させて動かすと、ストーンとは逆に回転することがわかります。 ではなぜカーリングのストーンは逆に曲がるのでしょうか？

ここのページ（英文）に詳しい説明がありました。 この解説では平らなところで逆さにしたグラスを回転させて押し出した場合とストーンの場合を比較して説明しています。
また、こちらではFlashを使ってカーリングのストーンと平面の上での物体の振る舞いの違いを動画で示しています。

グラスを反時計回りさせて押し出した場合、進んでいくときにグラスはやや前傾姿勢になります。 そのためグラスの前側で発生する摩擦力が大きく支配的になります。 グラス前方ではグラスの回転方向は左向きで、摩擦力は右向き（回転方向と逆）に発生するため、この力を受けて右に曲がっていきます。
このアニメーションでは、2～11枚目でそのことを説明しています。 具体的に回転体に対する摩擦力の発生とそれが移動した場合、さらに圧力が前方で大きく発生することを順に示しています。

ようやく本題になりますが、氷上をすべるストーンではこの逆のことが起こります。 反時計回りで左に曲がるわけですね。 「氷上」ということがその謎を解くカギになります。 すべる表面にかかる圧力は同じですが、その圧力によって氷が溶かされて水になります。 圧力の関係によって、進行方向前方では多く溶け水がより多くたまるようになるわけです。 この水が潤滑油のように働くことで前方の摩擦力が生にくくなります。 相対的に後方の摩擦力が強くなり支配的になり、後方での回転方向は反時計回りであれば右向きですから摩擦力は左向きに働いてストーンは左に曲がるというわけです。

ちなみに、野球などの変化球はまた別の力が働いています。接地している物体では曲がるための力は摩擦力でしたが空中のボールの働く変化させる力は大気圧です。回転することでボールの周りの空気の流れに左右で差が生じて気圧に差が生まれるわけですね。 飛行機が飛ぶときに翼の上下で気圧差をつくることで揚力を生み出すメカニズムと同じです。

野球やサッカーなどの変化球と回転の関係は目にすることが多いですから、それがカーリングでも当てはまると思っていた方は多いのではないでしょうか。 かく言う私もテレビで見ていて回転と変化の方向について何の違和感も感じていませんでした。
直感的には当然だと思えても紐解いてみると意外な事実があることがわかることが、科学のおもしろいところなのではないかとおもいます。

参考：
THE GAME: SCIENCE / LE JEU: SCIENCE
Curling
カーリングのルールや技法を知りたい