「EPSの浮力が大きいのは中に空気がたくさん入っているからだよ」
こんな話、聞いたことないですか？
アルキメデスが聞いたら腰を抜かしそうなレベルの会話ですが、今回は、そのEPSの浮力について考えてみたいと思います。
まずは、サーフボードの浮力の大きさを計算してみます。
アルキメデスの原理から、浮力は次の式で表されます。
F=-ρVg
F：浮力
ρ：ボードを浮かせている海水などの密度
V：ボードの体積
g:：重力加速度
重力加速度gは一定なので、上式からわかるように、浮力はボードの体積とそれを浮かせている海水などの比重で決まります。
海水の比重についても、厳密には場所や温度によって少し変化しますが、だいたい何処でもいつでも一定だと考えて問題無いでしょう。
したがって浮力の大きさは、サーフボードの体積だけで決まります。
つまり、サーフボードの中に空気やヘリウム、たとえ水素ガスが入っていたとしても浮力は何も変わらないということです。
実際には、サーフボードの自重分に当たる重力が相殺されるので、EPSで軽く作られた分だけ浮力が増えることになります。
たとえばEPSで体積30ℓ程度のボードを作ると、重量はPUより600グラムほど軽く作ることができます。
海水の密度を簡単のため1とすると、30ℓのボードの浮力は30kgとなります。
増加した浮力の割合を計算すると
0.6kg÷30kg=0.02=2%
ちょっと意外な結果になりました。
EPSで同じサイズのボードを作っても浮力は2%程度しか増えていないということです。
しかし、実際にEPSのサーフボードに乗った感触の違いは明らかに別次元のもので、とても2%の違いではないと思う人ばかりだと思います。
これは何処から来るのでしょうか？
このことは、質量（慣性）の違いによるものだと推測できます。
PUで作った体積30ℓのサーフボードの質量が3kgだとすると、次の式から600グラムの質量の違いは20%です。
0.6kg÷30kg=0.2=20%
ニュートンの運動方程式（運動の第２法則）
F=ma
F：力
m：質量
a：加速度
この式によれば、慣性の大きさを表す質量mと加速度aは逆比例の関係にあります。
つまり20%軽いサーフボードは、同じ力Fが加わったとき20%大きな加速度で運動します。
これは、少しの力が加わっただけでボードが大きく反応するということです。
このことが不安定さを生み、感覚的なふわふわ感となり、
「EPSの浮力が大きいのは中にたくさん空気が入っているからだよ」
と言わせている本当の理由だと思われます。
では、実際に役に立つ話として、
EPSでサーフボードを作った場合どのくらい小さく作れば良いかというと、
単純に浮力だけをそろえるのであれば、水の比重を1とすると、0.6ℓだけボードの体積を減らせば良いので、マシンシェイプの設計プログラムでシミュレートすると、だいたいこのあたりのサイズのボードで約1.6mm（1/16インチ）薄くシェイプすればよい計算になります。
また、幅と厚さを同じにして長さを短くするのであれば、ボードの形にもよりますが、4cm（1.5インチ）くらい短くすれば良さそうです。
ロングボードの場合ですと、私のシェイプする9’0”クラスのPerformerは60ℓくらいの体積があって、EPSで作ると約1.2kg程軽く仕上げることができます。
これで、浮力をそろえるため1.2ℓ体積の少ないボードをシミュレートすると、やはり1.6mm程度薄くシェイプすれば良いという結果になります。
ロングの場合、レギュレーションがあるので、長さを短くするわけにはいきません。
同じ厚さで、幅だけを変化させて1.2ℓの体積を調整しようとすると、1.2cmくらい細くすれば良い計算になります。
もう一つオマケで、最近、話題のウエイブプールですが、真水のプールではサーフボードの浮力が減少します。
海水1kgには約30gの塩分が溶けていて、
水温24℃での比重は約1.024です。
つまり、同じボードでも真水のプールの中では、浮力が海水より約2.4%減少していることになります。
さっき計算したEPSの浮力の増加分とあまり変わらない数値ですね。
つまり、いつも乗っているPUのボードとまったく同じ大きさでEPSのボードを作れば、真水のウエイブプールでの浮力の減少分をちょうど補ってくれる計算となり、あんがい調子良く働いてくれるのではないでしょうか？