Dimensiunea influențează modul în care o minge călătorește?

Fie pe teren, fie în aer, o varietate de forțe contribuie la mișcarea unei mingi. Concentrându-se pe bilele sferice - cum sunt cele folosite în golf, baseball și baschet - dimensiunea și masa lor determină modul în care călătoresc. Pe lângă impactul asupra vitezei și traiectoriei, dimensiunea și masa bilelor contribuie, de asemenea, la modul în care forțele externe le afectează. Atunci când două bile de același diametru sunt fabricate din materiale cu densitate și masă diferite, cu densitatea mai mare a masei se va deplasa mai departe dacă se proiectează cu aceeași forță sau cu aceeași viteză inițială.

Prietenii se joacă cu o minge pe plajă. (Imagine: Mediofotografie / Fotodisc / Fotodisc / Getty Images)

Densitatea masei

Fizica se referă la bile, cum ar fi cele folosite în sporturile competitive ca "corpuri rigide". Pentru corpurile rigide în mișcare, se aplică principiile câmpului fizicii numite "dinamice". Printre factorii care ajută la determinarea modului în care se deplasează un corp rigid, masa pe unitate de lungime sau densitate în masă joacă un rol vital atât pe teren, cât și în aer. Un obiect cu densitate mare de masă se dovedește mai dificil de mutat și, de asemenea, mai dificil să se oprească odată ce începe să se miște.

Obiecte în zbor

Diferența dintre softball-urile și fotografiile folosite la împușcare oferă un exemplu foarte bun al efectelor densității în masă. Deși ambele sunt aproximativ egale în diametru, veți găsi masa masinilor grele mult mai mare decât cea a softball-ului. Ca atare, împușcarea necesită o forță mai mare, sau o forță inițială, decât aruncarea unui softball. Datorită densității mari de masă a loviturii, totuși, forțele, cum ar fi frecarea cu aer și tragerea gravitațională, afectează zborul său mai puțin decât un softball. Cu alte cuvinte, împușcarea va călători mai departe decât softball-ul, deoarece masa sa face mai puțin vulnerabilă la frecare și gravitație.

Obiectele de pe sol

În timp ce legea inerției funcționează într-o manieră similară atât pe aer, cât și pe sol, forțele care ajută la determinarea modului în care o rolă de minge diferă ușor între cele două. Pe teren, gravitatea și frecarea cu aer nu influențează semnificativ modul în care un obiect se rostogolește. În locul forțelor de gravitație și frecare a aerului, frecarea de suprafață joacă un rol major în determinarea modului de rulare a bilelor. Similar cu bilele în timpul zborului, frecarea de suprafață împiedică mișcarea unor bile cu densitate redusă de masă, cum ar fi bilele de fotbal, mai mult decât cele cu densitate mare în masă, cum ar fi bilele de bowling. Cu alte cuvinte, având o dimensiune egală în ceea ce privește diametrul, mingea cu masa mai mare se va deplasa mai departe.

Forța inițială și mișcarea

Datorită diferitelor efecte ale forțelor externe, bilele cu o densitate mare de masă ar călători mai departe și mai repede decât cele cu densitate mică de masă, dacă ați putea lansa ambele cu o cantitate infinită de forță. Deși nu puteți face acest lucru, aruncarea sau rularea bilelor cu diferite densități de masă la aceeași viteză inițială obține același efect. A lovit o minge de golf cu mai multă putere decât o minge de ping pong oferă ilustrație. Când lansați ambele la aceeași viteză inițială, mingea de golf este trimisă în timp ce fricțiunea de aer termină zborul mingii de ping pong la scurt timp după ce a părăsit tee.

Puteți observa efecte similare pe teren. În timp ce ar fi nevoie de o forță mai mare de a se răsuci atât la aceeași viteză inițială, o densitate de masă mai mare a mingii de bowling ar da un impuls mai mare de rotație decât un baschet rulant. Suprafața ar încetini în curând baschetul în jos, eventual oprind-o, în timp ce densitatea mare de masă și forța de rotație a mingii de bowling vor continua să o transporte pe o distanță mai mare.