Le dimensioni influenzano come viaggia una palla?
Sia a terra che in aria, una varietà di forze contribuisce al movimento di una palla. Concentrandosi su sfere sferiche, come quelle utilizzate nel golf, nel baseball e nel basket, le loro dimensioni e la loro massa determinano il modo in cui viaggiano. Oltre ad avere un impatto sulla velocità e sulla traiettoria, anche le dimensioni e la massa delle palle contribuiscono a influenzare le forze esterne. Quando due sfere dello stesso diametro sono fatte di materiali di diversa densità e massa, la palla con la maggiore densità di massa viaggerà più lontano se proiettata con la stessa quantità di forza, o alla stessa velocità iniziale.
Gli amici stanno giocando con una palla sulla spiaggia. (Immagine: Medioimages / Photodisc / Photodisc / Getty Images)Densità di massa
La fisica si riferisce a palle come quelle usate negli sport agonistici come "corpi rigidi". Per i corpi rigidi in movimento, si applicano i principi del campo della fisica chiamati "dinamici". Tra i fattori che aiutano a determinare come si muove un corpo rigido, la sua massa per unità di lunghezza, o densità di massa, gioca un ruolo vitale sia a terra che nell'aria. Un oggetto con un'alta densità di massa si rivela più difficile da spostare e anche più difficile da fermare quando inizia a muoversi.
Oggetti in volo
La differenza tra i softball e gli scatti utilizzati nella messa a fuoco fornisce un ottimo esempio degli effetti della densità di massa. Anche se entrambi hanno un diametro approssimativamente uguale, troverete la massa dello sparo di metalli pesanti molto più alta di quella del softball. Pertanto, il tiro richiede una maggiore forza o forza iniziale rispetto al lancio di un softball. A causa dell'alta densità di massa del colpo, tuttavia, forze come l'attrito dell'aria e la forza di gravità verso il basso influenzano il suo volo meno di quelle di un softball. In altre parole, lo scatto viaggerà più lontano del softball, perché la sua massa lo rende meno vulnerabile all'attrito e alla gravità dell'aria.
Oggetti sul terreno
Mentre la legge di inerzia funziona in modo simile sia sull'aria che sul terreno, le forze che aiutano a determinare come una palla rotola differiscono leggermente tra le due. Su terreno pianeggiante, la gravità e l'attrito dell'aria non influiscono in modo significativo sul modo in cui un oggetto si muove. Al posto delle forze di gravità e dell'attrito dell'aria, l'attrito di superficie gioca un ruolo importante nel determinare come rotolano le palle. Simile alle palle in volo, l'attrito superficiale impedisce il movimento di palle con densità di massa bassa, come i palloni da calcio, più di quelli con un'alta densità di massa, come le palle da bowling. In altre parole, date le stesse dimensioni in termini di diametro, la palla con la massa maggiore rotolerà più lontano.
Forza e movimento iniziali
A causa dei diversi effetti delle forze esterne, le palle con un'alta densità di massa viaggerebbero più lontano e più velocemente di quelle con bassa densità di massa se poteste lanciarle entrambe con una quantità infinita di forza. Sebbene non sia possibile farlo, palle di lancio o rotolamento di densità di massa diverse alla stessa velocità iniziale ottengono lo stesso effetto. Colpire una pallina da golf con più potenza di una pallina da ping pong fornisce l'illustrazione. Quando si lanciano entrambi alla stessa velocità iniziale, la pallina da golf viene lanciata in volo, mentre l'attrito aereo termina il volo della pallina da ping pong poco dopo aver lasciato il tee.
Puoi vedere effetti simili sul terreno. Mentre richiederebbe una maggiore quantità di forza per rotolare entrambi alla stessa velocità iniziale, la densità di massa più elevata di una palla da bowling gli darebbe un maggiore momento di rotazione rispetto a una pallacanestro rotolata. La superficie rallenterebbe presto la pallacanestro, fermandola alla fine, mentre l'alta densità di massa e la forza di rotazione della palla da bowling continueranno a trasportarla per una distanza maggiore.
