Perché una palla rimbalza più in alto quanto maggiore è la pressione dell'aria?

La distorsione del materiale della superficie della palla assorbe energia quando si piega e rimbalza. Una pressione più alta riduce il movimento della superficie e consente a più energia di andare nel rimbalzo.

Ci sono guadagni aggiuntivi a seconda del materiale della palla, ad esempio se il materiale è in qualche modo elastico, quindi la precompressione o il prestiro del materiale mantiene le forze di tensione più vicine all'area di impatto, che converte in modo più efficiente la quantità di moto.

Versione breve, la collisione con il terreno è più elastico, quindi la palla trattiene più energia.

Se lasci cadere un palla perfettamente elastica e annulla la resistenza al vento dopo aver toccato il suolo, arriverà alla stessa altezza da cui è caduta. Se l'urto è meno elastico, perdi altezza. Ecco cosa sta succedendo. Il terreno sta assorbendo parte dell'energia sotto forma di calore.

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Di tutte le forme con la stessa superficie, una sfera ha il volume maggiore. Poiché la superficie di una palla è relativamente costante (schiacciare la palla non allunga molto la sua superficie), tutto ciò che fai per deformare la palla è necessariamente diminuendone il volume .

La legge di Boyle afferma che, in un sistema chiuso, pressione e volume sono inversamente proporzionali. Così come il volume della nostra palla schiacciata diminuisce, la pressione nella palla aumenta. Questo aumento di pressione si applica in tutte le direzioni, ma poiché il materiale della palla non è particolarmente elastico, nel complesso agisce per riportare la palla a una forma sferica.

Quindi, quando una palla ben pressurizzata “rimbalza”, si deforma contro il suolo, la pressione interna aumenta drasticamente e quando ritorna al suo valore più basso possibile -pressione e stato di volume più alto possibile, la palla spinge indietro contro il suolo (con qualunque superficie deformata sia a contatto con il suolo) e la forza applicata attraverso il materiale della palla da quella pressione dell'aria fornisce l'accelerazione del “rimbalzo”. “

Quando una palla sgonfia o poco gonfia colpisce il suolo, la deformazione si verifica comunque, ma poiché la pressione “iniziale” non era così alta, anche la pressione “dopo” non è così alta. Con una minore pressione interna che lavora per riportare la palla a una forma sferica, la sua pressione non può fornire la stessa quantità di forza al suolo, e quindi il rimbalzo è più debole. )

Miglior coefficiente di restituzione ovvero quanta energia utile viene persa quando 2 oggetti colpiscono. Varia da 0 a 1. 0 significa che tutta l'energia viene sprecata e 1 è un perfetto trasferimento di energia. Un modo migliore per pensarci è la deformazione. 0 ha una deformazione molto alta e 1 non ha deformazione. Mettere più aria nella palla riduce la deformazione della palla all'impatto facendola rimbalzare più in alto man mano che viene trasferita più energia. Una palla d'acciaio dovrebbe rimbalzare più in alto di tutte perché deformerebbe meno.

Meno deformazione=migliore rimbalzo.

La risposta semplice è “conservazione dell'energia”. E la risposta più tecnica è “isteresi”. La palla con meno pressione perderebbe più energia durante la collisione con il terreno. Il motivo è l'isteresi. Generalmente, una palla deve deformarsi (leggere come comprimere) quando colpisce il suolo. Quando si solleva da terra, riprenderebbe la sua forma ma nel processo perderebbe un po 'di energia. Il materiale in gomma che perde energia durante il ciclo di compressione-decompressione è chiamato isteresi. Intuitivamente, la palla che comprime di più perderebbe più energia. Pertanto, rimbalza meno l'altezza.