La taille affecte-t-elle le déplacement d'une balle?

Que ce soit au sol ou dans les airs, diverses forces contribuent au mouvement d'une balle. En se concentrant sur les balles sphériques - telles que celles utilisées dans le golf, le baseball et le basketball - leur taille et leur masse aident à déterminer leur mode de déplacement. En plus d'avoir un impact sur la vitesse et la trajectoire, la taille et la masse des balles contribuent également à la manière dont les forces externes les affectent. Lorsque deux boules de même diamètre sont fabriquées dans des matériaux de masse et de densité différentes, la balle dont la masse volumique est la plus grande ira plus loin si elle est projetée avec la même force ou à la même vitesse initiale.

Des amis jouent au ballon sur la plage. (Image: Medioimages / Photodisc / Photodisc / Getty Images)

Masse-densité

La physique se réfère aux balles telles que celles utilisées dans les sports de compétition comme "corps rigides" Pour les corps rigides en mouvement, les principes du domaine de la physique appelés "dynamiques" s'appliquent. Parmi les facteurs qui aident à déterminer les mouvements d'un corps rigide, sa masse par unité de longueur, ou densité de masse, joue un rôle essentiel à la fois sur le sol et dans les airs. Un objet avec une masse volumique élevée s'avère plus difficile à déplacer et également plus difficile à arrêter une fois qu'il commence à bouger.

Objets en vol

La différence entre les balles de softball et les coups utilisés pour le lancer de poids fournit un excellent exemple des effets de la masse volumique. Bien que les deux diamètres soient à peu près égaux, vous constaterez que la masse du métal lourd projetée est bien supérieure à celle de la balle molle. En tant que tel, le lancer du poids demande plus de force, ou force initiale, que de lancer une balle molle. Cependant, en raison de la masse volumique élevée du tir, des forces telles que le frottement de l'air et la force de gravité dirigée vers le bas affectent son vol moins que celui d'une balle molle. En d'autres termes, le coup voyagera plus loin que la balle, car sa masse la rend moins vulnérable au frottement de l'air et à la gravité..

Objets au sol

Alors que la loi d'inertie fonctionne de manière similaire à la fois dans les airs et dans le sol, les forces qui aident à déterminer comment une balle roule diffèrent légèrement entre les deux. Sur un terrain plat, la gravité et le frottement de l'air ne jouent pas un rôle important dans la manière dont un objet roule. Au lieu des forces de gravité et du frottement de l'air, le frottement de la surface joue un rôle majeur dans la détermination du roulement des billes. Semblable aux balles en vol, les frottements superficiels gênent plus le mouvement des balles à faible masse volumique, telles que les ballons de football, que celles à forte densité, telles que les balles de bowling. En d'autres termes, à taille égale en termes de diamètre, la balle avec la plus grande masse roulera plus loin.

Force initiale et mouvement

En raison des effets différents des forces externes, les balles ayant une masse volumique élevée se déplaceraient plus vite et plus loin que celles ayant une masse volumique faible si vous pouviez lancer les deux avec une force infinie. Bien que cela ne soit pas possible, lancer ou rouler des balles de densités de masse différentes à la même vitesse initiale produit le même effet. Frapper une balle de golf avec plus de puissance qu'une balle de ping-pong en est une illustration. Lorsque vous lancez les deux à la même vitesse initiale, la balle de golf s'envole, tandis que la friction de l'air arrête le vol de la balle de ping-pong peu après le départ du tee..

Vous pouvez voir des effets similaires sur le sol. Alors qu'il faudrait une plus grande force pour rouler les deux à la même vitesse initiale, la masse volumique plus élevée d'une boule de bowling lui donnerait un plus grand moment de rotation qu'un ballon de basket roulé. La surface ralentirait bientôt le ballon de basket, l’arrêterait éventuellement, tandis que la densité de masse élevée et la force de rotation de la boule de bowling continueraient à le porter sur une plus longue distance..