На земле или в воздухе, различные силы способствуют движению мяча. Сосредоточив внимание на сферических шарах - таких, которые используются в гольфе, бейсболе и баскетболе - их размер и масса помогают определить, как они перемещаются. В дополнение к влиянию на скорость и траекторию, размер и масса шариков также способствуют влиянию внешних сил на них. Когда два шарика одинакового диаметра изготовлены из материалов различной плотности и массы, шарик с большей плотностью массы будет перемещаться дальше, если проецируется с одинаковой силой или с одинаковой начальной скоростью.
Плотность вещества
Физика называет мячи, такие как те, которые используются в спортивных состязаниях, «твердыми телами». Для твердых тел в движении применяются принципы области физики, называемой «динамической». Среди факторов, которые помогают определить, как движется твердое тело, его масса на единицу длины или плотность массы играет жизненно важную роль как на земле, так и в воздухе. Объект с высокой массовой плотностью оказывается более трудным для перемещения, а также более трудным для остановки, когда он начинает двигаться.
Объекты в полете
Разница между софтбольными мячами и выстрелами, используемыми в толкании ядра, является отличным примером влияния плотности массы. Хотя оба диаметра примерно одинаковы, масса хэви-метала гораздо выше, чем у софтбола. Таким образом, толкание ядра требует большей силы или начальной силы, чем бросок софтбола. Однако из-за высокой удельной массы выстрела такие силы, как воздушное трение и притяжение вниз, влияют на его полет меньше, чем софтбол. Другими словами, выстрел будет перемещаться дальше, чем софтбол, потому что его масса делает его менее уязвимым для воздушного трения и гравитации.
Объекты на земле
В то время как закон инерции работает одинаково как на воздухе, так и на земле, силы, которые помогают определить, как катится шар, немного различаются между ними. На ровной поверхности гравитация и воздушное трение не влияют существенно на то, как объект катится. Вместо сил гравитации и воздушного трения, поверхностное трение играет основную роль в определении того, как шарики катятся. Подобно шарам в полете, поверхностное трение препятствует движению мячей с низкой удельной массой, таких как футбольные мячи, больше, чем мячи с высокой удельной массой, таких как шары для боулинга. Другими словами, при равном размере по диаметру шар с большей массой будет катиться дальше.
Начальная сила и движение
Из-за различного воздействия внешних сил шары с высокой плотностью массы будут двигаться дальше и быстрее, чем шары с низкой плотностью массы, если вы сможете запустить оба с бесконечным количеством силы. Хотя вы не можете этого сделать, бросая или катая шары с различной плотностью массы с одинаковой начальной скоростью, вы получаете тот же эффект. Удар по мячу для гольфа с большей мощностью, чем по мячу для пинг-понга, иллюстрирует это. Когда вы запускаете оба с одной и той же начальной скоростью, мяч для гольфа начинает расти, а трение воздуха прекращает полет мяча для пинг-понга вскоре после того, как он покидает тройник.
Вы можете увидеть аналогичные эффекты на земле. Хотя для того, чтобы катить оба с одинаковой начальной скоростью, потребовалось бы большее усилие, более высокая плотность массы шара для боулинга дала бы ему больший вращательный импульс, чем свернутый баскетбольный мяч. Поверхность скоро замедлит баскетбольный мяч и, в конце концов, остановит его, в то время как высокая плотность массы и сила вращения шара для боулинга продолжат переносить его на большее расстояние.
