Ar dydis daro įtaką rutulio judėjimui?

Turinys:

Anonim

Ant žemės ar ore prie kamuolio judėjimo prisideda įvairios jėgos. Dėmesys sferiniams rutuliams - tokiems, kurie naudojami golfe, beisbole ir krepšinyje - jų dydis ir masė padeda nustatyti, kaip jie keliauja. Rutulių dydis ir masė turi įtakos ne tik greičiui ir trajektorijai, bet ir išorinei jėgai. Kai du to paties skersmens rutuliai yra pagaminti iš skirtingo tankio ir masės medžiagų, didesnio masės tankio rutulys eis toliau, jei jis bus iškeltas tuo pačiu jėgos kiekiu arba tuo pačiu pradiniu greičiu.

Draugai paplūdimyje žaidžia su kamuoliu. Kreditas: „Medioimages“ / „Photodisc“ / „Photodisc“ / „Getty Images“

Masinis tankis

Fizika vadina kamuoliukus, tokius, kurie naudojami varžybose, kaip „standžius kūnus“. Judantiems standiems kūnams taikomi fizikos lauko principai, vadinami „dinaminiais“. Tarp veiksnių, padedančių nustatyti, kaip kietas kūnas juda, jo masė ilgio vienetui arba masės tankis vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį tiek žemėje, tiek ore. Objektą, kurio masinis tankis yra sunkiau judėti, taip pat sunkiau sustabdyti, kai tik jis pradeda judėti.

Skrydžio objektai

Skirtumas tarp minkštų kamuolių ir šūvių, naudojamų šaudant, yra puikus masės tankio poveikio pavyzdys. Nors abu yra maždaug vienodo skersmens, sunkiojo metalo šūvio masė yra daug didesnė nei minkšto kamuolio. Taigi šaudymas reikalauja didesnės jėgos arba pradinės jėgos nei mesti minkštą kamuolį. Tačiau dėl didelio šūvio masinio tankio jėgos, tokios kaip oro trintis ir sunkio jėgos traukimas žemyn, jo skriejimui turi mažesnę įtaką nei minkšto kamuolio smūgis. Kitaip tariant, šūvis keliaus toliau nei minkštasuolis, nes dėl jo masės jis mažiau pažeidžiamas oro trinties ir gravitacijos.

Objektai ant žemės

Inercijos dėsnis veikia panašiai tiek ore, tiek ant žemės, tačiau jėgos, padedančios nustatyti, kaip rutulys sukasi, šiek tiek skiriasi. Ant lygaus paviršiaus gravitacija ir oro trintis neturi reikšmingos įtakos objekto riedėjimui. Vietoj gravitacijos jėgų ir oro trinties, nustatant rutulių riedėjimo svarbą vaidina paviršiaus trintis. Panašiai kaip skriejantiems rutuliams, paviršiaus trintis kliudo mažo masės tankio kamuolių, tokių kaip futbolo kamuoliai, judėjimui labiau nei tai daro tie, kurių masinis tankis yra didelis, pavyzdžiui, boulingo kamuolių. Kitaip tariant, atsižvelgiant į vienodą skersmens dydį, didesnės masės rutulys riedės toliau.

Pradinė jėga ir judesys

Dėl skirtingo išorinių jėgų poveikio rutuliai, kurių masinis tankis yra didesnis, judėtų toliau ir greičiau nei tie, kurie turi mažą masės tankį, jei galėtumėte paleisti abu kartu su begaline jėgos jėga. Nors to padaryti negalite, mesti ar ridenti skirtingo masės tankio kamuoliukus tuo pačiu pradiniu greičiu gaunamas tas pats efektas. Iliustravus daugiau nei galios golfo kamuoliuką, nei stalo teniso kamuoliuką, pateikiamas pavyzdys. Kai paleidžiate abu tuo pačiu pradiniu greičiu, golfo kamuoliukas siunčiamas sparčiai didėjant, o oro trinties metu ping-pongo rutulio skrydis baigiasi iškart po jo pasitraukimo iš kelio.

Panašų poveikį galite pamatyti ir ant žemės. Nors tam, kad abu riedėtų tuo pačiu pradiniu greičiu, prireiks didesnės jėgos, didesnis boulingo rutulio masės tankis suteiktų jam didesnį sukimosi momentą nei suvyniotas krepšinis. Paviršius greitai sulėtins krepšinį ir galiausiai jį sustabdys, o didelis boulingo kamuoliuko masės tankis ir sukimosi jėga ir toliau jį nešios ilgesnį atstumą.

Ar dydis daro įtaką rutulio judėjimui?