Beeinflusst die Größe, wie ein Ball reist?
Ob am Boden oder in der Luft, verschiedene Kräfte tragen zur Bewegung eines Balls bei. Wenn Sie sich auf kugelförmige Bälle konzentrieren, wie sie zum Beispiel beim Golf, Baseball und Basketball verwendet werden, bestimmen ihre Größe und Masse, wie sie reisen. Die Größe und die Masse der Kugeln wirken sich nicht nur auf Geschwindigkeit und Flugbahn aus, sondern auch auf die äußeren Kräfte. Wenn zwei Kugeln gleichen Durchmessers aus Materialien unterschiedlicher Dichte und Masse hergestellt werden, wird die Kugel mit der höheren Massendichte weiter bewegt, wenn sie mit der gleichen Kraft oder mit derselben Anfangsgeschwindigkeit projiziert wird.
Freunde spielen mit einem Ball am Strand. (Bild: Medioimages / FotoDisc / FotoDisc / Getty Images)Massendichte
Physik bezeichnet Bälle, wie sie im Wettkampfsport als "starre Körper" verwendet werden. Für bewegte starre Körper gelten die Prinzipien der Physik, genannt "Dynamik". Unter den Faktoren, die dazu beitragen, zu bestimmen, wie sich ein starrer Körper bewegt, spielt seine Masse pro Längeneinheit oder Massendichte eine wichtige Rolle sowohl am Boden als auch in der Luft. Ein Objekt mit hoher Massendichte erweist sich als schwieriger zu bewegen und auch schwieriger zu stoppen, sobald es sich bewegt.
Objekte im Flug
Der Unterschied zwischen Softballs und den beim Schießen verwendeten Schlägen ist ein gutes Beispiel für die Auswirkungen der Massendichte. Obwohl beide im Durchmesser ungefähr gleich sind, werden Sie feststellen, dass die Masse des Schwermetallschlags viel höher ist als die des Softballs. Daher erfordert das Schießen eine höhere Kraft oder Anfangskraft als das Werfen eines Softballs. Aufgrund der hohen Massendichte des Schusses wirken sich jedoch Kräfte wie Luftreibung und die Schwerkraft nach unten weniger auf den Flug aus als bei einem Softball. Mit anderen Worten, der Schuss wird weiter entfernt als der Softball, da er aufgrund seiner Masse weniger anfällig für Luftreibung und Schwerkraft ist.
Gegenstände auf dem Boden
Während das Trägheitsgesetz auf Luft und Boden in ähnlicher Weise wirkt, unterscheiden sich die Kräfte, die dazu beitragen, das Rollen einer Kugel zu bestimmen, geringfügig zwischen den beiden. Auf ebenem Untergrund haben Schwerkraft und Luftreibung keinen wesentlichen Einfluss auf das Rollen eines Objekts. Anstelle der Kräfte der Schwerkraft und der Luftreibung spielt die Oberflächenreibung eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung, wie die Kugeln rollen. Ähnlich wie bei Bällen im Flug behindert die Oberflächenreibung die Bewegung von Bällen mit geringer Massendichte wie Fußbällen mehr als solche mit hoher Massendichte wie beispielsweise Bowlingkugeln. Mit anderen Worten, bei gleicher Durchmessergröße wird die Kugel mit der größeren Masse weiter rollen.
Anfängliche Kraft und Bewegung
Aufgrund der unterschiedlichen Einwirkung von äußeren Kräften würden sich Kugeln mit hoher Massendichte weiter und schneller bewegen als Kugeln mit niedriger Massendichte, wenn Sie beide mit unendlich viel Kraft starten könnten. Dies ist zwar nicht möglich, aber das Werfen oder Rollen von Kugeln mit unterschiedlichen Massendichten mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit erzielt dieselbe Wirkung. Wenn Sie einen Golfball mit mehr Kraft als mit einem Ping-Pong-Ball schlagen, wird dies veranschaulicht. Wenn Sie beide mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit starten, wird der Golfball in die Höhe gleiten lassen, während die Luftreibung den Flug des Ping Pong Balls kurz nach dem Abschlag beendet.
Sie können ähnliche Effekte auf dem Boden sehen. Zwar würde eine größere Kraft erforderlich sein, um beide mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit zu rollen, eine höhere Massendichte einer Bowlingkugel würde jedoch ein höheres Drehmoment als ein gerollter Basketball bewirken. Die Oberfläche würde den Basketball bald verlangsamen und schließlich stoppen, während die hohe Massendichte und Rotationskraft der Bowlingkugel ihn für eine längere Distanz weiter tragen wird.
