Предположим, мы бросаем на пол резиновый мяч. Мяч сталкивается с полом, останавливается и часто отскакивает обратно на меньшую высоту. Я пытаюсь смотреть на это с точки зрения силы, а не энергии или импульса.
Мяч, ударяясь о землю, деформируется и, будучи упругим, прикладывает некоторую силу к земле, чтобы вернуться в исходное состояние. Следовательно, земля обеспечивает нормальную реакцию, большую, чем вес, что придает мячу восходящее ускорение, заставляя его отскакивать обратно вверх.
Однако что в первую очередь сжимает мяч? На мяч действует некоторое напряжение, но откуда оно возникает?
Мне нравится думать об этом как о том, что нижняя поверхность шара останавливается первой, а центр масс продолжает двигаться из-за инерции. Это создает напряжение, которое замедляет центр масс, пока он не остановится. Является ли это источником напряжения сжатия? Я не уверен.
Кажется, есть и другое объяснение: когда мяч падает на землю, даже если реакция соответствует весу, мяч имеет нисходящую скорость. Следовательно, земля должна создавать силу, превышающую вес, чтобы остановить эту скорость. Этот вес сжимает мяч, который пытается сохранить свою форму, и, таким образом, прикладывает большую силу к земле, что, в свою очередь, приводит к большей реакции и большему сжатию, пока мяч не остановится. В этот момент эта суммарная реакция ускоряет его назад, т.е. вверх.
Эти два объяснения эквивалентны? Если нет, то каково правильное объяснение? С чисто силовой точки зрения, где возникает сжимающее напряжение? Если я считаю мяч чем-то вроде массы на пружине, это означает, что первое объяснение верно.
Я думаю, что второе объяснение излишне запутано, и что первое объяснение является правильным. Именно инерция и ускорение верхней части мяча относительно нижней половины создают сжатие, которое в конечном итоге увеличивает нормальную реакцию, заставляя мяч отскакивать обратно.
Это верно ?
Оба эффекта, которые вы описываете, имеют место. Центр масс мяча продолжает двигаться вниз после того, как самая нижняя точка мяча коснулась земли, что означает, что мяч деформируется. Сила реакции со стороны земли больше, чем вес мяча — она должна быть такой, чтобы мяч разгонялся. Вы должны видеть это интуитивно, так как это объясняет тот факт, что мяч, просто покоящийся на земле, не подбрасывается в воздух нормальной силой, равной его весу. Сила реакции увеличивается со скоростью падения мяча, что объясняет тот факт, что высота отскока мяча будет зависеть от высоты, с которой он падает.
Фарчер
Накшатра Гангопадхай