Почему резиновый мяч отскочил выше, чем стеклянный?

Для получения степени преподавателя мы провели следующий эксперимент:

Бросьте резиновый и стеклянный шар диаметром прибл. того же размера от ок. одинаковой высоты с ламинатом.

Как мы и ожидали, резиновый мяч отскочил выше, чем стеклянный.

Наше объяснение: Резиновый мяч более эффективно преобразует кинетическую энергию в энергию деформации и обратно. Таким образом, резиновый мяч преобразует меньше энергии в тепло.

Но, увы, попытка проверки с помощью тепловизора показала обратное: в то время как резиновый шарик оставил на столе большое пятно тепла, след от стеклянного шарика был едва заметен.

Лектор был очень расплывчатым и уклонился от нашего вопроса для объяснения.

Итак, мой вопрос:

Каково правильное объяснение этого? И почему стеклянный шар не производит хотя бы равное количество тепла?

Прежде чем опубликовать здесь, я погуглил эту проблему и, к своему ужасу, нашел следующую запись в блоге, которая противоречит нашему эксперименту:

https://sciencenotes.org/why-a-glass-ball-bounces-higher-than-a-rubber-ball/

вот видео по теме youtube.com/watch?v=bX8d0YTPvcY
physicsforums.com/threads/… «Если мяч тверже поверхности, характеристики поверхности будут наиболее важными для определения высоты отскока, так как именно поверхность деформируется больше всего. Если поверхность тверже поверхности мяч, верно и обратное.
Если шар и поверхность имеют одинаковую твердость, то она будет зависеть от эластичности (энергосберегающих свойств) материала и величины пиковой силы. Большинство материалов будут достаточно эластичными, если сила ниже некоторого критического значения, «предела пластичности». Если сила превысит этот предел, объект потеряет значительную энергию из-за пластической деформации».
вы говорите, что у вас на столе ламинат, поэтому в установке есть несколько областей, где энергия может теряться из-за чрезмерного движения. Стеклянному шару нужна очень твердая и неподвижная поверхность, чтобы получить наилучший отскок.

Ответы (3)

поскольку стеклянный шар жестче, чем ламинат, когда он ударяется о пол, он деформирует пол, тем самым выполняя работу на полу и вычитая из энергии, доступной для отскока мяча назад. эта работа теряется, потому что ламинат демонстрирует вязкоупругий гистерезис, который поглощает работу в виде деформации в короткие промежутки времени, но затем высвобождает эту работу в гораздо более длительные промежутки времени. Таким образом, какой бы отскок вы ни получили от ламината, он не произойдет до тех пор, пока стеклянный шар не покинет место преступления.

Основная причина, почему в вашем случае резиновый мячик отскочил выше, это ламинат. Если бы у вас был мрамор или гранит, стеклянный шар отскакивал бы значительно лучше, даже немного лучше, чем резиновый.

На ламинате резиновый мячик может проявлять свою гибкость, накапливать энергию в собственной деформации и использовать ее, чтобы отскакивать обратно.

С другой стороны, стеклянный шар не может даже сильно деформироваться, потому что пол поглощает большую часть удара. Хорошая часть энергии пойдет на деформацию ламината. Скорее всего некоторая деформация останется и на полу должна остаться хотя бы небольшая отметина. Часто ламинированный пол в целом может прогибаться до определенной степени, поглощая еще больше энергии.
Так что, если вы хотите получить хороший отскок, вам нужно найти материал, который не будет легко деформироваться от удара стекла.

Резиновый мяч очень сильно деформируется по сравнению со стеклянным, поэтому на пике деформации довольно большая часть поверхности касается земли. Деформация приводит к трению и относительно большой площади сцепления, которые в основном ответственны за нагрев.
С другой стороны, стеклянный шар касается земли на гораздо меньшей площади, поэтому трение очень мало, и большая часть энергии расходуется на деформацию и поглощение удара землей.

Кроме того, стеклянный шар, вероятно, преобразовывал больше КЭ в шум.

Существует свойство материалов, называемое коэффициентом восстановления, которое определяется как относительная скорость после столкновения, деленная на относительную скорость до столкновения. Этот коэффициент часто обозначается буквой e и происходит из «Закона реституции Ньютона». Это число пропорционально высоте объекта, когда он отскакивает от пола, деленной на расстояние, с которого он был брошен.

е "=" у 1 у 0
ж час е р е   у 1   "="   м а Икс я м ты м   час е я г час т   о ф   б а л л   а ф т е р   1 с т   б о ты н с е   о ф ф   ф л о о р
у 0 "=" час е я г час т   ф р о м   ж час я с час   б а л л   я с   я н я т я а л л у   г р о п п е г

Мяч с коэффициентом восстановления = 1 при падении вернется в исходную точку. Мяч из твердой резины при комнатной температуре имеет е ≈ 0,9 в то время как стеклянный шар имеет e между 0,65-0,7. Следовательно, резиновый мяч отскакивает выше. В Интернете и в приведенной ниже ссылке на Википедию есть таблицы значений e.

Некоторые полезные ссылки здесь , здесь и здесь .

Я не уверен, почему в документе, на который вы ссылаетесь, был обратный ответ. В этом справочнике приведены размеры для шаров из различных материалов, включая стальной шар. Возможно, в исследовании, проведенном в связанной статье, использовался очень мягкий резиновый мяч. При прочих равных условиях твердый твердый резиновый мяч (например, супермяч) будет отскакивать намного выше, чем стальной или стеклянный мяч.

Почему резиновый мяч отскочил выше, чем стеклянный?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v