なぜゴムボールは跳ね返るのですか?

目次

  • ゴムの弾性は何ですか?
  • 落下の物理学
  • 衝撃後の変化

壁からボールをバウンスしたり、野球のエキサイティングな試合を見て、雨の午後に自分自身を楽しまかどうか、我々はすべて、この平凡な球形のおもちゃに すべての中で最も楽しいのは、しかし、多くの力でゴムボールをバウンスし、それがすべての方向にcareen見ているかもしれません。 残念ながら、あなたはプラスチックや金属のボールとほぼ同じくらいの楽しみを持つことはできません。

それは、もちろん、ゴムボールをそんなに特別なものにするのは何ですか? ゴム製球はなぜ最終的な跳ねるおもちゃであるか。 バウンスに寄与する二つの要因があります;一つは、ボールが作られている材料の弾性であり、他は、それがバウンスされる力とその弾性との相互作用に関

ゴムの弾力性は何ですか?

弾性とは、材料が圧縮または伸張された後に元の形状に戻る準備/素早さを指します。 ゴムは、炭素の他の文字列にその長さに沿って異なる点に取り付けられた炭素の長いもつれた文字列で作られています。 このように、ゴムは非常に強い分子結合を有する。 ゴムの長い分子鎖は、それらを一緒に保持する化学結合の周りを物理的に回転させることができ、その結果、柔軟性が生じる。 これはゴムが壊れないで一時的に形を変形させるのを助けます。 分子鎖が架橋されているので、ゴムは変形の後で元の形に急速に戻ることができます。

出典:Smokefootによる"RubberSynNatural"-自身の作品。 CC BY-SA3.0via Commons-

出典:Smokefoot–自身の作品による”RubberSyn&Natural”。 Cc BY-SA3.0Via Commonsの下でライセンスされていますhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:RubberSyn%26Natural.png#/media/File:RubberSyn%26Natural.png

落下の物理学

物体が地面から持ち上げられて一定の高さに上昇するたびに、潜在的な重力エネルギーとして蓄積される物体の重量に対して作業が行 物体(この場合はゴムボール)が解放されて地面に落ちると、ボールに作用する重力はそれを加速させ、潜在的なエネルギーを運動エネルギーに変換します。 ボールが表面に衝突する直前に、すべてのポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変換されます。

分子レベルでは、ボールが地面または壁の表面に接触すると、ボールの分子ストランドは、地面によって加えられる上向きの力と相まって、それに作用する下方向の力によって圧縮または押しつぶされる。 ボールは円形から楕円形に形状を変更します。 球が形を変えると同時に、ゴムの異なった繊維を一緒に握る結束によって作り出される力はより大きくなります。

衝撃後の変化

衝撃を受けると、ボールは急激に停止しますが、依然として多量の運動エネルギーを持っています。 ボールに含まれるある程度のエネルギーは表面に吸収されますが、残りはどこかに行かなければならないので、弾性エネルギーとして保存されます。 再び分子レベルでは、鎖の下向きの力は減少し、結合によって加えられる力は増加し、その結果、鎖は元の形状を取り戻す。 ボールが完全に停止するまでには非常に短い時間がかかり、その後、ボールの弾性エネルギーが放出され、ボールが地面に力を作用させる。 上向きの方向(ニュートンの第三の法則)のボールに等しいと反対の力があり、それが跳ね返ることになります。 運動への伸縮性があるエネルギーの転換はそれを地面に対して上昇させます。 言い換えれば、それは空気中に戻って跳ね返ります!

プラスチックや金属のボールの場合、材料は同じ量の運動エネルギーを持っていますが、弾性ではありません。 球が打つ表面は影響にエネルギーのほとんどを吸収し、材料が非伸縮性があるので、それに上昇(跳ね上がり)する力の必須量を与える圧縮されないか、ま また、表面への運動エネルギーの伝達力がどこにも行くことがないので、壁は壁に凹みや穴につながります!

表面も重要です。 同じゴム製球がカーペットを離れて跳ねられれば、固体地面で跳ねられたときと同じ高さに上がりませんし、跳ねません。 ボールが休息するのにかかる時間は、カーペットの圧縮性のために長くなり、より多くの力がカーペットに伝達され、”跳ね返る”ための力が少なくなることを

弾力性の科学を知ったので、壁からいくつかのことをバウンスしてみて、何が起こるかを見てみてください!

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