por que uma bola de borracha salta para trás enquanto uma bola de ferro não?

Se entretido em uma tarde chuvosa por quicando a bola para fora da parede, ou assistir a um emocionante jogo de beisebol, todos nós temos sido divertir-se em inúmeras formas por esta banal esférica de brinquedo. O mais agradável de todos, no entanto, pode estar saltando uma bola de borracha com muita força e observando-a em todas as direções. Infelizmente, você não pode se divertir tanto com uma bola de plástico ou metal.

isso levanta a questão, é claro, o que torna uma bola de borracha tão especial? Por que as bolas de borracha são os melhores brinquedos saltitantes? Existem dois fatores que contribuem para a recuperação; um é a elasticidade do material do qual a bola é feita e o outro está relacionado à interação entre a força na qual ela é saltada e essa elasticidade.

O Que Torna A Borracha Elástica?Elasticidade refere-se à prontidão/rapidez com que um material retorna à sua forma original após ser comprimido ou esticado. A borracha é feita de longas cordas emaranhadas de carbono presas em diferentes pontos ao longo de seu comprimento a outras cordas de carbono. Como tal, a borracha tem ligações moleculares muito fortes. As longas cadeias moleculares da borracha podem girar fisicamente em torno das ligações químicas que as mantêm juntas, o que resulta na propriedade da flexibilidade. Isso ajuda a borracha a deformar momentaneamente sua forma sem quebrar. Como as cadeias moleculares são reticuladas, a borracha pode retornar rapidamente à sua forma original após a deformação.

fonte: “RubberSyn & Natural” por Smokefoot-próprio trabalho. Licenciado sob a CC BY-SA 3.0 via Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:RubberSyn%26Natural.png#/media/File:RubberSyn%26Natural.png

A Física de Queda

Sempre que um objeto é levantado do chão e elevado a uma certa altura, o trabalho é realizado contra o peso do objeto, que é armazenado como potencial gravitacional energia. Quando o objeto – neste caso, uma bola de borracha – é liberada e cai no chão, a força da gravidade que atua sobre a bola faz com que ela acelere, convertendo energia potencial em energia cinética. Pouco antes da bola colidir com a superfície, toda a energia potencial é convertida em energia cinética.

no nível molecular, quando a bola entra em contato com a superfície do solo ou parede, os fios moleculares da bola são comprimidos ou esmagados pela força descendente que atua sobre ela, juntamente com a força ascendente exercida pelo solo. A bola muda de forma de um círculo para um oval. À medida que a bola muda de forma, a força produzida pelas ligações, que mantêm os diferentes fios de borracha juntos, torna-se maior.

mudanças após o impacto

após o impacto, a bola chega a uma parada abrupta, mas ainda possui uma grande quantidade de energia cinética. Alguma quantidade de energia que a bola contém é absorvida pela superfície, mas o restante tem que ir a algum lugar, por isso é armazenado como energia elástica. Novamente no nível molecular, a força descendente nos fios diminui, enquanto a força exercida pelas ligações aumenta, o que resulta na recuperação dos fios de sua forma original. Demora muito pouco tempo para a bola parar completamente, após o que a energia elástica da bola é liberada e a bola exerce uma força no chão. Há uma força igual e oposta na bola na direção ascendente (Terceira Lei de Newton), o que a faz saltar. A conversão de energia elástica em cinética faz com que ela se levante contra o solo. Em outras palavras, ele salta de volta para o ar!

no caso de uma bola de plástico ou metal, o material não é elástico, embora tenha a mesma quantidade de energia cinética. A superfície que a bola atinge absorverá a maior parte da energia após o impacto e, como o material não é elástico, não será comprimido ou reformulado, o que lhe daria a quantidade necessária de força para subir (salto). Além disso, a transferência de energia cinética para a superfície da parede levará a um dente ou a um buraco na parede, já que a força não tem para onde ir!

a superfície também é importante. Se a mesma bola de borracha for saltada de um tapete, ela não subirá ou saltará para a mesma altura que quando saltada em solo sólido. O tempo que leva para que a bola vem para descansar é mais, devido à compressibilidade do tapete, o que significa que mais força é transferida para o tapete, deixando, assim, menos força para o “salto para trás”.

agora que você conhece a Ciência da elasticidade, tente saltar algumas coisas de suas paredes e ver o que acontece!