无论是在地面上还是在空中,各种各样的力都会导致球的运动。 专注于球形球-例如高尔夫球,棒球和篮球中使用的球形球-球的大小和质量有助于确定球的行进方式。 球的大小和质量除了会影响速度和轨迹外,还会影响外力对其的影响。 当两个直径相同的球由密度和质量不同的材料制成时,如果以相同的力或相同的初始速度投射,质量密度较大的球将走得更远。
大众密度
物理将诸如在竞技运动中使用的球称为“刚体”。 对于运动中的刚体,适用于物理学领域称为“动态”的原理。 在有助于确定刚体如何运动的因素中,单位长度的质量或质量密度在地面和空气中都起着至关重要的作用。 具有高质量密度的物体被证明更难以移动,并且一旦移动就更难以停止。
飞行中的物体
垒球与铅球中使用的铅球之间的差异为质量密度的影响提供了一个很好的例子。 尽管两者的直径大致相等,但您会发现重金属的发射质量远高于垒球。 这样,铅球比投垒球需要更多的力量或初始力量。 但是,由于击球的高密度,因此诸如空气摩擦和重力的下拉之类的作用力对击球的影响要小于垒球。 换句话说,铅球比垒球传播得更远,因为铅球的质量使其不易受到空气摩擦和重力的影响。
地面上的物体
尽管惯性定律在空中和地面上都以类似的方式起作用,但有助于确定球如何滚动的力在两者之间略有不同。 在水平地面上,重力和空气摩擦不会明显影响物体的滚动方式。 代替重力和空气摩擦力,表面摩擦力在确定球如何滚动方面起着重要作用。 与飞行中的球类似,表面摩擦会阻碍诸如足球之类的低密度球的运动,而与诸如保龄球之类的具有高密度的球相比,运动会更加阻碍运动。 换句话说,给定直径相等的大小,质量较大的球将滚动得更远。
初始力和运动
由于外力的影响不同,如果您可以同时施加无限大的力,则高密度球比低密度球的运动更快,更远。 尽管您无法做到这一点,但以相同的初始速度投掷或滚动不同质量密度的球会获得相同的效果。 提供比乒乓球更大的力量击打高尔夫球的例证。 当您以相同的初始速度发射两个球时,高尔夫球将飞腾起来,而空气摩擦则在离开发球台后不久结束了乒乓球的飞行。
您可以在地面上看到类似的效果。 尽管要以相同的初始速度滚动两个球都需要更大的力,但保龄球的较高的质量密度将使其比旋转的篮球具有更大的旋转动量。 Surface很快会减慢篮球的速度,最终使篮球停下来,而保龄球的高密度和旋转力将继续使篮球保持更长的距离。