Почему высота влияет на эффективность отказов? - физиков.нет
Купить гитару в Москве
2 голосов
/

Недавно я провел эксперимент, в котором бросал теннисные мячи с разной высоты и записывал их высоту отскока. Очевидно, чем выше падение, тем выше высота отскока. Однако чем выше падение, тем меньше становится эффективность отскока. Например, падение с 50 см имело отскок 38 см, тогда как падение с 200 см имело откат 102 см. То есть отношение становится меньше с более высокими снижениями.

Почему это так?

Это как-то связано с сопротивлением воздуха? Теоретически, не должен ли шар иметь одинаковую эффективность отскока независимо от высоты?

Ответы [ 2 ]

0 голосов
/

Это как-то связано с сопротивлением воздуха?

Существует небольшой эффект для этих малых скоростей, но это, вероятно, не то, что вы видите. Конечная скорость теннисного мяча составляет около 30 м / с. В нижней части вашего 200-сантиметрового падения мяч движется чуть больше 1/5 конечной скорости. Так как сопротивление пропорционально квадрату скорости, это небольшой эффект. Если бы вы сбрасывали мяч с расстояния 100 метров против километра, сопротивление было бы большим эффектом. Мяч отскочил бы примерно на такую ​​же высоту для этих больших высот.

Теоретически, разве мяч не должен иметь одинаковую эффективность отскока независимо от высоты?

В теории сферических коров (канонический пример чрезмерно упрощенной физической модели), да. На практике нет. Коэффициент восстановления зависит от скорости. Перетаскивание является лишь одним из факторов, почему это так. Мяч претерпевает довольно значительные и нелинейные искажения во время отскока.

Вы измерили отскок 102 см для 200 см капли. Это означает, что ваш мяч не является законным. Легальный теннисный мяч должен иметь отскок от твердой поверхности от 138 до 151 см при падении с высоты 254 см в тщательно контролируемых условиях лаборатории. Ваш мяч слишком потерян, поэтому возможно, что то, что вы измерили, является правильным (для этого шара).

Есть много способов, которыми физический эксперимент может пойти не так. Вы делали несколько измерений? Использовали ли вы одинаковые условия (например, одинаковый шар, одинаковую температуру шарика и воздуха, одинаковую относительную влажность) для каждого испытания на падение? Ваш механизм выпуска вводит смещение? Ваше измерение отскока вводит смещение? Решение проблем, которые могут привести к ошибкам в эксперименте, очень важно при проведении физических экспериментов.

0 голосов
/

Когда мяч подпрыгивает, он деформируется в точке контакта, чтобы стать сжатая пружина, имеющая почти всю кинетическую энергию преобразуется в сжатие пружины по мере снижения скорости в ноль. Это тогда вынуждено вверх из-за упругости материал мяча.

Эффективность отскока зависит от того, насколько сильно мяч деформируется; толстый резиновый шарик может потерять больше энергии для внутреннего нагрева если он деформируется до полушария, хотя быть очень живым когда низкоскоростной удар создает небольшую вмятину.

Кроме того, некоторые шаровые структуры могут включать вязкие или вязкоупругие материалы (которые имеют разные механические константы при разных скорости деформации). Быстрое воздействие предполагает высокую скорость деформации, но восстановление может быть медленным по сравнению. Такие материалы не делать хорошие игрушки, но отлично подходят для шумопоглощения.

Одним из способов определения твердости стали является отскок закаленной шарик против образца: самая твердая сталь делает меньше всего поглощающего энергию деформации, поэтому возвращает мяч выше, чем более мягкий металл.

В случае теннисного мяча, помните, что длинная капля создает больше потери, связанные с воздушной скоростью, чем короткие; есть больше, чем отскок Эффективность использования энергии в этой экспериментальной установке.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...