¿Afecta el tamaño a cómo viaja una pelota?
Ya sea en el suelo o en el aire, una variedad de fuerzas contribuyen al movimiento de una pelota. Centrándose en las pelotas esféricas, como las que se usan en el golf, el béisbol y el baloncesto, su tamaño y masa ayudan a determinar cómo viajan. Además de tener un impacto en la velocidad y la trayectoria, el tamaño y la masa de las bolas también contribuyen a cómo las fuerzas externas los afectan. Cuando dos bolas del mismo diámetro están hechas de materiales de diferente densidad y masa, la bola con la mayor densidad de masa viajará más lejos si se proyecta con la misma cantidad de fuerza, o con la misma velocidad inicial.
Los amigos están jugando con una pelota en la playa. (Imagen: Medioimages / Photodisc / Photodisc / Getty Images)Densidad de masa
La física se refiere a pelotas como las que se usan en deportes competitivos como "cuerpos rígidos". Para cuerpos rígidos en movimiento, se aplican los principios del campo de la física llamado "dinámico". Entre los factores que ayudan a determinar cómo se mueve un cuerpo rígido, su masa por unidad de longitud, o densidad de masa, juega un papel vital tanto en el suelo como en el aire. Un objeto con alta densidad de masa resulta más difícil de mover y también más difícil de detener una vez que comienza a moverse.
Objetos en vuelo
La diferencia entre los softballs y los tiros utilizados en el lanzamiento de tiros proporciona un gran ejemplo de los efectos de la densidad de masa. Aunque ambos tienen aproximadamente el mismo diámetro, encontrará que la masa del golpe de heavy metal es mucho mayor que la de la pelota de softball. Como tal, el lanzamiento de tiro requiere una mayor cantidad de fuerza, o fuerza inicial, que lanzar una pelota de softball. Sin embargo, debido a la alta densidad de masa del disparo, las fuerzas como la fricción del aire y la fuerza de gravedad hacia abajo afectan su vuelo menos que la de una pelota blanda. En otras palabras, el tiro viajará más lejos que la pelota blanda, porque su masa lo hace menos vulnerable a la fricción del aire y la gravedad..
Objetos en el suelo
Mientras que la ley de inercia funciona de manera similar tanto en el aire como en el suelo, las fuerzas que ayudan a determinar cómo rueda una bola difieren ligeramente entre las dos. En el terreno nivelado, la gravedad y la fricción del aire no tienen un factor significativo en la forma en que rueda un objeto. En lugar de las fuerzas de la gravedad y la fricción del aire, la fricción de la superficie juega un papel importante en la determinación de cómo ruedan las bolas. Al igual que las bolas en vuelo, la fricción de la superficie impide el movimiento de las bolas con baja densidad de masa, como las pelotas de fútbol, más que aquellas con alta densidad de masa, como las bolas de boliche. En otras palabras, dado el mismo tamaño en términos de diámetro, la bola con la mayor masa rodará más lejos.
Fuerza inicial y movimiento
Debido a los diferentes efectos de las fuerzas externas, las bolas con alta densidad de masa viajarán más lejos y más rápido que aquellas con baja densidad de masa si pudieras lanzar ambas con una fuerza infinita. Aunque no puedes hacer esto, lanzar o rodar bolas de diferentes densidades de masa a la misma velocidad inicial obtiene el mismo efecto. Golpear una pelota de golf con más poder que una pelota de ping pong proporciona ilustración. Cuando lanzas ambos a la misma velocidad inicial, la pelota de golf se envía volando, mientras que la fricción del aire termina el vuelo de la pelota de ping pong poco después de que salga del tee..
Puedes ver efectos similares en el suelo. Si bien requeriría una mayor cantidad de fuerza para rodar ambos a la misma velocidad inicial, la mayor densidad de masa de una bola de boliche le daría un mayor impulso de rotación que una pelota de baloncesto enrollada. La superficie pronto reduciría la velocidad de la pelota de baloncesto y, finalmente, la detendría, mientras que la alta densidad de masa y la fuerza de rotación de la bola de boliche seguirán llevándola por una distancia más larga.
