Duda en colisión

Question

Si una bola bajo la influencia de la gravedad cae en línea recta hacia abajo desde una altura de $h$, choca elásticamente con el suelo, en el instante de la colisión, lo que obliga a qué experiencia?

No debería el suelo ejerce una fuerza igual al peso de la pelota, la pelota de la misma? Entonces no las fuerzas se anulan?(ya que las únicas fuerzas sobre la pelota son su peso y la fuerza de la planta, que son iguales y Opuestas)

Sé que la mejor manera de encontrar la resultante de la velocidad, etc. Sería el uso de trabajo de la energía o de la cinemática, pero me gustaría conciliar aquellos con la fuerza de tratamiento

Answer 1

Hay una fuerza desde el piso sobre la pelota, por lo que la pelota experimenta una fuerza. No hay fuerza neta en el sistema de "bola más piso", que es donde las "fuerzas se cancelan".

Answer 2

El suelo proporciona una fuerza normal sobre la pelota. Que la fuerza es una restricción. Evita que la bola de continuar a la baja. Restricción de las fuerzas de ofrecer lo que la fuerza es necesaria para mantener la restricción. Por ejemplo: un libro sobre una mesa. Sin importar el peso del libro, la mesa es capaz de proporcionar exactamente el derecho de la fuerza para contrarrestar la gravedad. El mecanismo para la fuerza normal es la elasticidad de la mesa (o en el piso). Pensar en los átomos como las pelotas y los vínculos entre ellos como resortes. La capa superior de resortes se comprimen sólo lo suficiente para proporcionar la necesaria fuerza.

En el caso de el balón, la fuerza normal tiene que acelerar la bola en la dirección hacia arriba. Es decir, proporciona una fuerza mayor que el peso de la pelota.

¿Cómo los manantiales "saber" cuánto trabajo para ofrecer? Los resortes se comprimen por la acción de los KE de la pelota. Ausente pérdidas (elástica) todo eso KE se convierte en el PE de los manantiales, y luego regresó de nuevo a la pelota, por lo que rebota con la misma velocidad con la que golpea el suelo.

Answer 3

Si una bola bajo la influencia de la gravedad cae en línea recta hacia abajo desde una altura h, se choca elásticamente con el suelo, en el instante de la colisión, lo que obliga a qué experiencia?

Las fuerzas de impacto durante la corta duración de los eventos de colisión puede ser muy, muy alto. Los valores típicos son cientos o incluso miles de veces la fuerza de gravedad (Cruz, 1999).

No debería el suelo ejerce una fuerza igual al peso de la pelota, la pelota de la misma?

La fuerza de contacto tiene que ser mucho mayor que el peso de la pelota. El balón penetra en la superficie y continuar a una velocidad constante si la fuerza era sólo que el peso de la pelota. Que no es lo que ocurre. La bola de la velocidad de los cambios de abajo hacia arriba en un par de milisegundos o menos. Eso significa que hay un gran transitoria (de corta duración) de las fuerzas involucradas en la colisión.

Entonces no las fuerzas se anulan?

Tienes un malentendido de las fuerzas de Newton la segunda y tercera leyes. La fuerza en la segunda ley de Newton $\vec F = m \vec a$ es la fuerza neta que actúa sobre un objeto. El igual pero de sentido opuesto a las fuerzas de la tercera ley de Newton ley en dos objetos diferentes.

Referencia:
Barra de la Cruz, "El rebote de una pelota," Am. J. Phys. 67 (3), Marzo de 1999

Answer 4

El peso de la bola anula la fuerza de restricción ejercida por el piso.

Pero la pelota tiene cierto impulso debido a su velocidad que hace que la pelota rebote nuevamente.

Answer 5

Consideremos el caso idealizado de un punto de partículas con masa $m$, y dejar que el tiempo de colisión ser $t=0$ por la simplicidad. Elegimos hacia arriba (hacia abajo) como positivo (negativo) de la dirección, respectivamente. Deje que la velocidad antes y después de la colisión elástica ser

$$v_0~:=~\lim_{t\to 0^{+}} v(t)~=~ -\lim_{t\to 0^{-}} v(t)~>~0. $$

A continuación, la hora de los perfiles de la velocidad, la inercia, la aceleración y la fuerza son

$$v(t) ~=~-gt +v_0 ~{\rm sgn}(t) , \qquad p(t)~=~m~v(t), $$ $$a(t) ~=~-g +2v_0 ~\delta(t) , \qquad F(t)~=~m~a(t)~=~F_g+F_n(t), $$

respectivamente. En otras palabras, la fuerza de gravedad es

$$F_g~=~-mg,$$

mientras que la fuerza normal de la planta está dada por una función delta de Dirac

$$F_n(t)~=~ 2mv_0 ~\delta(t).$$

Nota, en particular, que las dos fuerzas se $F_g$ $F_n$ en ningún instante $t$ cancelar.