¿Por qué una pelota cambia de dirección si se deja caer mientras gira?

si toma una pelota y le da un giro con el eje aproximadamente perpendicular al piso, entonces la dirección en la que gira se invertirá después de que rebote. Tengo ideas, pero no estoy completamente seguro de por qué.

¿Cuáles son tus ideas? La respuesta dependerá un poco de la naturaleza de la pelota y el suelo.
Bueno, mi suposición es que la pelota se deforma en el punto de contacto en una especie de torsión, por lo que intenta volver a ser como antes, pero debido a la inercia va más allá y da como resultado un cambio de dirección.
Suena bien para mí. Es importante tener en cuenta que el par, que se requiere para cambiar el momento angular de la pelota, debería ejercerse sobre un área en este caso, por lo que la pelota tendría que estar suficientemente "aplastada" durante el tiempo de impacto. También necesitaría una cantidad suficiente de fricción. La inversión no se produciría en el límite de baja fricción o bola muy rígida.
Una respuesta adecuada daría mejores condiciones cuantitativas, pero sospecho que un experimento realizado con una pelota de baloncesto sobre hielo resbaladizo y una pelota de ping pong en un piso regular demostraría la diferencia de comportamiento anterior.
ya se que no funciona con todas las bolas y superficies, deberia haber especificado
para ver el efecto más claramente, necesita una pelota con un alto coeficiente de fricción con la superficie del piso y un alto coeficiente de restitución (esta es una medida de la cantidad de energía puesta en la pelota al aplastarla o torcerla). hacia arriba por la pelota mientras se deshace o se desenrosca). A fines de la década de 1960, se podía comprar una pelota de juguete llamada Superball que tenía ambas características y podía usarse para ilustrar todo tipo de física interesante por la forma en que giraba y rebotaba.

Respuestas (1)

Para tratar este problema en 2D, supongamos un cilindro con una superficie rugosa perfecta, densidad uniforme y elasticidad perfecta. Suponga además que está girando con una velocidad inicial ω (suponga que el eje es paralelo a la superficie de impacto) y se deja caer sin velocidad horizontal.

Tras el impacto, habrá un intervalo de tiempo Δ t durante el cual el punto de contacto no puede moverse (debido a la superficie perfectamente rugosa), pero dado que la pelota tiene un momento angular inicial, necesitamos alguna forma de resolver esta contradicción.

Debido a la elasticidad y densidad finitas, la información de que el cilindro ha hecho contacto con la superficie viaja a través del cilindro a una velocidad finita: en otras palabras, habrá partes del cilindro que todavía se están moviendo después del impacto inicial, porque el elástico la onda aún no ha alcanzado todo el camino a través del cilindro. Intento ilustrar eso aquí:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Después de que la pelota hace contacto en el punto P, una región en expansión deja de moverse: esto se indica con el área gris en el tercer diagrama, y ​​la región marcada con E corresponde a la extensión, mientras que la región marcada con C corresponde a la compresión. De esta manera, la energía elástica rotacional se almacena en la pelota durante el impacto.

Una vez que la región gris llega a la parte superior de la pelota, cada parte de la pelota "sabe" sobre el impacto y ha alcanzado la compresión máxima (por supuesto, la parte superior de la pelota también continúa moviéndose hacia abajo hasta este momento).

Ahora que la pelota ha dejado de moverse, solo hay fuerzas elásticas que empujan la pelota lejos de la superficie, y todas estas fuerzas elásticas todavía están allí. Dado que la bola ha dejado de girar por completo en este punto, el momento angular es cero; pero continúa habiendo una fuerza horizontal en el punto P cuando la pelota comienza a "desenrollarse". Esto significa que el momento angular total impartido por la superficie será mayor que el momento angular inicial y el giro se invertirá.

Buena explicación, sobre todo la ilustración. Pero el OP pidió un eje de giro perpendicular al piso. La misma idea básica, pero un poco más difícil de ilustrar. :)
@Mike ah - Me perdí eso. Se aplica el mismo principio: se "enrolla" hasta que toda la bola está estacionaria, luego "se desenrolla" nuevamente; todo el tiempo, el piso continúa aplicando torsión a la pelota. Es posible que deba reescribir completamente esta respuesta ... tendré que esperar hasta esta noche.
¿Por qué una pelota cambia de dirección si se deja caer mientras gira?
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