¿Qué determina si una bola de billar rebotará hacia atrás después de chocar con otra bola de billar?

No soy un jugador de billar experto, pero me he dado cuenta de que a veces, cuando la bola blanca golpea otra bola de billar, ruedan juntas; ya veces la bola blanca rebota. Y tengo una sensación muy, muy aproximada de que un golpe fuerte, agudo y parejo de la bola blanca tiende a hacer que rebote más, mientras que un golpe más lento o más angulado la hará rodar hacia adelante después de la colisión. ¿Alguien puede dar un análisis más riguroso de los fenómenos o señalarme un recurso para esto? Intenté buscar en Google pero no he visto nada que realmente parezca abordar esto por lo que puedo decir.

[Editar: después de una mayor contemplación, supongo que una pregunta más general es: en una colisión, ¿qué determina cuánto del impulso combinado del sistema se distribuye a las partes? Entonces, en autos que chocan, o bolas de billar, o un patinador sobre hielo que lanza una pelota de béisbol, ¿qué características del sistema determinan la cantidad de impulso impartido a cada componente?]

@John Rennie, pensé en topspin, y podría estar equivocado, pero ese no parece ser el efecto que está sucediendo aquí porque la pelota no gira de una manera extraña para el efecto que estoy describiendo aquí. Para decirlo de otra manera, ya sea que el taco regrese o no, en cualquier caso, si no choca con otra bola, solo viajará en línea recta.
Es solo el giro. Para hacer que la bola blanca siga a la bola que golpea, use el giro superior, y para hacer que la bola blanca se mueva hacia atrás, use el giro inferior.
Si hace esta pregunta sobre deportes, probablemente obtendrá la respuesta real (qué propiedades de la colisión dominan), en lugar de considerar qué propiedades pueden dominar en determinadas circunstancias ;-) Pero la versión corta de la respuesta es lo que dice John, top/backspin es el medio práctico para hacer esto. Sin embargo, el mecanismo es diferente de hacer que una pelota se mueva fuera de la superficie sola. Necesita menos retroceso para hacer rebotar la bola blanca en una bola objetivo que para invertirla en una mesa vacía.

Respuestas (3)

¡Efecto!

Esos tiros en los que la bola blanca "tira" hacia atrás después de golpear la bola objetivo implican retroceso. Sin retroceso, la bola blanca no puede cambiar de dirección.

Considere lo que sucede cuando la bola blanca no gira en absoluto cuando golpea la bola objetivo. La bola blanca se detendrá en seco si golpea la bola objetivo directamente. Piensa en la cuna de Newton. La bola blanca continuará moviéndose hacia adelante (pero en ángulo) si una bola blanca que no gira golpea la bola objetivo oblicuamente.

La bola blanca siempre se mueve hacia adelante después de golpear la bola objetivo si la bola blanca está rodando sin resbalar mientras golpea la bola objetivo. Una bola blanca rodante se detendrá inicialmente si golpea la bola objetivo directamente. Sin embargo, la bola blanca seguirá girando y este giro pronto hará que la bola blanca comience a moverse hacia adelante nuevamente. Cuando una bola blanca rodante golpea la bola objetivo oblicuamente, la colisión cambiará la dirección de la bola blanca y el giro acentuará el movimiento hacia adelante.

La única forma de combatir estos efectos es hacer que la bola blanca gire hacia atrás cuando golpea la bola objetivo. Una bola blanca que gira hacia atrás y golpea una bola objetivo directamente se detendrá inicialmente, pero ahora el giro hacia atrás hará que la bola blanca cambie de dirección.

Entonces, ¿cómo se puede hacer que la bola blanca tenga retroceso? La respuesta es simple: golpea la pelota por debajo del centro. Cuánto por debajo depende de la distancia a la bola objetivo. Esto es fácil si la bola objetivo está cerca de la bola blanca: golpea la bola blanca un poco por debajo del centro. Tendrás que golpear la bola blanca un poco más abajo del centro si la bola objetivo está más lejos. Cuando la bola objetivo está muy lejos (a lo largo de la mesa), es muy difícil que la bola blanca gire hacia atrás en el punto de colisión.

Tienes que tener cuidado con tu tiro y con qué distancia del centro golpeas la bola blanca. Golpea la bola blanca demasiado lejos del centro y escucharás un desagradable sonido de "tintineo". Acabas de equivocarte; la bola blanca no se moverá como lo planeaste. Y tal vez incluso has roto la mesa, ¡mal movimiento!

Si la bola objetivo está lejos, poner mucha potencia en el tiro también ayuda a mantener el giro mientras se desplaza por la mesa. Pero esto a menudo conduce a errores masivos si los jugadores aficionados lo intentan.
@Addem, si desea investigar más sobre golpear la bola blanca fuera del centro y mejorar su juego de billar, el término que está buscando es "inglés" (solo AmE). Ocasionalmente, se utilizan términos más específicos: "seguir" (giro hacia adelante), "dibujar" o "tornillo" (giro hacia atrás) y "lado" (giro lateral).

En primer lugar, si la colisión es elástica, la distribución de la cantidad de movimiento entre los componentes está completamente determinada por la conservación de la cantidad de movimiento y la energía.

Esta declaración es más obvia en el marco del centro de masa donde el momento total es cero y los dos objetos se mueven en direcciones opuestas. La conservación del impulso (el impulso total es cero) implica que también se están moviendo en direcciones opuestas después de la colisión y las proporciones de los impulsos son las mismas que antes de las colisiones. La conservación de la energía determina que la normalización absoluta de estos momentos finales también tiene que coincidir con los momentos iniciales.

Entonces, en el marco del centro de masa, ¡solo cambian los ángulos! En particular, una colisión directa de dos bolas idealizadas de la misma masa tiene un resultado claro: si describimos la situación desde el punto de vista de la mesa, la bola blanca se detiene y transmite toda la energía a la bola previamente estática que fue golpeada. Esta bola que golpeamos se está moviendo con la misma velocidad que antes pertenecía a la bola blanca.

Esto también soluciona prácticamente las colisiones de objetos que no giran sin fricción ni deformación. Los autos pueden estar cerca de esta idealización o no, dependiendo de la cantidad de daño interior.

Las desviaciones de las velocidades finales de las bolas con respecto a las velocidades únicas y calculables dependen de los efectos adicionales del momento angular, la fricción entre las dos bolas y la fricción entre las bolas y la mesa. Y sí, la fricción entre las bolas y el aire, que es responsable de algunos efectos más elegantes, no se discute aquí. En particular, si la pelota rueda hacia adelante, lo que suele ser el caso cuando la golpeas "lentamente" o "gradualmente", tenderá a conservar su momento angular y continuará rodando hacia adelante. la velocidad angular ω de la pelota obedecerá R ω = v donde v es la velocidad lineal de la pelota y R es su radio. Eso corresponde al movimiento de rodadura sin fricción del lado inferior de la pelota sobre la mesa.

Si la golpea bruscamente, es probable que la bola se mueva a cierta velocidad pero gire a una velocidad más baja que la necesaria para que ruede sobre la mesa sin fricción. No estoy diciendo que la pelota en realidad esté girando hacia atrás. En cambio, no gira en absoluto, por lo que nunca intentará revertir la dirección del movimiento, como observó.

Pero si la bola blanca no gira lo suficiente hacia adelante, es más probable que rebote. La razón es simple. A medida que la bola blanca A golpea la bola B previamente estática, la bola B comienza a moverse hacia adelante y también comienza a rodar hacia adelante debido a la fricción entre B y la mesa. Pero por la conservación del momento, B tiene que actuar sobre A que comienza a rodar hacia atrás (el punto en el que las dos bolas se encuentran se mueve hacia arriba, lo que tiene implicaciones "opuestas" para las dos bolas). Esta rotación hacia atrás de la bola blanca dura A tenderá a enviar a A en el movimiento hacia atrás también.

Todas estas consideraciones se vuelven mucho más complicadas cuando la colisión no es recta, cuando es izquierda-derecha-asimétrica.

Siento que todavía falta algo aquí, así que déjame preguntarte algo relacionado. Aquí hay dos problemas de física que podría imaginar, ambos con la misma configuración inicial: la bola A viaja hacia una bola B que está estacionaria en una superficie sin fricción que las sostiene a ambas. La masa de A es 1 kg y la masa de B es 2 kg. La bola A tiene una velocidad de 5 m/s dirigida directamente al centro de la bola B. Un problema podría especificar que la bola B se aleja de la colisión con una velocidad de 1 m/s y se le pide que resuelva la velocidad resultante de la bola A...
Otro problema con las mismas condiciones iniciales podría especificar que la pelota B viaja con una velocidad de 10 m/s como resultado de la colisión y luego se le pide que resuelva la velocidad de la pelota A. ¿Son posibles ambos escenarios o las condiciones iniciales fueron suficientes para determinar la velocidad de cada objeto después de la colisión, por lo que presumiblemente ambos eran problemas no físicos?

La dirección que tomará la pelota depende del momento angular. La velocidad con la que la pelota se mueve o rebota hacia atrás, pero el principal determinante es el efecto giratorio de la pelota entrante.

¿Qué determina si una bola de billar rebotará hacia atrás después de chocar con otra bola de billar?
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