Sia a terra che in aria, una varietà di forze contribuisce al movimento di una palla. Concentrandosi su palle sferiche - come quelle utilizzate nel golf, nel baseball e nel basket - le loro dimensioni e massa aiutano a determinare il modo in cui viaggiano. Oltre ad avere un impatto sulla velocità e sulla traiettoria, le dimensioni e la massa delle sfere contribuiscono anche al modo in cui le forze esterne le influenzano. Quando due sfere dello stesso diametro sono realizzate con materiali di diversa densità e massa, la sfera con maggiore densità di massa viaggerà più lontano se proiettata con la stessa quantità di forza o alla stessa velocità iniziale.
Densità di massa
La fisica si riferisce a palle come quelle utilizzate negli sport agonistici come "corpi rigidi". Per i corpi rigidi in movimento, si applicano i principi del campo fisico chiamato "dinamico". Tra i fattori che aiutano a determinare come si muove un corpo rigido, la sua massa per unità di lunghezza o densità di massa, svolge un ruolo vitale sia a terra che in aria. Un oggetto ad alta densità di massa risulta più difficile da spostare e anche più difficile da arrestare una volta che inizia a muoversi.
Oggetti in volo
La differenza tra softball e tiri usati nella messa a segno fornisce un ottimo esempio degli effetti della densità di massa. Sebbene entrambi abbiano un diametro approssimativamente uguale, la massa del metallo pesante è molto più alta di quella del softball. Pertanto, il tiro a segno richiede una maggiore forza, o forza iniziale, rispetto al lancio di un softball. A causa dell'elevata densità di massa del tiro, tuttavia, forze come l'attrito dell'aria e l'attrazione verso il basso della gravità influiscono sul suo volo meno di quello di una palla da softball. In altre parole, il tiro viaggerà più lontano del softball, perché la sua massa lo rende meno vulnerabile all'attrito dell'aria e alla gravità.
Oggetti a terra
Mentre la legge di inerzia funziona in modo simile sia sull'aria che sul terreno, le forze che aiutano a determinare in che modo una palla rotola differisce leggermente tra i due. Su un terreno piano, la gravità e l'attrito dell'aria non incidono in modo significativo sul modo in cui un oggetto rotola. Al posto delle forze di gravità e dell'attrito dell'aria, l'attrito superficiale gioca un ruolo importante nel determinare il modo in cui le sfere rotolano. Simile alle palline in volo, l'attrito superficiale impedisce il movimento delle palline a bassa densità di massa, come i palloni da calcio, più di quanto non facciano quelle con alta densità di massa, come le palle da bowling. In altre parole, date le stesse dimensioni in termini di diametro, la palla con la massa maggiore rotolerà più lontano.
Forza e moto iniziali
A causa dei diversi effetti delle forze esterne, le sfere con un'alta densità di massa viaggerebbero più lontano e più velocemente di quelle con una bassa densità di massa se potessi lanciare entrambe con una quantità infinita di forza. Sebbene non sia possibile farlo, lanciare o rotolare palline di diversa densità di massa alla stessa velocità iniziale ottiene lo stesso effetto. Colpire una pallina da golf con più potenza di una pallina da ping pong fornisce illustrazione. Quando si lanciano entrambi alla stessa velocità iniziale, la pallina da golf viene lanciata in volo alto, mentre l'attrito dell'aria termina il volo della pallina da ping pong poco dopo che ha lasciato il tee.
Puoi vedere effetti simili sul terreno. Mentre richiederebbe una maggiore quantità di forza per rotolare entrambi alla stessa velocità iniziale, la maggiore densità di massa di una palla da bowling darebbe un maggiore momento di rotazione rispetto a un pallone da basket arrotolato. La superficie rallenterebbe presto il basket, fermandolo alla fine mentre l'elevata densità di massa e la forza di rotazione della palla da bowling continueranno a trasportarlo per una distanza più lunga.
