Ob am Boden oder in der Luft, eine Vielzahl von Kräften trägt zur Bewegung eines Balls bei. Wenn Sie sich auf kugelförmige Bälle konzentrieren, wie sie beispielsweise in Golf, Baseball und Basketball verwendet werden, bestimmen Größe und Masse, wie sie sich bewegen. Größe und Masse der Kugeln wirken sich nicht nur auf Geschwindigkeit und Flugbahn aus, sondern tragen auch dazu bei, wie sich äußere Kräfte auf sie auswirken. Wenn zwei Kugeln mit demselben Durchmesser aus Materialien unterschiedlicher Dichte und Masse bestehen, bewegt sich die Kugel mit der größeren Massendichte weiter, wenn sie mit derselben Kraft oder mit derselben Anfangsgeschwindigkeit projiziert wird.
Massendichte
Physik bezeichnet Bälle, wie sie im Leistungssport verwendet werden, als "starre Körper". Für starre Körper in Bewegung gelten die Prinzipien des Physikfeldes "dynamisch". Unter den Faktoren, die bestimmen, wie sich ein starrer Körper bewegt, spielt seine Masse pro Längeneinheit oder Massendichte sowohl am Boden als auch in der Luft eine entscheidende Rolle. Ein Objekt mit hoher Massendichte ist schwieriger zu bewegen und auch schwieriger anzuhalten, sobald es sich zu bewegen beginnt.
Objekte im Flug
Der Unterschied zwischen Softballs und den beim Kugelstoßen verwendeten Schlägen ist ein gutes Beispiel für die Auswirkungen der Massendichte. Obwohl beide ungefähr den gleichen Durchmesser haben, ist die Masse des Schwermetallschusses viel höher als die des Softballs. Daher erfordert das Kugelstoßen eine größere Kraft oder Anfangskraft als das Werfen eines Softballs. Aufgrund der hohen Massendichte des Schusses wirken sich Kräfte wie Luftreibung und die Schwerkraft nach unten jedoch weniger auf den Flug aus als auf einen Softball. Mit anderen Worten, der Schuss bewegt sich weiter als der Softball, da er aufgrund seiner Masse weniger anfällig für Luftreibung und Schwerkraft ist.
Objekte auf dem Boden
Während das Trägheitsgesetz sowohl in der Luft als auch am Boden auf ähnliche Weise wirkt, unterscheiden sich die Kräfte, die dazu beitragen, zu bestimmen, wie eine Kugel rollt, geringfügig zwischen den beiden. Auf ebenem Boden spielen Schwerkraft und Luftreibung keine wesentliche Rolle beim Rollen eines Objekts. Anstelle der Schwerkraft und der Luftreibung spielt die Oberflächenreibung eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Rollens von Kugeln. Ähnlich wie bei Bällen im Flug behindert die Oberflächenreibung die Bewegung von Bällen mit geringer Massendichte, wie z. B. Fußbällen, stärker als bei Bällen mit hoher Massendichte, wie z. B. Bowlingkugeln. Mit anderen Worten, bei gleicher Größe in Bezug auf den Durchmesser rollt die Kugel mit der größeren Masse weiter.
Anfangskraft und Bewegung
Aufgrund der unterschiedlichen Auswirkungen äußerer Kräfte würden sich Kugeln mit hoher Massendichte weiter und schneller bewegen als Kugeln mit niedriger Massendichte, wenn Sie beide mit unendlich viel Kraft abschießen könnten. Obwohl Sie dies nicht tun können, erzielt das Werfen oder Rollen von Bällen mit unterschiedlichen Massendichten bei gleicher Anfangsgeschwindigkeit den gleichen Effekt. Das Schlagen eines Golfballs mit mehr Kraft als ein Tischtennisball veranschaulicht dies. Wenn Sie beide mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit starten, wird der Golfball in die Höhe geschossen, während die Luftreibung den Flug des Tischtennisballs kurz nach dem Verlassen des Abschlags beendet.
Sie können ähnliche Effekte am Boden sehen. Während es eine größere Kraft erfordern würde, um beide mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit zu rollen, würde die höhere Massendichte einer Bowlingkugel ihr einen größeren Drehimpuls verleihen als einem gerollten Basketball. Die Oberfläche würde den Basketball bald verlangsamen und ihn schließlich stoppen, während die hohe Massendichte und Rotationskraft der Bowlingkugel ihn über eine längere Strecke weiter tragen wird.
