¿Por qué una pelota de tenis rebota más alto en el piso de concreto?

¿Por qué una pelota de tenis rebota más alto en el piso de concreto?

A diferencia de … ¿qué … diamante, alfombra, arena, neopreno o tu almohada suave y suave?

Durante el proceso de un rebote, parte de la energía cinética de la pelota se transfiere a la superficie en la que rebota, y siempre es ligeramente “menos cinética” después del impacto.

Esa energía cinética generalmente se transfiere de la pelota a través de la energía del sonido, la energía térmica y la deformación (de la pelota y la superficie). [1]

Me voy a concentrar en la deformación, porque ahí es donde se pierde la mayor parte de la energía. La energía perdida a través del sonido y el calor es insignificante, por lo que no necesitamos analizar eso.

Un piso de concreto duro no se deforma mucho cuando entra en contacto con una pelota de tenis suave , por lo que la pelota no pierde mucha energía cinética, a diferencia de cuando la pelota rebota en una superficie inelástica como una alfombra o una almohada, que se deformará más que el concreto, después de que la pelota entre en contacto con ellos.

A escala microscópica, los hilos en la alfombra se reorganizarán, es decir, se “deformarán” por el impacto de la pelota, mientras que, en la almohada, la masa más gruesa de plumas / espuma / tela dentro de la almohada se deformará más visiblemente que la alfombra. , ya que tiene más variables de masa para tomar la peor parte de la energía cinética de la pelota.

Bola deformada sobre hormigón

Si argumenta que la bola misma se deforma más en el concreto que su almohada (como en la figura f ^) y, por lo tanto, la ecuación está completamente equilibrada, y que un rebote sobre la almohada debería ser teóricamente igual a un rebote -creto ya que la energía perdida por la deformación de la bola sobre el concreto es igual a la energía perdida por la deformación de la almohada, todo con bombon Newtoniano, eso es falso, ya que la energía perdida por la deformación de la bola sobre el concreto es insignificante en comparación con La energía perdida por la deformación de la almohada.

Es decir, aunque la bola en sí misma no se deformará tanto cuando entre en contacto con la almohada, siempre perderá más energía cinética deformando la almohada que al deformarse en el piso de concreto, dependiendo de la densidad de las plumas / espuma / tela en tu almohada.

Cuanto más densos son los componentes de la almohada → más energía se pierde al deformar esas densas masas → más bajo es el rebote de la pelota.

Todo el proceso se llama “amortiguación” en capas.

Es por eso que la pelota rebotará más alto en el concreto que la almohada.

Además, hay una pequeña cantidad de presión de aire hacia afuera en la bola (se presurizan durante la fabricación) que resistirá la deformación de las bolas y causará (insignificantemente) más rebote en la superficie dura.

Nunca hemos visto lo que sucedería en un piso de diamantes (el material más duro), porque nadie ha tenido tanto diamante a la vez para convertirlo en material de piso, pero creo que la bola sobre un piso de diamante sería rebotan más alto que el piso de bola sobre concreto, en base a la capacidad GOAT del diamante para resistir la deformación con sus enlaces tetraédricos.

En el tenis de élite, verás que la pelota rebota a la misma altura en pistas de tierra batida que en pistas duras cementadas. Esto se debe a que las superficies de piedra dura debajo de la arcilla son resistentes a la deformación (al igual que el cemento).

En los campos de hierba, las briznas de hierba y el suelo blando debajo de la hierba amortiguarán más la pelota y le darán un rebote más bajo entre los 3 tipos amplios de superficies de tenis.

Notas al pie

[1] La física de la hierba, arcilla y cemento

Asumiré que te refieres a otras superficies de canchas de tenis (y no planeas jugar sobre almohadas, lo siento Caleb). Las superficies clásicas de la cancha son de arcilla, hierba, alfombra y dura (generalmente significa concreto).

La razón por la cual la pelota rebota más alto en las canchas duras es en su mayor parte lo que Caleb describió, es decir, el intercambio de energía cinética entre la pelota y la cancha. Las canchas de arcilla / césped / alfombra más blandas absorben y disipan más energía de la pelota en el impacto que el concreto, dejando menos energía para que la pelota rebote en las superficies más suaves.

Al mismo tiempo, la cancha más dura no cede (deforma) tanto a la pelota, por lo que se produce más deformación en la pelota en sí misma: esta deformación de la pared de goma de la pelota de tenis y su presión de aire interna (en bolas presurizadas) absorbe la energía en el impacto y la libera en forma de energía cinética en el rebote ascendente.

La misma bola que golpea una superficie más suave de la misma manera tendrá menos energía para rebotar y, por lo tanto, rebotará más bajo.

Esta es la razón por la cual la ITF especifica que las pruebas de rebote de la pelota de tenis se realicen en una “superficie de concreto inflexible”. Puede esperar rebotes más bajos en arcilla, hierba o alfombra, aunque la arcilla a menudo puede dar rebotes altos donde a veces puede ser tan duro como el concreto.

No necesariamente. Los mejores tiros de giro rebotan más alto en las canchas de concha y arcilla porque hay más tracción. En superficies de concreto, los giros superiores se deslizan ligeramente y aceleran hacia adelante, no hacia arriba.