Einführung

Wir können den Luftwiderstand nur ignorieren, wenn die Widerstandskraft im Vergleich zum Gewicht des Balls sehr gering ist. In diesem Experiment werden wir die Widerstandskraft nur dann als signifikant betrachten, wenn sie über 10% des Gewichts des Balls liegt. Wenn also das Gewicht des Balls 100 N beträgt und die Widerstandskraft 10 N oder mehr beträgt, ist der Luftwiderstand erheblich, andernfalls nicht.

Physikformel für Luftwiderstand

Unter der Annahme, dass die Geschwindigkeiten sehr hoch sind, können wir die v ^ 2-Abhängigkeit verwenden. Da alle Kugeln kugelförmig sind, können wir in der Formel für den Luftwiderstand ungefähr C = 0,4 annehmen.

F = 0,5 * C * p * A * v ^ 2

Wir haben C = Luftwiderstandsbeiwert = 0,4 und verwendet

p = Luftdichte = 1,29 kg / m 3.

Diese Widerstandskraft beträgt nun mindestens 10% des Gewichts W = mg. Das gibt uns

0,1 * W = 0,5 * C * p * A * v ^ 2

Auch Querschnittsfläche = A = 4/3 * pi * (d / 2) ^ 3

wobei d = Durchmesser der Kugel.

Daraus können wir das schreiben Physikgleichung für Geschwindigkeit wie nachstehend.

V = Quadratwurzel (W / 2 * d ^ 2) (ungefähr)

Unter Verwendung der obigen Gleichung wird die Geschwindigkeit von:

  • Basketball 25,6 Meilen pro Stunde,
  • Golfball 23,3 Meilen pro Stunde,
  • Tennisball 18,1 Meilen pro Stunde,
  • Volleyball 3,9 Meilen pro Stunde und
  • Fußball 12,5 Meilen pro Stunde.

Durchschnittliche Höchstgeschwindigkeit der Bälle in einem tatsächlichen Spiel

Die durchschnittliche Höchstgeschwindigkeit der Bälle in ihrem jeweiligen Spiel ist wie folgt:

  • Baseball 160 km / h
  • Golfball 230 km / h
  • Tennisball 230 km / h
  • Volleyball 160 km / h
  • Fußball 180 km / h

Die Werte der Geschwindigkeiten, bei denen der Luftwiderstand (gemäß unseren Daten) signifikant wird, liegen weit unter diesen Werten. In all diesen Sportarten ist die Luftwiderstandskraft ziemlich bedeutend und wir können sie nicht ignorieren.

Wir sehen, dass diese Geschwindigkeiten im Vergleich zu den Geschwindigkeiten, die wir während des Spiels treffen, gering sind.

Daher können wir den Luftwiderstand bei keiner dieser Sportarten ignorieren.

Fazit

In diesem Experiment haben wir gelernt, warum der Luftwiderstand bei den meisten Ballsportarten, die wir normalerweise spielen, so wichtig ist. Mehr Luftwiderstand bedeutet eine kompliziertere Flugbahn des Balls. Eine kompliziertere Flugbahn des Balls macht diese Sportarten attraktiver.

Wir haben gesehen, dass die Geschwindigkeit, mit der der Luftwiderstand signifikant wird, im Vergleich zur mittleren Höchstgeschwindigkeit, mit der diese Ballsportarten normalerweise gespielt werden, sehr gering ist.

Wir haben gelernt, wie man die Widerstandsgleichung verwendet, wenn die Geschwindigkeiten hoch sind. Bei niedrigen Geschwindigkeiten können wir die v ^ 1-Abhängigkeit des Luftwiderstands verwenden, bei hohen Geschwindigkeiten müssen wir jedoch nur die v ^ 2-Abhängigkeit verwenden. Die v ^ 1-Abhängigkeit ist dieselbe wie das Stokes-Gesetz.

Mit den Konzepten der Physik haben wir schließlich bewiesen, dass der Luftwiderstand in den meisten Ballsportarten sehr wichtig ist.

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