Beeinflusst der Luftdruck in einem Ball seine Masse?

  • Wenn wir beispielsweise bei einem Basketball den Innendruck erhöhen oder verringern, wirkt sich das auf das Gewicht oder die Masse des Balls aus?

  • Ich berechne die Energie, die verbraucht wird, wenn der Ball mit unterschiedlichen Innendrücken aufprallt. Ich verwende die Formel: Energie dissipiert = mg (h1-h2)
    sollte ich die Masse der Luft oder nur die Masse des Balls als Konstante in meinen Berechnungen berücksichtigen?

Antworten (2)

Da die Luft im Ball im Ball bleiben wird, ist die Masse des Balls und der darin enthaltenen Luft konstant und sollte für Ihre Masse verwendet werden, um den Verlust an potenzieller Gravitationsenergie zu berechnen.
Für einen ausgewachsenen Basketball mit einer Masse von ca 620 G wenn die Luft an war 15 C und bei dem empfohlenen Luftdruck von ca 1 1 2 Atmosphären dann ungefähr die Luftmasse in einem Basketball ist 13 G .
Alles, was Sie tun müssen, ist die Masse des Basketballs mit der Luft darin zu messen.

Es gibt noch einen weiteren Faktor, den Sie berücksichtigen sollten, und das ist die Arbeit, die durch den viskosen Widerstand des Basketballs geleistet wird.
Der viskose Widerstand = 1 2 C D A ρ v 2 hängt von der Stirnfläche des Basketballs ab A , die Dichte der Luft ρ , die Geschwindigkeit des Basketballs v und der Luftwiderstandsbeiwert C D was ungefähr gleich angenommen werden kann 0,5 in diesem Fall.
Was Sie entscheiden müssen, ist, ob die Kraft auf den Basketball mit dem Gewicht des Basketballs signifikant ist.
Wenn dies der Fall ist, müssen Sie dies in Ihren Berechnungen berücksichtigen, was nicht so einfach ist, da sich die Geschwindigkeit (und damit der viskose Luftwiderstand) ändert, wenn der Ball fällt und dann zurückprallt.

In Bezug auf den Luftwiderstand: Eine gute Faustregel ist, dass es signifikant ist, wenn die gesamte verdrängte Luftmasse mit der Masse des Objekts vergleichbar ist. Ihre berechnete Masse im Inneren beträgt etwa 2% der Gesamtmenge; Wenn Sie fünf Kugeldurchmesser bewegen, beträgt die Masse der verdrängten Luft etwa 10% der Gesamtmenge (sehr grobe Berechnung in meinem Kopf). Wenn Sie also eine ausreichende Höhe fallen lassen, scheint der Luftwiderstand nicht ignoriert werden zu können. Die Bewegungsgleichung für quadratischen Widerstand hat einen geschlossenen Former, sodass Sie die verbrauchte Energie tatsächlich berechnen können. Google "quadratisches Ziehen" und finde den Hyperphysik-Link.

Wenn man die Luft in die Masse des Balls mit einbezieht, dann gilt: Je mehr Luft, desto mehr Ballmasse. Eine Erhöhung des Luftdrucks erhöht sicherlich die im Ball enthaltene Luftmenge und würde daher die Ballmasse erhöhen. Luft hat bei einem Atmosphärendruck eine Masse von ca 1.2   k G   M 3 . Es steigt ziemlich linear an, wenn der Druck steigt. Das heißt, wenn Sie den Druck verdoppeln, verdoppelt sich die Masse (bis der Druck so hoch ist, gibt es andere Veränderungen in der Luft). Vergessen Sie auch nicht, dass beim Komprimieren von Luft diese erwärmt wird. Sie müssten sich also entscheiden, ob Sie es so messen oder warten möchten, bis es abgekühlt ist.

Es hängt davon ab, ob der Druck zunimmt, weil Sie den Ball aufpumpen oder weil der Ball heißer wird.