Da beim Abprallen das Objekt elastisch sein muss - kurz nachdem es sich verformt hat - sollte seine Form zu der Form zurückkehren, die es vor der Verformung hatte.

Damit ein Objekt ^{1 sup> abprallt, lautet die Reihenfolge der Ereignisse wie folgt:}

1. Das Objekt wird die Oberfläche berühren und eine kinetische Energie $ E $
haben
2. Das Objekt verformt sich ( zerbricht nicht, bricht nicht, explodiert nicht, fängt kein Feuer usw. ) und seine kinetische Energie wandelt sich in innere Energie um.
3. Es gibt keinen (oder unbedeutenden) Verlust an neu gewonnener innerer Energie, d. h. kein (oder wenig) Teil davon wird als Wärme, Vibration usw. abgeführt (ich vermute, es könnte eine andere Form der Ableitung geben ...)
ol>

Wenn alle oben genannten Schritte ausgeführt wurden, muss sich das Objekt "entformen" - die innere Energie, die durch Verformung gewonnen wird und in Schritt 3 nicht verloren geht, wandelt sich wieder in kinetische Energie um. Jetzt hat es seine kinetische Energie zurück und hat somit die Geschwindigkeit, wieder zu steigen.

Um zu springen, muss ein Objekt alle oben genannten Schritte "bestehen".

Mit anderen Worten, , die Objekte springen, wenn es eine Verformung gibt und sie elastisch sind, nicht plastisch oder viskos und den größten Teil des elastischen Potentials Energie wird in die Beschleunigung des gesamten Objekts in die entgegengesetzte Richtung umgewandelt.

Betrachten wir drei verschiedene Objekte - einen Gummiball, einen Plastilinball und ein Buch - und sehen Sie, wie sie sich verhalten.



Nun, jeder von ihnen kann den ersten Schritt bestehen, da er die Geschwindigkeit hat. Jetzt werden sie auf den Boden fallen.



Kugeln bestehen den zweiten Schritt, sie verformen sich in unterschiedlichem Maße. Ein Buch springt in erster Linie nicht, weil seine Form andere Arten der Energieausbreitung begünstigt - Dissipation durch Vibration. Somit ist das Buch kein Anwärter mehr.

Was ist mit der dritte Schritt? Die Plastilinkugel versagt - ihre gewonnene innere Energie ging größtenteils verloren, weil sie in Wärmeenergie umgewandelt wurde.

Von drei Objekten wird also nur der Gummiball abprallen.

^{Als zusätzliches Beispiel könnten Sie die dritte Stahlkugel betrachten (hier nicht zeichnen :).Es würde sich sicherlich weniger verformen als der Gummiball, würde aber trotzdem ziemlich gut abprallen. 2 sup>}



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1 sup> - Bei dieser Antwort handelt es sich um ein System, bei dem sich die Oberfläche des Bodens nicht selbst verformt.Wenn sich anstelle des Bodens ein Trampolin befindet und ein Gegenstand nicht daran haftet, sobald er darauf fällt, springt er zurück.Wenn Sand anstelle einer harten Oberfläche vorhanden ist, verhält sich jedes in Sand fallende Objekt wie ein Objekt, das auf die harte Oberfläche fällt und den dritten Schritt

nicht besteht

2 sup> - Siehe " Klärung der tatsächlichen Definition der Elastizität. Ist Stahl wirklich elastischer als Gummi?"

Das fallende Objekt hat kinetische Energie. Diese Energie wird beim Aufprall irgendwohin gehen. Wo? Das hängt von den kollidierenden Objekten ab (ja, es hängt sowohl vom fallenden Objekt als auch von der Landefläche ab).

Manchmal verformt sich das Objekt - werfen Sie eine Tonkugel gegen die Wand! Der größte Teil der Energie wird für die Verformung des Objekts aufgewendet und somit in Wärmeenergie umgewandelt. Einige Objekte zerbrechen sogar.

In anderen Fällen kann sich der Boden (oder der Tisch oder eine andere Oberfläche) verformen. Deshalb springt nichts auf ein Kissen. Das ist der Grund, warum leichtere Dinge, die gerne die Verformung (Gummiball) aufnehmen, auf dem Boden abprallen, ein Stein jedoch nicht (die Energie wird den Boden beschädigen).

Aber manchmal verformen sich die Objekte (oder eines von ihnen) auf eine Weise ( elastische Verformung genannt), die die Energie auf wiederverwendbare Weise speichert (wir nennen das potentielle Energie em) >). Betrachten Sie es als eine Quelle. Es ändert seine Form und speichert diese Energie in der neuen Form, aber danach gewinnt es (möglicherweise nur teilweise) die vorherige Form zurück und gibt die gespeicherte Energie als kinetische Energie zurück. So springt das Objekt - die Energie wurde bei Verformungen gespeichert und wird zurückgegeben. Es kann der "Boden" sein, der dies tut (das Trampolin-Beispiel), oder es kann das Objekt sein (wie ein Gummiball).

Manchmal ist die Verformung für das bloße Auge unsichtbar - Billardkugeln scheinen sich nicht zu verformen, aber sie prallen gut gegeneinander, da sie fast nur eine elastische Verformung erfahren. Wenn Sie jedoch einen auf den Boden fallen lassen, wird er nicht so stark abprallen: Er wird den Boden wahrscheinlich plastisch verformen.

Zusätzlich zu den hervorragenden Antworten von Nicael und Dzuris hielt ich es für sinnvoll, näher darauf einzugehen, warum einige elastische Objekte nicht an einer Stelle abprallen, an der Gummibälle eingesetzt werden. Beachten Sie, dass alle Überlegungen hier ziemlich symmetrisch sind: Sie können häufig "Boden" und "Ball" austauschen oder zwei Bälle in Betracht ziehen. Welches in Gefahr ist, plastisch verformt zu werden, ist austauschbar; beide müssen ausschließlich elastisch verformt werden

Ein gutes Beispiel sind Stahlkugeln. Das Betrachten von Newtons Wiege macht deutlich, dass Stahl - etwas kontraintuitiv - elastisch ist; Bei jedem Sprung geht sehr wenig Energie verloren. Nichtsdestotrotz springen Stahlkugeln nicht gut an Stellen, an denen Superbälle oder Tischtennisbälle vorhanden sind, beispielsweise auf Asphalt oder auf dem Hartholzboden Ihres Wohnzimmers.

Der Grund dafür ist, dass der "Elastizitätskoeffizient" von Stahl sehr hoch ist, was bedeutet, dass Sie viel Kraft benötigen, um ihn elastisch zu verformen. Lange bevor die Kraft erreicht ist, die den Stahl erheblich verformen würde, haben Sie eine bleibende Delle im Hartholz oder auf dem Asphalt: Die Energie des Balls wurde verwendet, um den Boden zu beschädigen, anstatt den Ball elastisch zusammenzudrücken. Es ist wichtig, dass eine massive Stahlkugel schwer ist und die hohen Kräfte erzeugt, die den Boden beschädigen. Ich würde denken (obwohl ich es noch nie versucht habe), dass eine massive Aluminiumkugel von Oberflächen wie Beton abprallen würde, wo eine Stahlkugel dies nicht tun würde, nur weil die erzeugten Kräfte den Boden nicht so stark beschädigen.

Im Allgemeinen springt eine Kugel, wenn das Material elastisch ist und wenn die auf die Bodenoberfläche wirkenden Kräfte kleiner bleiben als erforderlich, um den Boden plastisch zu verformen - d. h. zu beschädigen. Dies wird durch folgende Faktoren beeinflusst (zusätzlich zu einer elastischen Kugel):

• A niedriger Elastizitätskoeffizient des Balls (d. h. ein "weicher" Ball), wodurch die Aufprallfläche vergrößert und damit die Kraft pro Fläche auf dem Boden verringert wird.

• A mit niedriger Dichte (ein Ping-Pong-Ball prallt von vielen Oberflächen ab, auf denen selbst ein Superball nicht abprallt), was wiederum zu geringeren Gesamtaufprallkräften führt.

• A harte Bodenoberfläche, hart genug, um den Aufprallkräften standzuhalten: Eine kleine Stahlkugel kann von einem Marmor- oder Granitboden abprallen, aber keine aus Kreide.

• Low Aufprallgeschwindigkeit. Eine Stahlkugel kann effizient von einer Marmoroberfläche abprallen, wenn sie aus einiger Entfernung fallen gelassen wird, aber nicht, wenn sie mit einer Waffe darauf geschossen wird.

Es geht hauptsächlich um Elastizität.

Wenn Sie einen Gummiball fallen lassen, verformt er sich bei einer Kollision.Es hört auf, eine perfekte (-ish) Kugel zu sein und beginnt für einen Moment, eine Art komprimierte Kugel zu sein.Dann setzt sich seine Struktur wieder durch, wobei das zusammengedrückte Ende ihn wie eine Feder wieder hochwirft.

Bücher verformen sich auf makroskopischer Ebene nicht wirklich stark, so dass sie nicht wirklich springen.

Einige Dinge, z.Ein Lehmklumpen verformt sich beim Fallenlassen, aber da sie ihre Struktur danach nicht wesentlich wiederherstellen, springen sie nicht wesentlich ab.Außerdem neigen Dinge wie Ton dazu, an einigen Oberflächen zu haften, was zu einem Widerstand gegen kleine potenzielle Rückpralle führt.

Aber wenn Sie wirklich etwas hüpfen möchten, das normalerweise nicht hüpft, können Sie ein Trampolin verwenden!Es verformt sich bei einer Kollision und stellt dann seine Struktur wieder her, wodurch ansonsten nicht springende Bücher in die Luft geschleudert werden.

Was die derzeit am besten bewertete Erklärung von @nicael nicht behandelt, und was ich denke, ist eine Frage, die die Lehrbücher meines Erachtens ebenfalls ignorieren, ist, warum eine Stahlkugel beim Werfen nicht wie eine Gummiball springt auf einer harten Oberfläche. Dies liegt auch nicht daran, dass sich eine Stahlkugel unter typischen Bedingungen plastisch verformt. es hat auch keinen besonders hohen Dämpfungskoeffizienten.

Wohin geht die Energie? Nun, eine Stahlkugel auf einen Steinboden fallen zu lassen, ist viel lauter als dasselbe mit einer Gummiball zu tun. Wenn entweder die Oberfläche oder der Ball eine geringe Elastizität aufweist, wird nicht viel Geräusch erzeugt; Wenn jedoch die Geschwindigkeit der Wellenausbreitung in beiden kollidierenden Objekten einigermaßen gut übereinstimmt, wird ein Großteil der Aufprallenergie abgestrahlt. der primäre Effekt ist hier die Anregung der Oberflächen-Rayleigh-Wellen der Feststoffe; was wiederum zu hörbaren Luftschwingungen führt.

Das heißt, die Stahlkugel ist nicht lauter, weil die Luft direkt am Aufprallpunkt mehr oder weniger unterschiedlich gestört wird als bei einem Gummiaufprall, sondern weil die sich vom Aufprallpunkt weg ausbreitenden festen Oberflächenwellen intensiver und intensiver sind die Luft mehr aufregen.

Während die gegebene Antwort für Bücher richtig ist (sie sind sehr dissipativ), müssen einige Dinge für einen erfolgreichen Sprung zusammenkommen, und eine Stahlkugel ist ein ganz anderes Tier.

Beachten Sie, dass die meisten Kollisionen auf molekularer Ebene elastisch sind, auf makroskopischer Ebene jedoch zwangsläufig (in unterschiedlichem Maße) dissipativ werden.Eine gute Illustration wäre, einen großen Gummiball und mehrere kleinere Bälle (um die gleiche Masse zu bilden) in einem Beutel zu bündeln.Der große Ball springt wie erwartet, während der Beutel mit den kleineren Bällen nicht springt.