Supongamos que tienes dos objetos del mismo peso: una bola de mármol y una bola de goma. Los dejas caer desde la misma altura hasta una superficie sólida de concreto. La sabiduría convencional nos diría que la bola de goma probablemente rebotará bastante, mientras que la bola hecha de mármol se mantendrá en su sitio, o rebotará mucho menos que la bola de goma. ¿Cómo te lo preguntas?
La misma altura y masa significa que al comienzo, los dos objetos tienen la misma energía potencial gravitatoria , lo que significa cuánta energía pueden aportar los objetos cuando caen, según los términos. A medida que las bolas caen, la energía potencial se convierte en energía cinética , o la energía que puede transmitir un objeto en movimiento. Sin embargo, cuando las dos bolas entran en contacto con el suelo, sucede algo más. La bola de mármol, con su baja elasticidad, se deformará muy poco antes de volver a la forma original. La bola de goma, con una alta elasticidad, se deformará significativamente antes de volver a su forma original. A medida que la pelota se reforme, rebotará hacia arriba.
Para comprender mejor esto, piense en una banda elástica, un objeto cuya deformación es mucho más fácil de observar. Imagine una banda elástica en su estado normal, sin estiramiento. A medida que estira la banda, sentirá una fuerza que tira hacia adentro, opuesta a la dirección en la que la estira. Esta es la energía potencial elástica , lo que significa que si suelta la banda, la elasticidad de la banda creará una fuerza para devolver la banda a su forma original.
Lo mismo ocurre con la bola de goma: cuando la bola se aplasta cuando entra en contacto con el suelo, la energía cinética desviada del suelo deforma la bola y se convierte en energía potencial elástica almacenada. Luego, la bola libera esta energía potencial elástica almacenada en un esfuerzo por restaurar su forma original, y ejerce una fuerza hacia abajo contra el concreto sólido y rebota hacia arriba.
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TL, DR: La elasticidad en la pelota de goma crea una energía potencial cuando toca el suelo, haciéndola rebotar. Dado que el caucho tiene un módulo elástico más alto (capacidad de ser elástico) que otros materiales, rebota más alto.
Dato curioso: ¿Por qué tiene que ser una superficie sólida? Una superficie suelta (como arena o tierra suelta) absorberá gran parte de la fuerza en contacto, desviando poca fuerza hacia atrás. ¡Es por eso que una bola que golpea la pared rebota más de una que golpea la tierra!