Cím: Kérdezz - felelek!
Szerző(k):  Gaál István 
Füzet: 1962/január, 73. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Szakmai cikkek

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Kérdés: Egy gumilabdát függőleges tengely körül ‐ megfelelő szögsebességgel ‐ megpörgettem, és leejtettem. A labda a visszapattanás után ellenkező irányban forgott. Mi a jelenség magyarázata?
Molnár Emil (Győr, Révai Miklós g. IV. o. t.)

 
Felelet: Molnár Emil szerint a jelenséget a következő módon lehet értelmezni. A labda ütközése nemcsak a függőleges mentén történik (ami a labda visszapattanásához vezet), hanem a talaj síkjában is. Az ütközés alatt a ,,benyomódott'' labdára a talaj síkjában a forgómozgás kerületi sebességével ellenkező irányú súrlódási erők hatnak. Ezek az erők hozzák a labdát az ütközés folyamán ellenkező irányú forgásba.
Ez a magyarázat gyökerében helytelen. Ugyanis amint csökken a labda eredeti szögsebességéből eredő kerületi sebesség, úgy rögtön csökken a forgást gátló súrlódási erők nagysága is. Amikor a súrlódási erők a labda forgását már leállították, akkor a súrlódási erők az ellenkező irányú forgásba hozatal ellenében fejtik ki hatásukat. (Tapadási súrlódás!) A ,,tangenciális'' súrlódási erők figyelembe vétele alapján azt kell tehát várnunk, hogy a labda változatlan forgásértelmű, de kisebb szögsebességgel fog visszapattanni.
Ezt a megfontolást sima gumilabdával gumipadlón végzett kísérleteink igazolják.
Ha a kérdező a kísérletet teniszlabdával salakpályán végezte, és helyesen megfigyelt jelenséget írt le, akkor a magyarázata a következőképpen képzelhető el. Az ütközés első fázisában a salak ,,lefogja'' a labda bolyhozatát, és ezáltal a forgási energia mint a bolyhok, illetve a gumitest csavarásából eredő deformációs energia halmozódik fel, amely az ütközés második fázisában az ellenkező irányú forgás kinetikus energiájává alakul át. A jelenség hasonló a torziós inga zérus-sebességű állapota közelében lejátszódó jelenségekhez. A befogófej szerepét a salak és a bolyhok, a torziós szál szerepét a labdatest és a bolyhok, míg végül az ingatest szerepét a gumilabda tehetetlenségi nyomatéka képviseli.