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Catégorie > Physique chimie et Mathématique

Pourquoi la vitesse d'une balle de ping-pong augmente-t-elle lorsque l'espace dans lequel elle peut rebondir diminue?

Posté par Nico Damascus le 14/07/2020 à 18:10:37

Je jouais au tennis de table l'autre jour quand ma balle est tombée de la table. J'ai placé ma pagaie au-dessus pour la ralentir, puis j'ai mis la pagaie au sol pour que le ballon s'arrête.

Pourquoi la vitesse de la balle de ping-pong a-t-elle tant augmenté à la fin? Je n'ai pas appliqué beaucoup de force en abaissant la raquette, donc je ne pensais pas que c'était parce que j'appliquais une plus grande force sur le ballon.


Posté par Guy Inchbald le 14/07/2020 à 18:20:03

Le phénomène comporte trois parties, deux réelles et une illusoire.

Pendant que vous abaissez la batte, sa vitesse relative par rapport à la balle qui approche augmente ce petit peu. La balle rebondit un peu plus fort, gagnant deux fois cette vitesse supplémentaire par rapport au sol. Répétez l'opération pour plusieurs rebonds et la différence pourrait devenir perceptible. Ceci est une vraie partie.

L'autre survient parce que la balle ralentit à mesure qu'elle monte et accélère à nouveau lorsqu'elle tombe. L'abaissement de la batte coupe le bit où il ralentit, donc même si la vitesse locale à un point donné peut ne pas augmenter, la vitesse moyenne augmente.

L'illusion est liée à l'ampleur et à la période du rebond. Lorsque vous abaissez la batte, la période de chaque rebond se raccourcit, augmentant la fréquence du rebond. Cela se combine avec l'échelle rétrécie pour créer l'illusion d'aller plus vite.

Une illusion similaire se produit lorsque vous regardez un insecte se précipiter. Comparez, disons, un cheval, un chat et un insecte qui se promènent. Le grand cheval semble lent et paresseux, le minuscule insecte pressé, le chat quelque part entre les deux. Mais en réalité, le cheval va le plus vite et l'insecte le plus lentement.

Posté par Hannah le 14/07/2020 à 19:01:25

Guy Inchbald mentionne la légère force de la pagaie sur le ballon et que la vitesse relative à la séparation augmente. Pour ce dernier, il y a un autre problème: chaque fois que la balle rebondit, elle fait du bruit, et ce bruit devient plus fréquent à mesure que la distance se raccourcit, ce qui augmente la perception de la vitesse.

De plus, je crois qu'il y a un troisième phénomène: quand une balle rebondit, sa vitesse diminue à mesure qu'elle monte. En coupant la partie haute de ses rebonds (c'est-à-dire lorsqu'elle se déplace le plus lentement), vous la restreignez uniquement à la partie rapide de ses rebonds, augmentant la vitesse moyenne de la balle.

Posté par Gbalet le 14/07/2020 à 19:03:38

Parce que les balles de ping-pong sont élastiques
Et dans les collisions élastiques, l'énergie cinétique est conservée.

Lorsque votre balle est autorisée à rebondir librement, elle atteint une vitesse nulle au sommet de son arc. À ce stade, toute son énergie cinétique a été convertie en énergie potentielle gravitationnelle. L'inverse est vrai au sol, où toute son énergie gravitationnelle a été convertie en énergie cinétique. Pour une collision parfaitement élastique, ce que vous faites lorsque vous abaissez la palette est de tronquer l'arc de la balle qui rebondit (avec une augmentation correspondante de la fréquence). Dans un cas idéal, où vous n'ajoutez pas d'énergie supplémentaire à la balle, la vitesse de la balle à chaque hauteur n'augmente pas , mais la vitesse moyenne de la balle augmente considérablement, car la balle se déplace beaucoup plus rapidement dans l'arc libre lorsqu'elle est plus proche de la sol.

Vous remarquerez que ce principe fonctionne aussi bien en sens inverse: faites rebondir une balle de ping-pong sur le sol, puis attrapez-la avec votre pagaie. Même si la balle devrait rebondir sur votre pagaie à peu près aussi haut, elle semble rebondir beaucoup plus lentement car elle passe maintenant tout son temps dans la partie la plus lente de l'arc. Cette application inverse montre cependant certaines des limites de cette logique: en pratique, la résistance de l'air à une balle de ping-pong qui se déplace lentement signifie que vous verrez probablement une diminution notable de la hauteur à chaque rebond.


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