Ya sea en el suelo o en el aire, una variedad de fuerzas contribuyen al movimiento de una pelota. Centrarse en las bolas esféricas, como las que se usan en el golf, el béisbol y el baloncesto, su tamaño y masa ayudan a determinar cómo viajan. Además de tener un impacto en la velocidad y la trayectoria, el tamaño y la masa de las bolas también contribuyen a cómo las fuerzas externas los afectan. Cuando dos bolas del mismo diámetro están hechas de materiales de diferente densidad y masa, la bola con mayor densidad de masa viajará más lejos si se proyecta con la misma cantidad de fuerza o a la misma velocidad inicial.
Densidad de masa
La física se refiere a pelotas como las que se usan en deportes competitivos como "cuerpos rígidos". Para los cuerpos rígidos en movimiento, se aplican los principios del campo de la física llamados "dinámicos". Entre los factores que ayudan a determinar cómo se mueve un cuerpo rígido, su masa por unidad de longitud, o densidad de masa, juega un papel vital tanto en el suelo como en el aire. Un objeto con alta densidad de masa resulta más difícil de mover y también más difícil de detener una vez que comienza a moverse.
Objetos en vuelo
La diferencia entre los softballs y los golpes utilizados en el lanzamiento de bala proporciona un gran ejemplo de los efectos de la densidad de masa. Aunque ambos tienen un diámetro aproximadamente igual, encontrará que la masa del metal pesado es mucho más alta que la del softbol. Como tal, el lanzamiento de bala requiere una mayor cantidad de fuerza, o fuerza inicial, que lanzar una pelota de softball. Sin embargo, debido a la alta densidad de masa del disparo, fuerzas como la fricción del aire y la fuerza de gravedad hacia abajo afectan su vuelo menos que el de una pelota de softball. En otras palabras, el disparo viajará más lejos que el softbol, porque su masa lo hace menos vulnerable a la fricción del aire y la gravedad.
Objetos en el suelo
Si bien la ley de inercia funciona de manera similar tanto en el aire como en el suelo, las fuerzas que ayudan a determinar cómo rueda una bola difieren ligeramente entre las dos. En terreno llano, la gravedad y la fricción del aire no influyen significativamente en la forma en que rueda un objeto. En lugar de las fuerzas de gravedad y la fricción del aire, la fricción de la superficie juega un papel importante para determinar cómo ruedan las bolas. Al igual que las pelotas en vuelo, la fricción de la superficie impide el movimiento de pelotas con baja densidad de masa, como los balones de fútbol, más que a las de alta densidad de masa, como las bolas de boliche. En otras palabras, dado el mismo tamaño en términos de diámetro, la bola con la mayor masa rodará más lejos.
Fuerza inicial y movimiento
Debido a los diferentes efectos de las fuerzas externas, las bolas con alta densidad de masa viajarían más lejos y más rápido que aquellas con baja densidad de masa si pudieras lanzar ambas con una cantidad infinita de fuerza. Aunque no puede hacer esto, lanzar o rodar bolas de diferentes densidades de masa a la misma velocidad inicial obtiene el mismo efecto. Golpear una pelota de golf con más potencia que una pelota de ping pong proporciona una ilustración. Cuando lanzas ambos a la misma velocidad inicial, la pelota de golf se dispara, mientras que la fricción del aire termina el vuelo de la pelota de ping pong poco después de que salga del tee.
Puedes ver efectos similares en el suelo. Si bien requeriría una mayor cantidad de fuerza para rodar ambos a la misma velocidad inicial, la mayor densidad de masa de una bola de boliche le daría un mayor impulso de rotación que una pelota de baloncesto rodada. La superficie pronto ralentizaría la pelota de baloncesto, y finalmente la detendría, mientras que la alta densidad de masa y la fuerza de rotación de la bola continuarán transportándola por una distancia más larga.
