Шар отскакивает от шара, мяч от ноги футболиста или асфальта.Знакомая и обыденная картина.
Заглянем в учебники, прочитаем, третий закон Ньютона, Второй закон ньютона... И еще, ускорение за счет внутренних сил невозможно. И еще, что-то про центр масс. И всЁ.
Что же происходит при отскакивании мяча от асфальта?
Прежде всего, определимся с мячом. Это полый шароподобный предмет из элластичного материала наполненный газом под давлением. Газ давит на стенки, стенки напряжены и растянуты, силы в стенках направленны так, что удерживают друг друга в неподвижности. На каждый участок оболочки мяча действует сила давления газа и на противоположныйй ему симмеитричный участок действует ровно такая же сила.Однако эти силы независимы и скомпенсировать друг друга не могут. Участок на одной стороне понятия не имеет ,что и как давит на такой же визави. Силе давления газа якобы противостоит сила упругости стенки. Однако, стенка хоть и испытывает давление газа , но сила газового давления направлена по радиусам , а силы упругости по касательным. Они перпендикулярны, следовательно уравновешивать друг друга не могут. Получается парадокс. Силы газового давления в мяче вызывают лишь деформацию оболочки. А вот в оболочке царствуют лишь силы упругости. Они-то и уравновешивают друг друга. Что же происходит при касании мячом асфальта? Кстати нетрудно представить мяч и без газового наполнения , например, стальная сфера.Однако, вернемся к мячу.
При соприкосновении мяча с асфальтом, происходит деформация стенки и образуется пятно контакта.
Силы упругости в пятне контакта лежат в плоскости асфальта и по отношению к касательным силам действуют под углом и уже не могут компенсировать растягивающие силы от верхней полусферы. Мяч приходит в ускоренное движение вверх. Причем, силы приводящие мяч в ускоренное движение все внутренние. Никаких третьих законов не соблюдающие. И это, силы упругости оболочки. Это они нарушили свое равновесие и мяч стал ускоряться. САМ! Силы воздушного давления , действующие на асфальт через пятно контакта мгновенно компенсируются силами упругости асфальта до нуля и очевидно в ускорении мяча участвовать не могут. Это, очевидно. По первому закону Ньютона на материал стенки прижатой к асфальту действуют равные и противоположно напрвленные силы.Да и не участвует стенка в ускорении, поскольку сама относительно асфальта неподвижна все время контакта.
Вполне можно представить напряженное состояние стенок шара и без давления воздуха. И стоит нарушить равновесие внутренних сил, как шар начнет ускоряться. Правда, при контактном взаимодействии ускорение выводит мяч из взаимодействия и ускорение прекращается.
Но, если деформацию сохранить , то и неравенство сохранится и ускорение не прекратится. От асфальта или от ноги он оскочит. А если деформацию наводить дистанционно, то ускорение в мяче будет продолжаться до тех пор , пока имеется неуравновешенные внутренние силы. вот такой механизм действует при взаимодействии контактном. Внешние воздействия оказываются компенсированными в месте контакта, А дальше, действуют нескомпенсированные внутренние силы.Внешние силы при этом всегда компенсированы в пятне контакта и в ускорении не участвуют. Природа изобрела этот механизм взаимодействия и я полагаю, он единый для всех видов взаимодействий. В том числе и при дистанционных взаимодейсвиях, кулоновском , магнитном или гравитационном.
А что с третьим или первым или вторым законами? Да, всё просто, они ж в мяч не заглядывали. А если прикладывать к частям , то всё работает. Но, в целом, как в системе с искусственно заданными граничными и начальными условиями. А, мяч, не читал этих условий, он, просто, отскакивает!
