Une balle rebondit plus haut sur un sol dur que sur un sol mou en raison de la différence d'élasticité des matériaux. Sur un sol dur, l'énergie est conservée lors du rebond, ce qui permet à la balle de rebondir plus haut. Sur un sol mou, une partie de l'énergie est absorbée par le sol, limitant la hauteur du rebond.
Quand une balle frappe un sol dur, elle rebondit davantage car presque toute l'énergie est directement restituée à la balle, avec moins de pertes. À l'inverse, si le sol est mou, il absorbe une bonne partie de l'énergie en se déformant sous l'impact. Cette déformation détourne une partie de l'énergie qui aurait servi à repousser la balle vers le haut, entraînant donc un rebond beaucoup plus faible que sur une surface rigide. Un sol dur limite les pertes ; l'énergie reste disponible pour une propulsion maximale vers le haut.
Quand une balle frappe le sol, son énergie de mouvement, appelée énergie cinétique, est en grande partie transférée au sol. Si le sol est rigide, ce transfert est rapide et presque sans perte : la balle récupère aussitôt la majorité de cette énergie pour rebondir. À l'inverse, avec un sol mou ou souple, l'énergie se répartit davantage : une partie s'enfonce dans la surface, provoquant une déformation. Résultat, une grosse part de l'énergie initiale sert à déformer le sol et est perdue sous forme de chaleur ou vibrations. La balle récupère alors beaucoup moins d'énergie, rebondit moins fort, et décolle donc moins haut.
Quand une balle tape le sol, les deux se déforment légèrement sous l'impact. Cette déformation absorbe temporairement une partie de l'énergie du rebond. Avec un sol mou, une bonne partie de l'énergie est perdue car elle sert à écraser ou à compresser ce matériau. À l'opposé, un sol dur se déforme très peu, ce qui permet de restituer rapidement la majeure partie de l'énergie à la balle. La balle récupère donc sa forme initiale plus vite, sans gaspiller son énergie à "enfoncer" le sol. Du coup, elle rebondit nettement plus haut sur une surface dure que sur un matériau mou.
Le coefficient de restitution est juste une valeur qui t'indique à quel niveau ta balle rebondit après avoir frappé le sol. Quand ce coefficient est proche de 1, la balle rebondit presque aussi haut que son point de départ. À l'opposé, plus on s'approche de 0, plus la balle s'écrase comme une crêpe sans vraiment remonter, car beaucoup d'énergie est perdue. En gros, ce coefficient mesure combien d'énergie mécanique reste après que la balle ait heurté le sol. Sur un sol dur, le coefficient est plus élevé car l'énergie perdue par déformation est moindre, tandis que sur un sol mou, comme un matelas, la balle perd plein d'énergie dans l'écrasement. Voilà pourquoi ta balle rebondit haut sur du béton, mais nettement moins quand elle tombe sur ton canapé moelleux.
Quand une balle rebondit, une partie de l'énergie initiale se perd, elle se dissipe. Cette perte d'énergie vient souvent sous forme de chaleur ou d'ondes sonores. Concrètement, plus le sol ou la balle se déforme, plus cette déformation transforme l'énergie de mouvement initiale en chaleur, vibrations ou même bruit. Une grosse dissipation veut simplement dire que beaucoup d'énergie quitte le choc autrement que par la remontée de la balle. Moins d'énergie après le choc signifie moins de hauteur au rebond. Sur un sol mou, la dissipation est généralement plus grande, ce qui diminue beaucoup la hauteur finale du rebond. A l'inverse, un sol dur limite cette dispersion énergétique et permet à la balle de conserver davantage son énergie initiale, d'où un rebond plus haut.
Le coefficient de restitution, qui mesure l'efficacité d'un rebond, est très haut chez les balles de golf (environ 0,8 à 0,9), ce qui explique pourquoi elles rebondissent facilement sur des surfaces très dures comme le bitume ou le béton.
Les ballons gonflés à haute pression rebondissent généralement plus haut, car la rigidité accrue limite la déformation et permet un meilleur retour d'énergie—un phénomène observé notamment chez les ballons de basketball professionnels.
Étonnamment, une balle en acier peut rebondir presque aussi haut qu'une balle en caoutchouc sur une surface en métal rigide, car les matériaux durs déforment très peu et restituent efficacement l'énergie cinétique reçue.
Un revêtement élastique, comme celui utilisé sur les pistes d'athlétisme, combine rigidité et flexibilité optimale, permettant aux athlètes un meilleur rebond lors des courses ou des sauts, tout en protégeant leurs articulations.
Un terrain en dur se déforme très peu et transfère une grande partie de l'énergie cinétique à la balle lors du rebond. En revanche, des surfaces comme le gazon ou la terre battue absorbent plus d'énergie en se déformant, ce qui réduit la hauteur du rebond.
Une surface rigide transmet efficacement l'énergie à la balle sans grande déformation, favorisant un meilleur rebond. À l'inverse, une surface élastique absorbe une partie importante de l'énergie en se déformant, réduisant la restitution à la balle et donc la hauteur de son rebond.
La hauteur du rebond d'une balle peut être mesurée précisément à l'aide de dispositifs tels que des caméras à haute vitesse couplées à des logiciels analytiques, des capteurs de distance laser, ou encore en marquant des repères visuels gradués pour une mesure manuelle fiable.
Oui, modifier la température influence la réaction élastique des matériaux. Par exemple, un ballon ou une balle en caoutchouc rebondira généralement mieux lorsqu'il est chaud, car la chaleur augmente son élasticité, tandis qu'à basse température il devient plus rigide et moins rebondissant.
À chaque rebond, une partie de l'énergie cinétique de la balle se transforme en chaleur, son ou en déformation du matériau. Ce phénomène de dissipation énergétique empêche la balle de retrouver exactement la même hauteur à chaque rebond.
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Question 1/4
