Wenn Sie dem Spiel Ihres Tennis-Gegners ein bisschen freundliche Sabotage hinzufügen möchten, sollten Sie vorher ein paar seiner Tennisbälle in den Gefrierschrank stellen. Wenn sich die Temperatur eines Tennisballs ändert, erfährt der gasgefüllte Kern des Balls eine interessante Reaktion. Während eine Temperaturänderung in einer Richtung einen hohen Sprungeffekt hat, reduziert eine Temperaturänderung in der anderen Richtung die Sprungeigenschaften des Balls.
Warum Bälle hüpfen
Die Anatomie eines Tennisballs weist einen hohlen gummiartigen Kern auf, der mit Gas gefüllt ist. Die Moleküle, aus denen Gas besteht, sind relativ unorganisiert; sie gleiten leicht herum und übereinander, um jeden Raum zu füllen, den sie einnehmen. Somit können sich Gasmoleküle leicht ausdehnen oder zusammenziehen. Wenn ein Tennisball auf den Boden aufschlägt, drückt die Kraft gegen den Ball, drückt die Bodenfläche des Balls hinein und komprimiert das Gas in seinem Kern. Wenn der Tennisball in seine normale Form zurückkehrt, wirkt das Gas im Inneren des Balls wie eine Feder und lässt den Ball in die Luft springen.
Heiß gegen Kälte
Der Druck des Gases im Inneren des Balls bestimmt letztendlich, wie hoch der Tennisball springt. Die wissenschaftliche Gleichung zur Bestimmung des Gasdrucks ist "p = rRT", wobei "p" der Druck, "r" die Dichte, "R" eine für das Gas spezifische Konstante und "T" die Temperatur ist. Wenn die Dichte und die Konstante gleich bleiben, führt eine höhere Temperatur zu einem höheren Druck, während eine niedrigere Temperatur zu einem niedrigeren Druck führt. Wenn die Temperatur ansteigt, dehnen sich die Gasmoleküle im Inneren des Tennisballs aus. Wenn sich die Moleküle ausdehnen, nimmt ihre Energie zu, wenn sie unregelmäßiger herumspringt. Diese erhöhte Energie und Bewegung führt zu einem höheren Sprung. Auf der anderen Seite bewirkt eine Temperaturabnahme, dass sich die Gasmoleküle zusammenziehen und sich träger bewegen. Infolgedessen hat ein kalter Ball eine viel geringere Sprungkraft.
Einfaches Experiment
Dieses wissenschaftliche Rätsel kann mit einem einfachen Experiment zu Hause oder in der Schule demonstriert werden. Sammeln Sie 15 bis 20 Tennisbälle und ein Maßband. Legen Sie vier Tennisbälle in einen Gefrierschrank, vier in einen Kühlschrank, vier bei Raumtemperatur und vier draußen in der Sonne. Lassen Sie die Tennisbälle möglichst für ein bis drei Stunden stehen. Sobald Sie fertig sind, entfernen Sie die Kugeln einzeln und lassen Sie sie von einer erhöhten Position fallen. Lassen Sie eine andere Person messen und notieren, wie hoch der Ball springt. Fahren Sie mit dem gleichen Verfahren fort, bis alle Bälle getestet wurden. Sie sollten feststellen, dass die erwärmten Bälle am höchsten springen, gefolgt von den Raumtemperaturbällen, dann den gekühlten Bällen, wobei die gefrorenen Tennisbälle am wenigsten springen.
Winter Anpassungen
Während eines Tennisspiels verlassen sich die meisten Spieler auf den schnellen Sprung des Balls, um ihnen zu helfen, zu spielen und Punkte zu erzielen. Aber während der kalten Temperaturen des Winters kann dieser Ball dein Feind werden. Um den rückläufigen Bounce des Balls auszugleichen, empfiehlt die Tennis.com-Website, den Schläger im Winter 2 Pfund tiefer zu legen.
