Was ist der Restitutionskoeffizient?

Der Restitutionskoeffizient (COR) misst die Elastizität eines Objektpaares bei Kollision und ist das Verhältnis ihrer endgültigen relativen Geschwindigkeit zu ihrer anfänglichen relativen Geschwindigkeit. Dieser durch Experimente ermittelte Koeffizient misst im Wesentlichen die Sprungkraft. Liegt der Koeffizient nahe eins, ist die Kollision elastisch und federnd, liegt er nahe null, ist die Kollision plastischer. Die meisten Profisportarten haben spezifische Richtlinien für den Koeffizienten der Rückgabe von Ausrüstungsgegenständen wie Bällen, Schlägern und Schlägern.

Der Restitutionskoeffizient, auch als Newtonsches Stoßgesetz bekannt, wird durch Experimente bestimmt. Die COR-Formel für kollidierende Objekte ist definiert als e = (v2-v1)/(u1-u2), wobei u1, u2 die Geschwindigkeiten vor der Kollision bzw. v1, v2 die Geschwindigkeiten nach der Kollision jedes Objekts sind. Um den COR eines Objekts zu bestimmen, das auf ein stationäres Objekt wie den Boden oder einen Tisch fällt, lautet die Formel e = √ (Abprallhöhe / Fallhöhe). Geschwindigkeiten von Objekten, die sich horizontal oder schräg bewegen, können schwierig zu messen sein.

Die COR kann man sich auch als den Anteil der kinetischen Energie vorstellen, der von zwei Objekten vor und nach der Kollision zurückgehalten wird. Wenn der Koeffizient nahe eins liegt, ist die Kollision sehr elastisch, wie ein Tischtennisball, der auf einen Edelstahltisch mit einem COR von .92 fällt. Der größte Teil der kinetischen Energie, die vor der Kollision vorhanden war, bleibt nach der Kollision als kinetische Energie erhalten. Wenn der Koeffizient nahe Null liegt, ist die Kollision plastischer, wie ein Stück Ton, das auf einen Holztisch fällt; der Ton klebt, ohne zu springen. Die kinetische Energie wurde in Schall und andere Energieformen umgewandelt und verformt den Ton.

Die Sprungkraft von Bällen ist ein sehr wichtiges Konzept im Sport, da Materialien mit mehr Federkraft einem Sportler einen Vorteil verschaffen könnten. Seit 1998 hat die United States Golfing Association den Koeffizienten der Rückgabe von Golfschlägern mit Standard-Golfbällen auf 83 begrenzt. Der COR eines synthetischen Balls der National Basketball Association und eines harten Linoleumbodens beträgt 79; Temperatur, Luftdruck und andere Faktoren können diese Zahl jedoch beeinflussen.

Abgesehen davon, dass sie den Spielern einen unfairen Vorteil verschaffen, können Sportgeräte mit ungewöhnlich hohen Restitutionskoeffizienten unsicher sein. Zum Beispiel sind zusammengesetzte Schläger federnder als Holzschläger, wenn sie von einem Baseball getroffen werden. Bälle, die mit Kompositschlägern getroffen werden, können unerwartet hohe Geschwindigkeiten haben und zu Verletzungen des Spielers führen. Im Mai 2009 verabschiedete die National Collegiate Athletic Association den Bat-Ball Coefficient of Restitution (BBCOR), um die Leistung von Baseballschlägern besser zu testen. Alle Fledermäuse müssen eine BBCOR von weniger als 0.500 haben.