Ko gledate tenis ali katerikoli drug šport, si ogledujete predstavo o fiziki, samo z bolj navdušenim kot tipičnim fizičnim eksperimentom. Osrednji del akcije so trije zakoni gibanja, ki jih je leta 1687 opisal sir Isaac Newton, šampion Grand Praise preindustrijske znanosti. V mnogih pogledih je teniška tekma preskus, v katerem igralec manipulira Newtonove zakone do največjega učinka.
Zakoni
Prvi zakon o gibanju Newtona se običajno imenuje zakon vztrajnosti: predmet v stanju enotnega gibanja ostane v tem gibanju, če ne naleti na zunanjo silo, in počitek v stanju mirovanja ostane v mirovanju, razen če se odzove z zunanjim sila. Newtonov drugi zakon določa razmerje med maso predmeta, silo, ki jo nanjo uporabljamo, in s pospeškom, ki je rezultat: Sila je enak pospešku masnih krat ali F = ma. Newtonov tretji zakon o gibanju je lahko tisti, s katerim najbolj poznajo ljudi, če le zato, ker to pogosto citirajo: Za vsako akcijo gre enako in nasprotno.
Prvi zakon
V tenisu je najbolj očiten primer Newtonovega prvega zakona pot do žoge. Ko žogite s svojim loparjem, gre v določeni smeri. Če ste igrali igro v vakuumu medgalaktičnega prostora, svetlobnih let od kateregakoli telesa, ki proizvaja težo, se bo žogica v tej smeri nadaljevala bolj ali manj nedoločno, ker na njej ne bi delovale nobene zunanje sile. Na Zemlji pa sta na delu dve glavni sili: odpornost zraka upočasni hitrost žoge in gravitacija potegne žogo proti tlom.
Drugi zakon
Ko ste s svojim loparjem v vesolju ali na Zemlji spravili to teniško kroglo, ste na njej imeli silo. Koliko sile? Tukaj prihaja Newtonov drugi zakon: Sila je enak pospešku masovnega časa. V tej enačbi se masa meri v kilogramih in pospešuje enota, imenovana "metri na sekundo na sekundo". Pospeška ni enaka kot hitrost; ampak stopnja, s katero se nekaj pospeši. Če se objekt premika z 1 m na sekundo ali "m / s" in se pospeši tako, da se ena sekunda kasneje premika s hitrostjo 2 m / s, potem se je povečala 1 m / s v eni sekundi - 1 m na sekundo na sekundo.
Sedaj nazaj v to teniško žogo, ki ste jo udarili: teniška krogla ima maso okoli 56 g ali 0,056 kg. In recimo, da ste na žogico dali zadostno žogico, ki jo je ena desetina sekunde zadela, doseže 100 km / h ali 44,7 m / s. To je hitrost pospeška 447 m / s na sekundo ali m / s / s. Pomnožite 0,056 kg krat 447 m / s / s in dobite 25,032. Toda 25.032 česa? Sila se izmeri v enotah, ki jih imenujemo, ustrezno, Newtons. Udaril žogo s 25,032 Newtons sile. Lepo služijo.
Tretji zakon
Služite žogo, vaš nasprotnik vrne službo in greste, da jo vrnete na odbojko. Nogo postavite na tla in potisnite. V eno smer potisnete - pod kotom v tla - in vaše telo gre v nasprotni smeri, pod kotom stran od tal. Sila, s katero ste potisnili v tla, je sila, s katero ste napredovali naprej. To je ukrepanje in reakcija. Ti si Newtonov tretji zakon gibanja, v gibanju.
