كيف يتم استخدام قوانين نيوتن الثلاثة للحركة في لعبة البيسبول؟

عندما يتم رمي كرة بيسبول وضربها وتطيرها في الهواء ، فإن واحدًا أو أكثر من المبادئ الفيزيائية التي صاغها السير إسحاق نيوتن منذ أكثر من 300 عام تعمل على هذا الأساس. يروي الفولكلور كيف أدرك عالم الرياضيات والفيزيائي قانون الجاذبية لأول مرة أثناء مراقبة سقوط التفاحة. لو شاهد نيوتن مباراة بيسبول بدلاً من ذلك ، لربما صاغ جميع قوانين الحركة الثلاثة بالامتداد السابع.

ينص قانون نيوتن الأول للحركة على أن كل جسم يظل في حالة سكون أو في حركة موحدة في خط مستقيم ما لم يُجبر على تغيير حالته بفعل قوة خارجية. سجل رامي Hall of Fame Nolan Ryan 5714 ضربة ، كما هو موثق في Baseball Almanac ، باستخدام القانون الأول عند رمي الكرة السريعة بعلامته التجارية. رايان حمل كرة البيسبول في قفازته وهو ينظر إلى لافتات الماسك. بعد حصوله على علامة ، ذهب إلى نهايته ووضع الكرة في اتجاه لوحة المنزل بتسليمه باليد.

بالإضافة إلى قدرة رايان على رمي كرة سريعة بسرعة 100 ميل في الساعة ، فقد فهم فيزياء ضغط الهواء الذي يعمل على سطح الكرة الدوارة. تسبب وضع الدوران الجانبي للكرة السريعة في تحريك الكرة عدة بوصات جانبية أثناء عبورها لوحة المنزل ، مما يجعل من المستحيل عمليًا الاستهداف كضارب. يستخدم الرماة البارزون أول قانون للحركة لرمي الكرات السريعة والمنزلقات والكرات المنحنية.

يتحقق قانون نيوتن الأول على طرفي الملعب. يؤدي تسليم الرامي إلى تحريك لعبة البيسبول ويضع الضارب المضرب في الحركة عن طريق التأرجح. يُظهر قانون نيوتن الثاني للحركة (F = M * A) تغير سرعة جسم كتلة عندما يتعرض لقوة خارجية. يوضح هذا القانون الثاني أن القوة المتولدة في لحظة التلامس تساوي الكتلة المشتركة وتسارع كل من الكرة والمضرب.

يستغل الضاربون هذه الظاهرة في مواقف معينة من خلال التأرجح بسهولة أكبر لإسقاط الضربة بين لاعبي الكرة ولاعبي الدفاع. يتضح قانون نيوتن الثاني بشكل كبير عندما يهاجم الضاربون ، لأن كتلة الخفاش ليست في حالة حركة. يتم توفير التسارع الشامل من خلال لعبة البيسبول المائلة. يستخدم الراهب الذكي عوامل تسريع الكتلة في لحظة التلامس عن طريق السماح لبرميل الخفاش بالتفاعل بشكل طفيف مع القوة الناتجة عن لعبة البيسبول. والنتيجة هي ركلة تتدحرج إلى نقطة توقف أقل من لاعب.

ينص قانون نيوتن الثالث للحركة على أنه لكل فعل رد فعل متساوٍ ومعاكس. يفهم لاعبو كرة القدم هذا من منظور كرة البيسبول التي يجب أن تنخفض. ينطبق قانون نيوتن الأول على قوى ضغط الهواء والجاذبية المجمعة التي تعمل على ضربة بيسبول في الهواء. ينطبق قانون نيوتن الثاني المتعلق بالقوة والكتلة والتسارع على مدى ارتفاع الكرة وبعدها.

يتعلم لاعبو الملعب قياس المسافة الإجمالية لكرات الطيران قبل أن تصل الكرة إلى ارتفاع قوسها. يتمتع لاعبو الملعب الاستثنائيون بالقدرة على إجراء نفس الحسابات التي تبدأ بها لعبة البيسبول في الارتفاع عند الضربة. قد يدرك لاعب الدفاع المسافة بين موقعه وقوس الكرة المسقط مما يجعل من المستحيل التقاط بعض الكرات أثناء الطيران. يستخدم لاعبو الكرة الأرضية قانون نيوتن الثاني للحصول على المركز والميدان أو التقاط الكرات الطائرة.

يقوم العدائون الأساسيون بإجراء حسابات استنادًا إلى جميع قوانين نيوتن الثلاثة للحركة∂ ، سواء كانت محاولة الوصول إلى قاعدة بناءً على ضربة أو سرقة قاعدة. بدأ الضاربون في الحركة نحو القاعدة الأولى وفي نفس الوقت يحسبون سرعة الكرة الأرضية أو مسافة كرة الطيران. بناءً على القانون الثاني ، قد يختار الضارب الصمود في البداية أو الاستمرار في الركض لقواعد إضافية. يستخدم سارقو القواعد الماهرون قانون نيوتن الثالث لحساب الوقت الذي تستغرقه كرة رميها لاعب أو لاعب دفاع للوصول إلى القاعدة المستهدفة. استخدم ريكي هندرسون ، الضارب الصاعد في Hall of Fame ، سرعته وقوانين الحركة ليضرب ويصل إلى القاعدة ويسرق رقمًا قياسيًا يبلغ 1406 قاعدة خلال مسيرة امتدت 25 عامًا.