Kui vaatate tennist või mõnda muud spordiala, siis vaatate füüsika demonstratsiooni, lihtsalt suurema rõõmustamisega kui tüüpiline füüsikakatse. Tegevuse keskmes on kolm liikumisseadust, mida kirjeldas 1687. aastal Sir Isaac Newton, tööstuseelse teaduse Grand Slami meister. Paljuski on tennisevõistlus proovikivi, mille abil mängija Newtoni seadusi maksimaalselt manipuleerib.
Seadused
Newtoni esimest liikumisseadust nimetatakse tavaliselt inertsiseaduseks: Ühtlase liikumisega objekt jääb sellesse liikumist, kui see ei puutu kokku välise jõuga, ja puhkeolekus olev objekt jääb puhkama, kui sellele ei mõju väline jõud. Newtoni teine seadus määratleb seose objekti massi, sellele rakendatud jõu ja sellest tuleneva kiirenduse vahel: Jõu võrdub massi ja kiirenduse või F = ma. Newtoni kolmas liikumisseadus võib olla enamikule kõige paremini tuttav juba sellepärast, et nad näevad seda nii tihti tsiteerituna: iga tegevuse puhul on võrdne ja vastupidine reaktsioon.
Esimene seadus
Tennises on Newtoni esimese seaduse kõige ilmsem näide palli rada. Kui reketiga palli lööd, suundub see kindlas suunas. Kui mängisite mängu galaktikavahelise ruumi vaakumis, valgusaastate kaugusel igast gravitatsiooni tekitavast kehast, pall jätkaks selles suunas enam-vähem lõputult, sest mingid välised jõud ei mõjuks seda. Maal töötab aga kaks peamist jõudu: õhutakistus aeglustab palli kiirust ja raskusjõud tõmbab palli maa poole.
Teine seadus
Kui selle tennisepalli oma reketiga - kosmoses või Maal - räsisite, avaldasite sellele jõudu. Kui palju jõudu? Seal tuleb Newtoni teine seadus: jõud võrdub massi ja kiirendusega. Selles võrrandis mõõdetakse massi kilogrammides ja kiirendust ühikus, mida nimetatakse "meetrit sekundis sekundis". Kiirendus pole sama mis kiirus; pigem on see millegi kiirenemise kiirus. Kui objekt liigub kiirusega 1 m sekundis ehk "m / s" ja see kiirendab nii, et sekund sekund hiljem liigub see kiirusega 2 m / s, siis kiirendas see selle sekundi jooksul 1 m / s - 1 m sekundis sekundis.
Nüüd tagasi selle tabatud tennisepalli juurde: tennisepalli mass on umbes 56 g ehk 0,056 kg. Oletame, et panite pallile piisavalt kümne sekundi jooksul pärast selle löömist 100 mph ehk 44,7 m sekundis. See on kiirenduse kiirus 447 m sekundis sekundis ehk m / s / s. Korrutades 0,056 kg korda 447 m / s / s, saate 25,032. Aga millest 25.032? Jõudu mõõdetakse ühikutes, mida nimetatakse piisavalt Newtoniteks. Lööd palli 25.032 Newtoni jõuga. Mõnus serveerimine.
Kolmas seadus
Serveerid palli, vastane tagastab servi ja lähed tema võrkpalli tagastama. Istutad jala maa peale ja lükkad maha. Surute ühes suunas - nurga all maasse - ja keha läheb vastassuunas, nurga all maapinnast eemale. Jõud, millega maasse surusite, on jõud, millega teid edasi lükatakse. See on tegevus ja reaktsioon. Sa oled Newtoni kolmas liikumisseadus.