Kada gledate tenis ili bilo koji drugi sport, gledate demonstraciju fizike, samo uz više bodrenja od uobičajenog fizikalnog eksperimenta. U središtu radnje su tri zakona kretanja koja je 1687. opisao Sir Isaac Newton, Grand Slam šampion predindustrijske znanosti. Na mnogo načina, teniski meč test je kojim igračem se maksimalno manipulira Newtonovim zakonima.
Zakoni
Newtonov prvi zakon gibanja obično se naziva zakonom tromosti: objekt u stanju jednolikog gibanja ostat će u njemu kretanje, osim ako ne naiđe na vanjsku silu, a objekt koji miruje ostat će miran, osim ako na njega ne djeluje vanjska sila sila. Newtonov drugi zakon definira odnos između mase predmeta, sile koja se na njega primjenjuje i ubrzanja koje rezultira: Sila je jednaka masi pomnoženoj s ubrzanjem ili F = ma. Treći Newtonov zakon gibanja mogao bi biti onaj koji je većini ljudi najpoznatiji, makar samo zato što ga tako često citiraju: Na svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija.
Prvi zakon
U tenisu je najočitiji primjer Newtonovog prvog zakona put lopte. Kad lupite loptom reketom, ona kreće u određenom smjeru. Ako ste igrali igru u vakuumu međugalaktičkog prostora, svjetlosnim godinama od bilo kojeg tijela koje proizvodi gravitaciju, lopta bi nastavila u tom smjeru manje-više u nedogled, jer na nju ne bi djelovale nikakve vanjske sile to. Na Zemlji, međutim, djeluju dvije glavne sile: Otpor zraka usporava brzinu lopte, a gravitacija vuče loptu prema tlu.
Drugi zakon
Kada ste lupili reketom tenisku lopticu - u svemiru ili na Zemlji - izvršili ste silu na nju. Kolika sila? Tu dolazi drugi Newtonov zakon: Sila je jednaka masi puta ubrzanju. U ovoj se jednadžbi masa mjeri u kilogramima, a ubrzanje u jedinici koja se naziva "metri u sekundi u sekundi". Ubrzanje nije isto što i brzina; nego je to brzina kojom se nešto ubrzava. Ako se objekt kreće brzinom od 1 m u sekundi ili "m / s", a ubrzava se tako da se sekundu kasnije kreće brzinom od 2 m / s, tada je u toj sekundi sekundu ubrzao - 1 m u sekundi u sekundi.
Vratimo se na onu tenisku lopticu koju ste pogodili: Teniska lopta ima masu od oko 56 g, odnosno 0,056 kg. I recimo da stavite dovoljno zinga na loptu jednu desetinu sekunde nakon što je udarite, ona doseže 100 km / h ili 44,7 m u sekundi. To je brzina ubrzanja od 447 m u sekundi u sekundi ili m / s / s. Pomnožite 0,056 kg puta 447 m / s / s i dobit ćete 25,032. Ali 25.032 čega? Sila se mjeri u jedinicama koje se nazivaju, prikladno, Newtonima. Pogodili ste loptu s 25.032 Njutna sile. Lijep servis.
Treći zakon
Vi servirate loptu, vaš protivnik vraća servis, a vi joj vraćate volej. Podmetnete nogu na tlo i odgurnete se. Gurate u jednom smjeru - pod kutom u zemlju - a vaše tijelo ide u suprotnom smjeru, pod kutom od tla. Sila kojom ste gurnuli zemlju je sila kojom se tjerate naprijed. To je akcija i reakcija. Vi ste Newtonov treći zakon gibanja, u pokretu.