Amikor teniszt vagy bármely más sportot néz, a fizika bemutatóját nézi, csak a vidámabb éljenzéssel, mint a tipikus fizikai kísérlet. Az akció középpontjában az a három mozgástörvény áll, amelyet 1687-ben írt le Sir Isaac Newton, az ipar előtti tudomány Grand Slam-bajnoka. A teniszmeccs sok szempontból annak tesztje, hogy a játékos milyen hatással manipulálja Newton törvényeit.
A törvények
Newton első mozgástörvényét általában tehetetlenségi törvénynek nevezik: Az egyenletes mozgás állapotú tárgy ebben marad mozgás, hacsak nem találkozik külső erővel, és a nyugalmi állapotban lévő tárgy nyugalmi állapotban marad, hacsak külső nem hat rá Kényszerítés. Newton második törvénye meghatározza az objektum tömege, a rá kifejtett erő és az eredményezett gyorsulás viszonyát: Az erő megegyezik a tömeg és a gyorsulás, vagy F = ma értékével. Newton harmadik mozgástörvénye lehet az, amelyet a legtöbben a legjobban ismernek, már csak azért is, mert oly gyakran látják idézni: Minden cselekvéshez egyenlő és ellentétes reakció adódik.
Az első törvény
A teniszben Newton első törvényének legkézenfekvőbb példája a labda útja. Amikor ütővel ütögeted a labdát, az egy bizonyos irányba indul. Ha az intergalaktikus tér vákuumában játszottad a játékot, fényévekre bármilyen gravitációt termelő testtől, a labda ebben az irányban folytatódna többé-kevésbé a végtelenségig, mert semmilyen külső erő nem hatna rá azt. A Földön azonban két fő erő működik: A légellenállás lassítja a labda sebességét, a gravitáció pedig a föld felé húzza a labdát.
A második törvény
Amikor ütővel ütötte meg azt a teniszlabdát - az űrben vagy a Földön - erőt fejtett ki rá. Mennyi erő? Itt jön Newton második törvénye: Az erő megegyezik a tömeg és a gyorsulás szorzatával. Ebben az egyenletben a tömeget kilogrammban mérik, a gyorsulást pedig "méter másodpercenként másodpercenként" nevű egységben mérik. A gyorsulás nem ugyanaz, mint a sebesség; sokkal inkább az, amivel valami felgyorsul. Ha egy tárgy 1 m / s sebességgel mozog, vagy "m / s", és felgyorsul úgy, hogy egy másodperccel később 2 m / s sebességgel mozog, akkor 1 m / s sebességet gyorsított ebben a másodpercben - 1 m másodpercenként másodpercenként.
Térjünk vissza arra a teniszlabdára, amelyet eltalált: A teniszlabda tömege körülbelül 56 g, vagyis 0,056 kg. És tegyük fel, hogy annyi zingot tett a labdára, hogy a tizedmásodpercet eltalálta, miután eltalálta, eléri a 100 mph-ot, vagyis 44,7 m / s-ot. Ez 447 m / s / mp vagy m / s / s gyorsulási sebességet jelent. Szorozzon 0,056 kg-ot 447 m / s / s-szeresére, és 25,032-et kap. De miből 25.032? Az erőt Newton-nak nevezett egységekben mérik. 25,032 Newton erővel eltalálta a labdát. Szép tálalás.
A harmadik törvény
Te tálalod a labdát, ellenfeled visszaadja az adogatást, és elmész visszatérni a röplabdához. Beülteti a lábát a földre, és ellöki. Egy irányba tolódik - szögben a talajba -, és a teste ellenkező irányba, a talajtól szöget zár be. Az az erő, amellyel a földbe nyomult, az az erő, amellyel előre hajt. Ez cselekvés és reakció. Te vagy Newton harmadik mozgástörvénye, mozgásban.