Saat Anda menonton tenis, atau olahraga lainnya, Anda sedang menonton demonstrasi fisika, hanya dengan lebih banyak sorakan daripada eksperimen fisika pada umumnya. Inti dari aksi tersebut adalah tiga hukum gerak yang dijelaskan pada tahun 1687 oleh Sir Isaac Newton, juara Grand Slam ilmu pra-industri. Dalam banyak hal, pertandingan tenis adalah ujian di mana pemain memanipulasi hukum Newton untuk efek terbesar.
Hukum
Hukum pertama Newton tentang gerak biasa disebut hukum inersia: Sebuah benda dalam keadaan gerak beraturan akan tetap berada di gerak kecuali jika menghadapi gaya eksternal, dan benda yang diam akan tetap diam kecuali jika dikenai gaya eksternal memaksa. Hukum kedua Newton mendefinisikan hubungan antara massa suatu benda, gaya yang diterapkan padanya dan percepatan yang dihasilkan: Gaya sama dengan massa kali percepatan, atau F = ma. Hukum ketiga Newton tentang gerak mungkin salah satu yang paling akrab dengan kebanyakan orang, jika hanya karena mereka sering melihatnya dikutip: Untuk setiap aksi ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah.
Hukum Pertama
Dalam tenis, contoh paling jelas dari hukum pertama Newton adalah lintasan bola. Saat Anda memukul bola dengan raket Anda, bola itu mengarah ke arah tertentu. Jika Anda memainkan permainan di ruang hampa ruang intergalaksi, tahun cahaya dari benda penghasil gravitasi, bola akan terus bergerak ke arah itu kurang lebih tanpa batas, karena tidak ada gaya luar yang bekerja pada saya t. Di Bumi, bagaimanapun, dua kekuatan utama sedang bekerja: hambatan udara memperlambat kecepatan bola dan gravitasi menarik bola ke tanah.
Hukum Kedua
Saat Anda memukul bola tenis itu dengan raket Anda -- di luar angkasa atau di Bumi -- Anda memberikan gaya padanya. Berapa banyak kekuatan? Di situlah hukum kedua Newton masuk: Gaya sama dengan massa dikalikan percepatan. Dalam persamaan ini, massa diukur dalam kilogram dan percepatan dalam satuan yang disebut "meter per detik per detik." Akselerasi tidak sama dengan kecepatan; alih-alih, itu adalah tingkat di mana ada sesuatu yang dipercepat. Jika sebuah benda bergerak dengan kecepatan 1 m/s, atau "m/s", dan dipercepat sehingga satu detik kemudian bergerak dengan kecepatan 2 m/s, maka benda itu dipercepat 1 m/s dalam satu detik itu -- 1 m per detik per detik.
Sekarang kembali ke bola tenis yang Anda pukul: Sebuah bola tenis memiliki massa sekitar 56 g, atau 0,056 kg. Dan katakanlah Anda memberikan tenaga yang cukup pada bola sehingga sepersepuluh detik setelah Anda memukulnya, ia mencapai 100 mph, atau 44,7 m per detik. Itu adalah laju percepatan 447 m per detik per detik, atau m/s/s. Kalikan 0,056 kg kali 447 m/s/s dan Anda mendapatkan 25,032. Tapi 25.032 dari apa? Gaya diukur dalam satuan yang disebut, cukup tepat, Newton. Anda memukul bola dengan gaya 25,032 Newton. Servis yang bagus.
Hukum Ketiga
Anda melayani bola, lawan Anda mengembalikan servis dan Anda pergi untuk mengembalikan tendangan volinya. Anda meletakkan kaki Anda di tanah dan mendorong. Anda mendorong ke satu arah -- membentuk sudut ke tanah -- dan tubuh Anda bergerak ke arah yang berlawanan, dengan sudut menjauhi tanah. Kekuatan yang Anda gunakan untuk mendorong ke tanah adalah kekuatan yang Anda gunakan untuk mendorong ke depan. Itulah aksi dan reaksi. Anda hukum ketiga Newton tentang gerak, bergerak.
