テニスやその他のスポーツを観戦するときは、典型的な物理学の実験よりも多くの歓声を上げながら、物理学のデモンストレーションを見ています。 行動の中心は、産業革命前の科学のグランドスラムチャンピオンであるアイザックニュートン卿によって1687年に記述された3つの運動の法則です。 多くの点で、テニスの試合は、どのプレーヤーがニュートンの法則を最も効果的に操作するかをテストするものです。
法制
ニュートンの最初の運動の法則は、一般に慣性の法則と呼ばれます。均一な運動の状態にあるオブジェクトは、その中に残ります。 外力に遭遇しない限り運動し、静止している物体は、外部から作用を受けない限り静止したままになります 力。 ニュートンの第2法則は、オブジェクトの質量、それに適用される力、および結果として生じる加速度の間の関係を定義します。力は、質量と加速度の積に等しいか、F = maです。 ニュートンの第3運動法則は、それが頻繁に引用されているのを見るという理由だけで、ほとんどの人が最もよく知っている法則かもしれません。すべての行動に対して、等しく反対の反応があります。
第一法則
テニスでは、ニュートンの最初の法則の最も明白な例はボールの経路です。 ラケットでボールを叩くと、特定の方向に向かいます。 あなたが銀河間空間の真空の中でゲームをプレイしていたなら、重力を生み出す体から光年、 外力が作用しないため、ボールは多かれ少なかれ無期限にその方向に進みます。 それ。 しかし、地球上では、2つの主要な力が働いています。空気抵抗がボールの速度を遅くし、重力がボールを地面に向かって引っ張ります。
第二法則
宇宙でも地球でも、ラケットでそのテニスボールを叩いたとき、あなたはそれに力を加えました。 どのくらいの力？ そこでニュートンの第2法則が登場します。力は、質量と加速度の積に等しくなります。 この式では、質量はキログラムで測定され、加速度は「メートル/秒/秒」と呼ばれる単位で測定されます。 加速は速度と同じではありません。 むしろ、それは何かがスピードアップしている速度です。 オブジェクトが毎秒1m、つまり「m / s」で移動していて、1秒後に2 m / sで移動するように速度が上がると、その1秒間に1 m / sの速度が上がります-1 メートル/秒/秒。
ここで、打ったテニスボールに戻ります。テニスボールの質量は約56 g、つまり0.056kgです。 そして、ボールを打った後10分の1秒で、時速100マイル（毎秒44.7 m）に達するのに十分な熱を加えたとしましょう。 これは、毎秒447 m、つまりm / s / sの加速率です。 0.056kgに447m / s / sを掛けると、25.032になります。 しかし、何の25.032？ 力は、適切にはニュートンと呼ばれる単位で測定されます。 あなたは25.032ニュートンの力でボールを打ちました。 素敵なサーブ。
第三法則
あなたはボールをサーブし、対戦相手はサーブを返し、あなたは彼女のボレーを返しに行きます。 あなたは地面に足を置き、押しのけます。 あなたは一方向に-地面にある角度で-押します、そしてあなたの体は地面から離れた角度で反対方向に行きます。 あなたが地面に押し込んだ力は、あなたが前方に推進された力です。 それが行動と反応です。 あなたはニュートンの運動の第3法則です。