როგორ ურთიერთქმედებს ნიუტონის მოძრაობის კანონები ჩოგბურთთან?

როდესაც უყურებ ჩოგბურთს, ან სხვა სპორტს, უყურებ ფიზიკის დემონსტრაციას, უბრალოდ უფრო მეტი გულშემატკივრობით, ვიდრე ჩვეულებრივი ფიზიკის ექსპერიმენტი. მოქმედებაში მთავარია მოძრაობის სამი კანონი, რომელიც აღწერილია 16.09.2009 წელს სერ ისააკ ნიუტონმა, დიდი სლემის ინდუსტრიული მეცნიერების ჩემპიონმა. მრავალი თვალსაზრისით, ჩოგბურთის მატჩი არის გამოცდა, თუ რომელი მოთამაშე მანიპულირებს ნიუტონის კანონებთან მაქსიმალურად ეფექტურად.

ნიუტონის პირველ მოძრაობის კანონს ჩვეულებრივ ინერციის კანონს უწოდებენ: ერთიანი მოძრაობის მდგომარეობაში მყოფი ობიექტი დარჩება მასში მოძრაობა, თუ ის არ შეექმნება გარე ძალას, და მოსვენებული ობიექტი დარჩება მოსვენებული, თუ მასზე არ მოქმედებს ექსტერიერი ძალა. ნიუტონის მეორე კანონი განსაზღვრავს ურთიერთობას ობიექტის მასას, მასზე გამოყენებულ ძალასა და აჩქარებას შორის, რომელიც იწვევს: ძალა უდრის მასას ჯერ აჩქარებას, ან F = ma. ნიუტონის მოძრაობის მესამე კანონი შეიძლება იყოს ის, რასაც ადამიანთა უმეტესობა ყველაზე კარგად იცნობს, თუნდაც მხოლოდ იმიტომ, რომ ხედავენ მის ხშირად ციტირებას: ყველა მოქმედებისათვის თანაბარი და საპირისპირო რეაქციაა.

ჩოგბურთში, ნიუტონის პირველი კანონის ყველაზე აშკარა მაგალითია ბურთის გზა. როდესაც თქვენ რეკეტს დაარტყამთ ბურთს, ის მიემართება გარკვეული მიმართულებით. თუ თქვენ თამაშობდით ინტერგალაქტიკური სივრცის ვაკუუმში, სინათლის წლებიდან ნებისმიერი სიმძიმის მწარმოებელი სხეულიდან, ბურთი მეტნაკლებად განუსაზღვრელი ვადით გაგრძელდებოდა ამ მიმართულებით, რადგან არანაირი გარეგანი ძალა არ მოქმედებდა ის თუმცა დედამიწაზე ორი ძირითადი ძალა მუშაობს: ჰაერის წინააღმდეგობა ანელებს ბურთის სიჩქარეს და მიზიდულობა ბურთს მიწაზე მიჰყავს.

როდესაც ჩოგბურთის ბურთი რეკეტით გატეხეთ - კოსმოსში ან დედამიწაზე - მას ძალუძთ. რამდენი ძალაა? სწორედ აქ შემოდის ნიუტონის მეორე კანონი: ძალა უდრის მასას ჯერ აჩქარებას. ამ განტოლებაში მასა იზომება კილოგრამებში და აჩქარება ერთეულში, რომელსაც ეწოდება "მეტრი წამში". აჩქარება არ არის იგივე რაც სიჩქარე; უფრო სწორად, ეს არის სიჩქარე, რომლითაც რაღაც ჩქარდება. თუ ობიექტი წამში მოძრაობს 1 მ – ზე, ან "მ / წმ", და ის ჩქარდება ისე, რომ ერთი წამის შემდეგ ის მოძრაობს 2 მ / წმ – ზე, მაშინ ის აჩქარებს 1 მ / წმ – ს ამ წამში - 1 წამში წამში მ.

ახლა დაუბრუნდით იმ ჩოგბურთის ბურთს, რომელსაც მოხვდით: ტენისის ბურთის მასა დაახლოებით 56 გრ, ანუ 0,056 კგ. და ვთქვათ, რომ ბურთს საკმარისად დაადებთ ზინგს წამის მეათედიდან დარტყმის შემდეგ, ის მიაღწევს 100 მილი / სთ, ანუ 44,7 მეტრი წამში. ეს არის სიჩქარის წამში 447 მ წამში, ან მ / წმ / წმ. გავამრავლოთ 0,056 კგ 447 მ / წმ / წამზე და მიიღე 25,032. მაგრამ 25.032 რა? ძალა იზომება ნიუტონებად წოდებულ ერთეულებში. თქვენ დაარტყეთ ბურთს 25.032 ნიუტონის ძალით. ლამაზი ემსახურება.

თქვენ ემსახურებით ბურთს, თქვენი მოწინააღმდეგე უბრუნებს სერვს და მიდიხართ მისი ფრენბურთის დასაბრუნებლად. თქვენ დგახართ ფეხი მიწაზე და უბიძგებთ. თქვენ ერთი მიმართულებით უბიძგებთ - კუთხისკენ მიწაზე - და თქვენი სხეული მიდის საპირისპირო მიმართულებით, მიწიდან დაშორებული კუთხით. ის ძალა, რომლითაც მიწაში ჩააგდე ის ძალაა, რომლითაც წინ მიიწევ. ეს არის მოქმედება და რეაქცია. თქვენ ხართ ნიუტონის მოძრაობის მესამე კანონი.