Kiedy oglądasz tenis lub jakikolwiek inny sport, oglądasz pokaz fizyki, tylko z większą radością niż typowy eksperyment fizyczny. Centralnym elementem akcji są trzy prawa ruchu opisane w 1687 roku przez Sir Isaaca Newtona, wielkiego mistrza nauki przedindustrialnej. Pod wieloma względami mecz tenisowy jest sprawdzianem tego, który gracz najlepiej manipuluje prawami Newtona.
Prawa
Pierwsza zasada ruchu Newtona jest powszechnie nazywana prawem bezwładności: Obiekt w stanie ruchu jednostajnego pozostanie w tym stanie. ruchu, chyba że napotka siłę zewnętrzną, a obiekt w spoczynku pozostanie w spoczynku, chyba że zadziała na niego zewnętrzna siła siła. Drugie prawo Newtona definiuje związek między masą obiektu, przyłożoną do niego siłą i wynikającym z tego przyspieszeniem: Siła równa się masie razy przyspieszenie, czyli F=ma. Trzecia zasada dynamiki Newtona może być tą, którą większość ludzi zna najlepiej, choćby dlatego, że widują ją tak często cytowaną: na każde działanie istnieje równa i przeciwna reakcja.
Pierwsze Prawo
W tenisie najbardziej oczywistym przykładem pierwszego prawa Newtona jest tor piłki. Kiedy uderzasz piłkę rakietą, uderza ona w określonym kierunku. Gdybyś grał w tę grę w próżni przestrzeni międzygalaktycznej, lata świetlne od jakiegokolwiek ciała wytwarzającego grawitację, kula poruszałaby się w tym kierunku mniej więcej w nieskończoność, ponieważ nie działałyby na nią żadne siły zewnętrzne to. Jednak na Ziemi działają dwie główne siły: opór powietrza spowalnia prędkość piłki, a grawitacja ciągnie piłkę w kierunku ziemi.
Drugie Prawo
Kiedy uderzałeś rakietą tę piłkę tenisową – w kosmosie lub na Ziemi – wywierałeś na nią siłę. Ile siły? I tu pojawia się drugie prawo Newtona: Siła równa się masa razy przyspieszenie. W tym równaniu masę mierzy się w kilogramach, a przyspieszenie w jednostce zwanej „metrami na sekundę na sekundę”. Przyspieszenie to nie to samo co prędkość; jest to raczej tempo, w jakim coś przyspiesza. Jeśli obiekt porusza się z prędkością 1 m/s, czyli „m/s”, i przyspiesza tak, że sekundę później porusza się z prędkością 2 m/s, to przyspieszył o 1 m/s w tej jednej sekundzie -- 1 m na sekundę na sekundę.
Wróćmy teraz do tej piłki tenisowej, którą uderzyłeś: piłka tenisowa ma masę około 56 g, czyli 0,056 kg. I powiedzmy, że nałożyłeś wystarczająco dużo zingu na piłkę, że jedna dziesiąta sekundy po uderzeniu osiąga 100 mil na godzinę, czyli 44,7 m na sekundę. To tempo przyspieszenia 447 m na sekundę na sekundę, czyli m/s/s. Pomnóż 0,056 kg przez 447 m/s/s, a otrzymasz 25,032. Ale 25.032 czego? Siłę mierzy się w jednostkach zwanych odpowiednio Newtonami. Uderzasz piłkę z siłą 25.032 niutonów. Miły służyć.
Trzecie Prawo
Serwujesz piłkę, przeciwnik oddaje serw, a ty idziesz do oddania jej z woleja. Stawiasz stopę na ziemi i odpychasz się. Odpychasz się w jednym kierunku – pod kątem w ziemię – a twoje ciało idzie w przeciwnym kierunku, pod kątem od ziemi. Siła, z jaką wbiłeś się w ziemię, to siła, z jaką jesteś napędzany do przodu. To jest akcja i reakcja. Jesteś trzecią zasadą dynamiki Newtona, w ruchu.