Ko gledate tenis ali kateri koli drug šport, gledate demonstracijo fizike, le z večjim navijanjem kot običajni fizikalni eksperiment. Osrednjega pomena pri akciji so trije zakoni gibanja, ki jih je leta 1687 opisal sir Isaac Newton, prvak velikega slama v predindustrijski znanosti. Teniška tekma je v mnogih pogledih preizkus, kateri igralec z največjim učinkom manipulira Newtonove zakone.
Zakoni
Newtonov prvi zakon gibanja običajno imenujemo zakon vztrajnosti: predmet v stanju enakomernega gibanja bo ostal v tem gibanje, razen če naleti na zunanjo silo, objekt v mirovanju pa ostane v mirovanju, razen če nanj deluje zunanja sila sila. Newtonov drugi zakon opredeljuje razmerje med maso predmeta, silo, ki deluje nanj, in pospeškom, ki nastane: Sila je enaka masi, pomnoženi s pospeškom, ali F = ma. Tretji Newtonov zakon gibanja je morda tisti, ki ga večina ljudi najbolj pozna, čeprav samo zato, ker ga tako pogosto citirajo: Na vsako dejanje obstaja enaka in nasprotna reakcija.
Prvi zakon
V tenisu je najbolj očiten primer Newtonovega prvega zakona pot žoge. Ko z loparjem udarite žogo, se ta odpravi v določeno smer. Če ste igrali igro v vakuumu medgalaktičnega prostora, svetlobnih let od katerega koli telesa, ki ustvarja gravitacijo, žoga bi nadaljevala v tej smeri bolj ali manj neomejeno, ker nanjo ne bi vplivale nobene zunanje sile to. Na Zemlji pa delujeta dve glavni sili: zračni upor upočasni hitrost žoge in gravitacija potegne žogo proti tlom.
Drugi zakon
Ko ste z loparjem tolkli po teniški žogici - v vesolju ali na Zemlji - ste nanjo uporabili silo. Koliko sile? Tu nastopi Newtonov drugi zakon: Sila je enaka masi, pospešeni. V tej enačbi se masa meri v kilogramih in pospešek v enoti, imenovani "metri na sekundo na sekundo". Pospešek ni isto kot hitrost; prej gre za hitrost, s katero se nekaj pospešuje. Če se objekt premika s hitrostjo 1 m na sekundo ali "m / s" in se pospeši, tako da se sekundo kasneje premika z hitrostjo 2 m / s, potem je v tej sekundi pospešil 1 m / s - 1 m na sekundo na sekundo.
Zdaj pa k tisti teniški žogici, ki ste jo zadeli: Teniška žoga ima maso približno 56 g ali 0,056 kg. Recimo, da na kroglo nanesete dovolj zinga, da desetino sekunde, potem ko jo zadenete, doseže 100 mph / km ali 44,7 m na sekundo. To je stopnja pospeška 447 m na sekundo na sekundo ali m / s / s. Pomnožite 0,056 kg krat 447 m / s / s in dobite 25,032. Toda 25.032 česa? Sila se meri v enotah, imenovanih, ustrezno Newtoni. Žogo si zadel s 25.032 njutna sile. Lep servis.
Tretji zakon
Vi servirate žogo, vaš nasprotnik vrne servis, vi pa ji vrnete volej. Nogo posadite na tla in se odrivate. Potisnete v eno smer - pod kotom v tla - in vaše telo gre v nasprotno smer, pod kotom od tal. Sila, s katero ste potisnili v tla, je sila, s katero ste gnani naprej. To je akcija in reakcija. Vi ste Newtonov tretji zakon gibanja.
