Съдържание
Когато гледате тенис или всеки друг спорт, вие наблюдавате демонстрация на физика, само с повече аплодисменти от типичния експеримент по физика. Централни за действието са трите закона за движение, описани през 1687 г. от сър Айзък Нютон, шампионът от Големия шлем на доиндустриалната наука. В много отношения тенис мачът е тест на който играчът манипулира законите на Нютон с най-голям ефект.
Законите
Първият закон на движението на Нютон обикновено се нарича инерционен закон: Обект в състояние на равномерно движение ще остане в това движение, освен ако не срещне външна сила, а обект в покой ще остане в покой, освен ако не се действа от външен сила. Вторият закон на Нютон определя отношението между масата на обектите, силата, приложена към нея, и ускорението, което води до резултат: Силата е равна на масата на ускорението или F = ma. Третият закон за движението на Нютон може да бъде този, с който повечето хора са най-запознати, макар и само защото го виждат цитирано толкова често: За всяко действие има равна и противоположна реакция.
Първият закон
В тениса най-очевидният случай на първия закон на Нютон е пътят на топката. Когато удряш топката с ракетата си, тя тръгва в определена посока. Ако играехте във вакуума на междугалактическото пространство, на светлинни години от всяко произвеждащо гравитацията тяло, топката щеше да продължи в тази посока повече или по-малко неопределено време, тъй като върху нея няма да действат никакви външни сили. На Земята обаче работят две основни сили: Съпротивлението на въздуха забавя скоростта на топката и гравитацията дърпа топката към земята.
Вторият закон
Когато си хвърлил тази тенис топка с ракетата си - в космоса или на Земята - си упражнил сила върху нея. Колко сила? Именно там идва вторият закон на Нютон: Силата се равнява на масови пъти ускорение. В това уравнение масата се измерва в килограми, а ускорението в единица, наречена "метри в секунда". Ускорението не е същото нещо като скоростта; по-скоро скоростта, с която нещо се ускорява. Ако даден обект се движи с 1 м в секунда, или "м / с", и той се ускорява така, че една секунда по-късно неговото придвижване със скорост 2 м / с, след това в тази секунда той ускорява 1 м / с - 1 м в секунда в секунда
Върнете се към онази тенис топка, която удряте: Тенисната топка има маса от около 56 г, или 0,056 кг. И нека кажем, че сте сложили достатъчно цинг на топката, че една десета от секундата след като я ударите, тя достига 100 мили / ч, или 44,7 м в секунда. Това е скорост на ускорение от 447 м в секунда в секунда или m / s / s. Умножете 0.056 кг пъти 447 m / s / s и получавате 25.032. Но 25.032 от какво? Силата се измерва в единици, наречени, достатъчно подходящо, Нютони. Удряш топката с 25.032 нютона сила. Приятно сервиране.
Третият закон
Служиш на топката, опонентът ти връща сервиса и отиваш да й върнеш вол. Засаждате крака си на земята и се отблъсквате. Буташ в една посока - под ъгъл в земята - и тялото ти отива в обратна посока, под ъгъл далеч от земята. Силата, с която сте се блъснали в земята, е силата, с която сте се задвижвали напред. Това действие и реакция. Ти си Нютоните трети закон на движение, в движение.