Vsebina
Ko gledate tenis ali kateri koli drug šport, gledate demonstracijo fizike, samo z večjim navijanjem kot običajni fizični eksperiment. Glavni dejavniki so trije gibalni zakoni, ki jih je leta 1687 opisal sir Isaac Newton, prvak predindustrijske vede. V mnogih pogledih je teniška tekma test, kateri igralec najbolje manipulira z Newtonovimi zakoni.
Zakoni
Newtonov prvi zakon gibanja običajno imenujemo inercijski zakon: Predmet v stanju enakomernega gibanja ostane v tem gibanju, razen če naleti na zunanjo silo, predmet v mirovanju pa ostane v mirovanju, razen če nanj deluje zunanji silo. Newtonov drugi zakon določa razmerje med maso predmetov, silo, ki se uporablja nanjo, in pospeškom, ki je rezultat: Sila je enaka masni kratici pospeška ali F = ma. Newtonov tretji zakon gibanja je morda tisti, ki ga večina ljudi najbolj pozna, pa čeprav samo zato, ker ga tako pogosto vidijo: Za vsako dejanje obstaja enaka in nasprotna reakcija.
Prvi zakon
V tenisu je najočitnejši primer prvega zakona Newtonov pot žogice. Ko z loparjem udariš žogo, se odpravi v določeno smer. Če bi igro igrali v vakuumu medgalaktičnega prostora, svetlobnih let od katerega koli telesa, ki proizvaja gravitacijo, bi žoga nadaljevala v tej smeri bolj ali manj v nedogled, ker nanjo ne bi vplivale nobene zunanje sile. Na Zemlji pa delujeta dve glavni sili: zračni upor upočasni hitrost krogle in gravitacija potegne žogo proti tlom.
Drugi zakon
Ko ste tenis žogico lovili z loparjem - v vesolju ali na Zemlji - ste nanjo izstrelili silo. Koliko sile? Tu nastopi drugi zakon Newtona: Sila je enaka množičnim pospeškom. V tej enačbi se masa meri v kilogramih, pospešek pa v enoti, imenovani "metri na sekundo". Pospešek ni isto kot hitrost; temveč hitrost, s katero se nekaj pospešuje. Če se predmet giblje s hitrostjo 1 m na sekundo ali "m / s", in pospeši tako, da se sekundo pozneje premika s hitrostjo 2 m / s, potem v tej sekundi pospeši 1 m / s - 1 m na sekundo na sekundo
Zdaj se vrnite na tisto teniško žogo, ki ste jo zadeli: Teniška masa ima približno 56 g ali 0,056 kg. In povejmo, da na žogo postavite dovolj zinga, da desetino sekunde po tem, ko jo udarite, doseže 100 mph ali 44,7 m na sekundo. To je hitrost pospeška 447 m na sekundo ali m / s / s. Pomnožite 0,056 kg krat 447 m / s / s in dobite 25,032. Toda 25.032 kaj? Sila se meri v enotah, ki se imenujejo, Newtonovi. Žogo ste zadeli s 25.032 Newtonskimi silami. Lepo postrežemo.
Tretji zakon
Služiš žogo, nasprotnik ji vrne servis in greš ji vrniti volej. Nogo posadite na tla in odrinete. Potisnete se v eno smer - pod kotom v tla - in vaše telo gre v nasprotni smeri, pod kotom stran od tal. Sila, s katero ste se potisnili v tla, je sila, s katero ste poganjali naprej. To je akcija in reakcija. Ste Newtonov tretji zakon gibanja, v gibanju.