Kiedy oglądasz tenis lub jakikolwiek inny sport, oglądasz demonstrację fizyki, tylko z większym wiwatowaniem niż typowy eksperyment fizyczny. Centralnym punktem akcji są trzy prawa ruchu opisane w 1687 r. Przez Sir Isaaca Newtona, mistrza Wielkiego Szlema z przedindustrialnej nauki. Pod wieloma względami mecz tenisowy jest sprawdzianem, którego gracz manipuluje prawami Newtona, aby uzyskać jak największy efekt.
Prawa
Pierwsza zasada ruchu Newtona jest powszechnie nazywana prawem bezwładności: obiekt w stanie jednolitego ruchu pozostanie w tym ruchu, dopóki nie napotka zewnętrznej siły, a obiekt w stanie spoczynku pozostanie w spoczynku, chyba że zostanie podjęte działanie przez zewnętrzne siła. Drugie prawo Newtona definiuje związek pomiędzy masą obiektu, przyłożoną do niego siłą i przyspieszeniem, które wynika z tego, że: siła równa się przyspieszeniu masy, lub F = ma. Trzecie prawo ruchu Newtona może być tym, z którym większość ludzi jest najbardziej znana, choćby dlatego, że widzi to tak często: Dla każdego działania występuje równa i odwrotna reakcja.
Pierwsze prawo
W tenisie najbardziej oczywistym przykładem pierwszego prawa Newtona jest ścieżka piłki. Kiedy uderzysz piłeczką rakietą, ona odejdzie w pewnym kierunku. Gdybyś grał w próżnię przestrzeni międzygalaktycznej, lat świetlnych od ciała produkującego grawitację, kula kontynuowałaby w tym kierunku mniej więcej w nieskończoność, ponieważ żadne siły zewnętrzne nie działałyby na nią. Na Ziemi działają jednak dwie główne siły: opór powietrza spowalnia prędkość kuli, a grawitacja przyciąga piłkę w kierunku ziemi.
Drugie prawo
Kiedy przekręciłeś piłkę tenisową rakietą - w kosmosie lub na Ziemi - wywarłeś na nią siłę. Ile siły? Tutaj pojawia się drugie prawo Newtona: siła równa się masowemu przyspieszeniu. W tym równaniu masę mierzy się w kilogramach i przyspieszenie w jednostce zwanej "metrów na sekundę na sekundę". Przyspieszenie to nie to samo co prędkość; raczej jest to tempo, w którym coś przyspiesza. Jeśli obiekt porusza się z szybkością 1 m na sekundę lub "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.
Teraz wróć do tej piłki tenisowej, którą uderzyłeś: Piłka tenisowa ma masę około 56 g lub 0,056 kg. I powiedzmy, że na piłeczkę wystarczy tyle, że jedna dziesiąta sekundy po uderzeniu osiąga 100 mph lub 44,7 m na sekundę. Jest to szybkość przyspieszenia 447 m na sekundę na sekundę, czyli m / s / s. Pomnożyć 0.056 kg razy 447 m / s / s, a otrzymasz 25,032. Ale co 25.032? Siła jest mierzona w jednostkach zwanych, odpowiednio, niutonami. Uderzyłeś w piłkę z 25.032 newtonami siły. Miło służyć.
Trzecie prawo
Podajesz piłkę, przeciwnik zwraca serw, a ty idziesz, by oddać jej salwę. Położysz stopę na ziemi i odepchniesz. Naciskasz w jednym kierunku - pod kątem do ziemi - i twoje ciało idzie w przeciwnym kierunku, pod kątem z dala od ziemi. Siła, z jaką wepchnęliście się w ziemię, jest siłą, z którą jesteście posunięci naprzód. To jest akcja i reakcja. Jesteś trzecią zasadą ruchu Newtona, w ruchu.
