Obsah
Keď sledujete tenis alebo akýkoľvek iný šport, sledujete ukážku fyziky, len s väčšou povzbudivosťou, ako je typický fyzikálny experiment. Ústredným bodom konania sú tri zákony o pohybe, ktoré v roku 1687 opísal sir Isaac Newton, majster preteky predpriemyselných vied Grand Slam. V mnohých ohľadoch je tenisový zápas testom, pri ktorom hráč manipuluje s Newtonovými zákonmi s maximálnym účinkom.
Zákony
Newtonov prvý zákon o pohybe sa bežne nazýva zákon zotrvačnosti: Objekt v stave rovnomerného pohybu zostane v tomto pohybe, pokiaľ nenarazí na vonkajšiu silu a objekt v pokoji zostane v pokoji, pokiaľ naň nebude pôsobiť vonkajšia sila. silou. Newtonov druhý zákon definuje vzťah medzi hmotnosťou predmetov, silou, ktorá naň pôsobí, a výsledným zrýchlením: Sila sa rovná hmotnostnému násobku zrýchlenia alebo F = ma. Newtonov tretí zákon o pohybe by mohol byť ten, s ktorým je väčšina ľudí najznámejšia, iba preto, že to tak často vidia: Pre každú akciu existuje rovnaká a opačná reakcia.
Prvý zákon
V tenise je najzreteľnejším príkladom Newtonovho prvého zákona cesta lopty. Keď vyhodíte loptu do rakety, zamieri to určitým smerom. Keby ste hrali hru vo vákuu intergalaktického priestoru, svetelných rokov od akéhokoľvek tela produkujúceho gravitáciu, lopta by pokračovala v tomto smere viac-menej neurčito, pretože na ňu nebudú pôsobiť žiadne vonkajšie sily. Na Zemi však pôsobia dve hlavné sily: Vzduchový odpor spomaľuje rýchlosť lopty a gravitácia ťahá loptu smerom k zemi.
Druhý zákon
Keď ste ten raketový loptu zbil raketou - vo vesmíre alebo na Zemi - pôsobili ste silou. Koľko sily? Tu prichádzajú Newtonove druhé zákony: Sila sa rovná hromadnému zrýchleniu. V tejto rovnici sa hmotnosť meria v kilogramoch a zrýchlenie v jednotke nazývanej „metre za sekundu za sekundu“. Zrýchlenie nie je to isté ako rýchlosť; skôr je to rýchlosť, akou sa niečo zrýchľuje. Ak sa objekt pohybuje rýchlosťou 1 m za sekundu alebo „m / s“ a zrýchľuje sa tak, že o sekundu neskôr sa pohybuje rýchlosťou 2 m / s, zrýchli o 1 m / s za túto sekundu - 1 m za sekundu za sekundu.
Teraz späť k ten tenisový loptu, ktorý ste zasiahli: Tenisový loptu má hmotnosť asi 56 g alebo 0,056 kg. A povedzme, že na loptičku dáte dosť zing, že jedna desatina sekundy po jej zasiahnutí dosiahne 100 mph alebo 44,7 m za sekundu. To je rýchlosť zrýchlenia 447 m za sekundu za sekundu alebo m / s / s. Násobte 0,056 kg krát 447 m / s / sa dostanete 25,032. Ale 25,032 z čoho? Sila sa meria v jednotkách nazývaných Newtonov. Do lopty ste zasiahli 25.032 Newtonov sily. Pekné servírovanie.
Tretí zákon
Slúžiš gule, tvoj súper vráti slúžku a ideš vrátiť jej salvu. Položte nohu na zem a odstrčte. Zatlačíte jedným smerom - pod uhlom do zeme - a vaše telo ide v opačnom smere, pod uhlom od zeme. Sila, s ktorou ste tlačili do zeme, je sila, s ktorou ste tlačili dopredu. To je akcia a reakcia. Ste tretí zákon o pohybe, v pohybe.