Tartalom
Amikor teniszt vagy bármilyen más sportot nézel, akkor a fizika demonstrációját nézte, éppen inkább az éljenzésével, mint a tipikus fizikai kísérlettel. A fellépés központi eleme a Sir Isaac Newton, az iparosodás előtti tudomány Grand Slam bajnokának 1687-ben leírt három mozgási törvény. A tenisz mérkőzés sok szempontból olyan teszt, amelynek során a játékos a lehető leghatékonyabban manipulálja a Newton-i törvényeket.
A törvények
A newtoni mozgás első törvényét általában tehetetlenségi törvénynek nevezik: Az egységes mozgásban lévő tárgy abban a mozgásban marad, hacsak külső erővel nem találkozik, és a nyugalomban lévő tárgy nyugalomban marad, kivéve, ha egy külső Kényszerítés. Newtoni második törvény határozza meg az objektum tömegének, az rá kifejtett erő és a gyorsulás közötti viszonyt: Az erő megegyezik a tömeg szorzata a gyorsulással, vagy F = ma. Lehet, hogy a newtoni mozgás harmadik törvénye a legjobban ismeri a legtöbb embert, csak azért, mert látják, hogy oly gyakran idézik: Minden műveletre egyenlő és ellentétes reakció van.
Az első törvény
A teniszben a Newton első törvényének legszembetűnőbb példája a labda útja. Amikor a labdát megüti a ütőjével, egy bizonyos irányba indul. Ha a játékot a galériák közötti tér vákuumában játszanák, fényévre bármely gravitációt létrehozó testtől, a labda többé-kevésbé határozatlan ideig folytatódna ebben az irányban, mert semmilyen külső erő nem hat rá. A Földön azonban két fő erő működik: A levegőellenállás lelassítja a labda sebességét, és a gravitáció a föld felé húzza a labdát.
A második törvény
Amikor az ütőjével dobta el ezt a teniszlabdát - az űrben vagy a földön - erőt adott rá. Mennyi erő? Ahol Newton második törvénye jön be: Az erő megegyezik a tömeg és gyorsulás gyorsaságával. Ebben az egyenletben a tömeget kilogrammban és a gyorsulást mértük másodpercenként másodpercenként. A gyorsulás nem ugyanaz, mint a sebesség; inkább annak sebessége, amellyel valami felgyorsul. Ha egy tárgy 1 m / s sebességgel, vagy "m / s" mozog, és felgyorsul, úgy, hogy egy másodperccel később 2 m / s sebességgel mozog, akkor abban a másodpercben 1 m / s sebességgel gyorsul - 1 m másodpercenként másodpercenként.
Most vissza ahhoz a teniszlabdahoz, amelyet ütött: A teniszlabda tömege kb. 56 g, vagyis 0,056 kg. Tegyük fel, hogy elegendő zing-et helyez a labdára egy másodperces tizedmásoddal, miután megütötte, eléri a 100 mph-ot, vagyis 44,7 m / s-ot. A gyorsulás sebessége 447 m / s / m, vagy m / s / s. Szorzzuk meg a 0,056 kg-ot 447 m / s / s-szor és 25.032-et kapunk. De 25.032 mi? Az erőt olyan egységekben kell mérni, amelyeket megfelelő Newtonnak hívnak. 25.032 Newton erővel ütöttél a labdára. Szép tálalás.
A harmadik törvény
Ön kiszolgálja a labdát, az ellenfél visszatér a kiszolgáláshoz, és megy, hogy visszatérjen a röplabdahoz. A lábad a földre ülteti, és lenyomja. Egy irányba tolja - egy szögben a talajba, és a teste ellentétes irányba, a talajtól szögben megy. Az az erő, amellyel a talajba nyomtál, az az erő, amellyel előre hajtanak. Ez cselekvés és reakció. Newton harmadik mozgás törvénye, mozgásban.