Sadržaj
Kada gledate tenis ili bilo koji drugi sport, gledate demonstraciju fizike, samo s više navijanja od tipičnog fizičkog eksperimenta. Centralna radnja su tri zakona pokreta koja je 1687. opisao Sir Isaac Newton, Grand Slam prvak predindustrijske znanosti. U mnogočemu je teniski meč test kojim igrač manipulira Newtonovim zakonima do najvećeg učinka.
Zakoni
Newtonov prvi zakon kretanja obično se naziva inercijskim zakonom: Objekt u stanju jednoobraznog gibanja ostat će u tom pokretu osim ako naiđe na vanjsku silu, a objekt u mirovanju ostat će u mirovanju ako na njega ne djeluje vanjski sila. Newtonov drugi zakon definira odnos između mase objekta, sile koja se primjenjuje na njega i ubrzanja koje rezultira: Sila je jednaka masi puta ubrzanju, ili F = ma. Njutnov treći zakon kretanja možda je onaj koji većina ljudi najviše poznaje, makar samo zato što ga često citiraju: Za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija.
Prvi zakon
U tenisu najočitija primjer Newtonovog prvog zakona je put lopte. Kad šaknete loptu loptom, ona kreće u određenom smjeru. Ako biste igrali igru u vakuumu intergalaktičkog prostora, svjetlosnih godina od bilo kojeg tijela koje proizvodi gravitaciju, lopta bi nastavila u tom smjeru manje-više neograničeno, jer na nju ne bi djelovale nikakve vanjske sile. Na Zemlji, međutim, djeluju dvije glavne sile: Otpor zraka usporava brzinu kuglice i gravitacija povlači loptu prema tlu.
Drugi zakon
Kad ste bacili tu tenisku loptu svojim reketom - u svemiru ili na Zemlji - na nju ste odmorili silu. Koliko sile? Tu dolazi Newtonov drugi zakon: Sila je jednaka masi puta ubrzanja. U ovoj se jednadžbi masa mjeri u kilogramima, a ubrzanje u jedinici koja se naziva "metara u sekundi". Ubrzanje nije isto što i brzina; radije brzina kojom se nešto ubrzava. Ako se objekt kreće brzinom od 1 m u sekundi ili "m / s", i ubrzava tako da se sekunda kasnije kreće brzinom od 2 m / s, tada je u toj sekundi ubrzao 1 m / s - 1 m u sekundi u sekundi.
Sada se vratite onoj teniskoj kugli koju ste pogodili: Teniska masa ima masu od oko 56 g, odnosno 0,056 kg. I recimo da ste stavili dovoljno zinga na loptu da jednu desetinu sekunde nakon što je udarite, ona dosegne 100 mph, odnosno 44,7 m u sekundi. To je brzina ubrzanja od 447 m u sekundi ili m / s / s. Pomnožite 0,056 kg puta 447 m / s / s i dobijete 25,032. Ali 25.032 čega? Sila se mjeri u jedinicama nazvanim, na odgovarajući način, Newtonima. Udarali ste loptu s 25.032 Njutana snage. Lijepo posluži.
Treći zakon
Vi servirate loptu, vaš protivnik vraća poslužbu, a vi joj vratite volej. Stavite stopalo na zemlju i odgurnete se. Gurate se u jednom smjeru - pod kutom u zemlju - i vaše tijelo ide u suprotnom smjeru, pod kutom udaljenim od zemlje. Sila kojom ste se gurnuli u zemlju je sila kojom ste se gurali naprijed. To je akcija i reakcija. Ti si Newtonov treći zakon kretanja, u pokretu.