Когато гледате тенис или друг спорт, наблюдавате демонстрация на физиката, само с по-голямо удоволствие от типичния физически експеримент. В центъра на действието са трите закона на движение, описани през 1687 г. от сър Исак Нютон, шампион на Гранд Шлем на прединдустриалната наука. В много отношения тенис мачът е тест за това кой играч манипулира законите на Нютон с най-голям ефект.
Законите
Първият закон за движение на Нютон обикновено се нарича закон на инерцията: обект в състояние на еднакво движение ще остане в това движение, освен ако не срещне външна сила и обект в покой ще остане в покой, освен ако не се действа от външен сила. Вторият закон на Нютон определя връзката между масата на обекта, приложената сила към него и ускорението, което се получава: Силата е равна на масата на ускорението, или F = ma. Третият закон за движението на Нютон може да е този, с който повечето хора са най-запознати, дори и само защото го виждат цитирани толкова често: за всяко действие има еднаква и противоположна реакция.
Първият закон
В тениса най-очевидният пример за първия закон на Нютон е пътят на топката. Когато ударите топката с ракетата си, тя се насочва в определена посока. Ако играехте във вакуума на междугалактическото пространство, светлинни години от всяко тяло, което произвеждаше гравитацията, топката щеше да продължи в тази посока повече или по-малко неопределено време, защото никакви външни сили не щяха да действат върху нея. На Земята, обаче, работят две големи сили: Въздушното съпротивление забавя скоростта на топката и гравитацията издърпва топката към земята.
Вторият закон
Когато разбихте тази топка за тенис с ракетата си - в космоса или на Земята - вие упражнявахте сила върху нея. Колко сила? Това е вторият закон на Нютон: Силата е равна на масовото ускорение. В това уравнение масата се измерва в килограми и се ускорява в единица, наречена "метри в секунда в секунда". Ускорението не е същото като скоростта; скоро това е скоростта, с която нещо се ускорява. Ако даден обект се движи с 1 метър в секунда или "m / s" и се ускорява, така че една секунда по-късно се движи с 2 м / сек, то се ускорява 1 м / сек за тази секунда - 1 m за секунда в секунда.
Сега се връщайте на тази тениска топка, която ударихте: топката за тенис има маса от около 56 г или 0,056 кг. И да кажем, че слагате достатъчно топка върху топката, която след десета от секундата, след като я ударите, достига 100 мили / ч или 44,7 м в секунда. Това е скорост на ускорение от 447 m за секунда в секунда или m / s / s. Умножете 0.056 кг пъти 447 м / с / сек и получавате 25.032. Но какво? Силата се измерва в единици, наречени достатъчно Нютони. Натискаш топката с 25,032 Нютове сила. Ница служи.
Третият закон
Служите на топката, вашият противник връща сервиса и отивате да върнете волетата си. Засаждате крака си на земята и изтласквате. Натискате в една посока - под ъгъл в земята - и тялото ви се движи в обратна посока, под ъгъл от земята. Силата, с която сте избутали в земята, е силата, с която сте задвижвани напред. Това е действие и реакция. Ти си третият закон на Нютон за движение, в движение.
