Når du ser tennis eller nogen anden sport, ser du en demonstration af fysik, bare med mere glæde end det typiske fysiske eksperiment. Centralt for handlingen er de tre bevægelseslove, der blev beskrevet i 1687 af Sir Isaac Newton, Grand Slam-mesteren i førindustriel videnskab. På mange måder er en tenniskamp en test, hvilken spiller manipulerer Newtons love til størst effekt.
Loven
Newtons første lov om bevægelse kaldes almindeligvis inertisloven: Et objekt i en tilstand af ensartet bevægelse vil forblive i den bevægelse, medmindre den møder en ekstern kraft, og et objekt i ro vil forblive i ro, medmindre det handles af en ekstern kraft. Newtons anden lov definerer forholdet mellem en objekts masse, den påtrykte kraft og accelerationen, der resulterer: Force svarer til massetid acceleration, eller F = ma. Newtons tredje lov om bevægelse kan være den, som de fleste mennesker er mest bekendt med, kun fordi de ser det citeret så ofte: For hver handling er der en lige og modsat reaktion.
Den første lov
I tennis er den mest oplagte forekomst af Newtons første lov vejens vej. Når du smugler bolden med din racket, går det ud i en bestemt retning. Hvis du spillede spillet i vakuum af intergalaktisk rum, lysår fra enhver tyngdekraftproducerende krop, ville bolden fortsætte i den retning mere eller mindre på ubestemt tid, fordi ingen eksterne kræfter ville handle på den. På Jorden er der dog to store kræfter på arbejde: Luftmotstanden sænker kuglens hastighed og tyngdekraften trækker bolden mod jorden.
Den anden lov
Når du thwacked den tennisbold med din racket - i rummet eller på jorden - udøvede du en kraft på den. Hvor meget kraft? Det er her Newtons anden lov kommer ind: Force svarer til massetid acceleration. I denne ligning måles masse i kilogram og acceleration i en enhed kaldet "meter pr. Sekund pr. Sekund." Acceleration er ikke den samme som hastighed; Det er snarere den hastighed, hvormed der sker noget fremskridt. Hvis et objekt bevæger sig ved 1 m pr. Sekund eller "m / s", og det går hurtigt op, så et sekund senere bevæger det sig ved 2 m / s, så spredes det 1 m / s i det ene sekund - 1 m pr. sekund pr. sekund.
Nu tilbage til den tennisbold, du rammer: En tennisbold har en masse på 56 g eller 0,056 kg. Og lad os sige, at du sætter nok zing på bolden, at en tiendedel af et sekund, efter at du har ramt den, når den 100 mph eller 44,7 m pr. Sekund. Det er en accelerationshastighed på 447 m pr. Sekund pr. Sekund eller m / s / s. Multiplicér 0,056 kg gange 447 m / s / s, og du får 25.032. Men 25.032 af hvad? Force er målt i enheder kaldet, passende nok, Newtons. Du rammer bolden med 25.032 Newtons af kraft. Nice tjener.
Den tredje lov
Du tjener bolden, din modstander vender tilbage, og du går for at vende tilbage til sin volley. Du plante din fod på jorden og skubbe af. Du skubber i en retning - i en vinkel i jorden - og din krop går i den modsatte retning, i en vinkel væk fra jorden. Den kraft, som du skubbede ind i jorden, er den kraft, som du kører fremad med. Det er handling og reaktion. Du er Newtons tredje lov om bevægelse, i bevægelse.
