Содержание
Когда вы смотрите теннис или любой другой вид спорта, вы наблюдаете демонстрацию физики, просто с большей радостью, чем в обычном физическом эксперименте. Центральным в действии являются три закона движения, описанные в 1687 году сэром Исааком Ньютоном, чемпионом Большого шлема доиндустриальной науки. Во многих отношениях теннисный матч - это тест, в котором игрок манипулирует законами Ньютона с максимальной эффективностью.
Законы
Первый закон движения Ньютона обычно называют законом инерции: объект в состоянии равномерного движения останется в этом движении, если не столкнется с внешней силой, а объект в покое останется в покое, если на него не воздействует внешняя сила. сила. Второй закон Ньютона определяет отношение между массой объекта, силой, приложенной к нему, и результатом ускорения: сила равна массе, умноженной на ускорение, или F = ma. Третий закон движения Ньютона может быть тем, с которым большинство людей больше всего знакомо, хотя бы потому, что его часто цитируют: на каждое действие существует равная и противоположная реакция.
Первый Закон
В теннисе наиболее очевидным примером первого закона Ньютона является путь мяча. Когда вы ударяете мяч ракеткой, он направляется в определенном направлении. Если бы вы играли в игру в вакууме межгалактического пространства, световых лет от любого производящего гравитацию тела, шар продолжал бы в этом направлении более или менее бесконечно, потому что никакие внешние силы не действовали бы на него. На Земле, однако, действуют две основные силы: сопротивление воздуха замедляет скорость шара, а сила тяжести тянет шар к земле.
Второй Закон
Когда вы ударили этот теннисный мяч ракеткой - в космосе или на Земле - вы приложили к нему силу. Сколько сил? Вот где вступает в силу второй закон Ньютона: сила равна массе, умноженной на ускорение. В этом уравнении масса измеряется в килограммах, а ускорение - в единицах, называемых «метрами в секунду в секунду». Ускорение - это не то же самое, что скорость; скорее это скорость, с которой что-то ускоряется. Если объект движется со скоростью 1 м / с или «м / с», и он ускоряется так, что через одну секунду он движется со скоростью 2 м / с, то он ускоряется на 1 м / с за одну секунду - 1 м в секунду в секунду.
Теперь вернемся к тому теннисному мячу, который вы ударили: теннисный мяч имеет массу около 56 г или 0,056 кг. Допустим, вы положили достаточно шариков на шарик, чтобы одна десятая секунды после того, как вы его ударили, достигли 100 миль в час, или 44,7 м в секунду. Это скорость ускорения 447 м / с в секунду или м / с / с. Умножьте 0,056 кг на 447 м / с / с, и вы получите 25,032. А 25.032 чего? Сила измеряется в единицах, называемых, соответственно, ньютонами. Вы бьете по мячу с силой 25.032 Ньютона. Хорошая подача.
Третий Закон
Вы служите мячу, ваш противник возвращает подачу, и вы идете, чтобы вернуть ее залп. Вы ставите ногу на землю и отталкиваетесь. Вы толкаете в одном направлении - под углом к земле - и ваше тело движется в противоположном направлении под углом от земли. Сила, с которой вы толкаете землю, - это сила, с которой вы движетесь вперед. Это действие и реакция. Ты Ньютон, третий закон движения, в движении.