Περιεχόμενο
Όταν παρακολουθείτε τένις ή οποιοδήποτε άλλο άθλημα, βλέπετε μια επίδειξη φυσικής, απλώς με περισσότερη φωνή από το τυπικό πείραμα φυσικής. Κεντρικά στη δράση είναι οι τρεις νόμοι της κίνησης που περιγράφονται το 1687 από τον Sir Isaac Newton, τον πρωταθλητή του Grand Slam της προ-βιομηχανικής επιστήμης. Με πολλούς τρόπους, ένας αγώνας τένις είναι μια δοκιμή του ποιος παίκτης χειρίζεται τους νόμους του Νεύτωνα με το μεγαλύτερο αποτέλεσμα.
Οι νόμοι
Ο νέος νόμος της κίνησης Newton ονομάζεται συνήθως ο νόμος της αδράνειας: Ένα αντικείμενο σε κατάσταση ομοιόμορφης κίνησης θα παραμείνει σε αυτή την κίνηση αν δεν συναντήσει μια εξωτερική δύναμη και ένα αντικείμενο σε ηρεμία θα παραμείνει σε ηρεμία, εκτός εάν ενεργήσει από εξωτερικό δύναμη. Ο νέος νόμος Newton ορίζει τη σχέση μεταξύ μιας μάζας αντικειμένων, της δύναμης που εφαρμόζεται σ 'αυτήν και της επιτάχυνσης που προκύπτει: Η δύναμη ισούται με την επιτάχυνση της μάζας φορές ή F = ma. Ο Newton, τρίτος νόμος κίνησης, μπορεί να είναι αυτός που οι περισσότεροι άνθρωποι είναι πιο εξοικειωμένοι, αν και μόνο επειδή το βλέπουν να αναφέρεται τόσο συχνά: Για κάθε ενέργεια υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση.
Ο Πρώτος Νόμος
Στο τένις, η πιο προφανής περίπτωση του πρώτου νόμου Newton είναι η πορεία της μπάλας. Όταν χτυπάς την μπάλα με τη ρακέτα σου, το κεφάλι σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Εάν παίζατε το παιχνίδι στο κενό του διαγαλαξιακού χώρου, τα έτη φωτός από κάθε σώμα που παράγει βαρύτητα, η μπάλα θα συνεχίσει προς αυτή την κατεύθυνση περισσότερο ή λιγότερο επ 'αόριστον, διότι δεν θα ενεργούσαν εξωτερικές δυνάμεις πάνω σε αυτό. Στη Γη, όμως, λειτουργούν δύο μεγάλες δυνάμεις: Η αντίσταση του αέρα επιβραδύνει την ταχύτητα της μπάλας και η βαρύτητα τραβάει την μπάλα προς το έδαφος.
Ο Δεύτερος Νόμος
Όταν πατήσατε την μπάλα του τένις με τη ρακέτα σας - στο διάστημα ή στη Γη - ασκούσατε μια δύναμη πάνω του. Πόση δύναμη; Εκεί όπου έρχεται ο νέος νόμος Newtons: Η δύναμη ισούται με επιτάχυνση μάζας φορές. Σε αυτή την εξίσωση, η μάζα μετριέται σε χιλιόγραμμα και η επιτάχυνση σε μια μονάδα που ονομάζεται "μετρητές ανά δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο". Η επιτάχυνση δεν είναι το ίδιο με την ταχύτητα. μάλλον, το ρυθμό με τον οποίο επιταχύνεται κάτι. Αν ένα αντικείμενο κινείται με ταχύτητα 1 m / δευτερόλεπτο ή "m / s" και επιταχύνεται έτσι ώστε ένα δευτερόλεπτο αργότερα να κινείται στα 2 m / s, τότε επιταχύνθηκε 1 m / s σε αυτό το δευτερόλεπτο - 1 m ανά δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο.
Τώρα πίσω σε εκείνη την μπάλα του τένις χτυπήσει: Μια μπάλα τένις έχει μάζα περίπου 56 g, ή 0,056 kg. Και αφήνετε να πείτε ότι βάζετε αρκετό τέντωμα στην μπάλα που το ένα δέκατο του δευτερολέπτου, αφού το χτυπήσετε, φθάνει τα 100 mph, ή 44,7 m ανά δευτερόλεπτο. Αυτός είναι ο ρυθμός επιτάχυνσης 447 m ανά δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο ή m / s / s. Πολλαπλασιάστε 0,056 kg φορές 447 m / s / s και κερδίζετε 25,032. Αλλά 25.032 από τι; Η δύναμη μετράται σε μονάδες που ονομάζονται, αρκετά κατάλληλα, Newton. Χτυπάς την μπάλα με 25.032 Newtons δύναμης. Νίκαια εξυπηρετούν.
Ο Τρίτος Νόμος
Σερβίρετε την μπάλα, ο αντίπαλός σας επιστρέφει την εξυπηρέτηση και πηγαίνετε να επιστρέψετε το βόλεϊ της. Φυτεύεις το πόδι σου στο έδαφος και σπρώχνεις. Μπορείτε να σπρώξετε προς μία κατεύθυνση - σε μια γωνία στο έδαφος - και το σώμα σας πηγαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση, σε μια γωνία μακριά από το έδαφος. Η δύναμη με την οποία προωθήσατε στο έδαφος είναι η δύναμη με την οποία κινήσατε προς τα εμπρός. Αυτή είναι η δράση και η αντίδραση. Youre Newtons τρίτος νόμος της κίνησης, σε κίνηση.