תוֹכֶן
כשאתה צופה בטניס, או בכל ענף ספורט אחר, אתה צופה בהפגנה של הפיזיקה, רק עם יותר מריע מהניסוי הפיזי האופייני. מרכזי בפעולה הם שלושת חוקי התנועה שתוארו בשנת 1687 על ידי סר אייזק ניוטון, אלוף גראנד סלאם במדע הקדם-תעשייתי. במובנים רבים, משחק טניס הוא מבחן בו השחקן מתמרן את החוקים של ניוטון באופן האפקטיבי ביותר.
החוקים
חוק התנועה הראשון של ניוטון נקרא בדרך כלל חוק האינרציה: אובייקט במצב של תנועה אחידה יישאר בתנועה זו אלא אם כן הוא נתקל בכוח חיצוני, ואובייקט במנוחה יישאר במנוחה אלא אם כן יפעל על ידי גורם חיצוני. כוח. החוק השני של ניוטון מגדיר את הקשר בין מסה של אובייקטים, הכוח המופעל עליו והתאוצה שתוצאתו: כוח שווה למסה כפולת תאוצה, או F = ma. חוק התנועה השלישי של ניוטון עשוי להיות זה שרוב האנשים מכירים ביותר, ולו מכיוון שהם רואים אותו מצוטט כל כך לעתים קרובות: לכל פעולה יש תגובה שווה והפוכה.
החוק הראשון
בטניס המופע הברור ביותר של החוק הראשון של ניוטון הוא מסלול הכדור. כשאתה מכה את הכדור במחבט שלך, הוא פונה לכיוון מסוים. אם היית משחק את המשחק בוואקום של החלל הבין-גלקטי, שנות אור מכל גוף מייצר כוח משיכה, הכדור היה ממשיך בכיוון זה פחות או יותר מוגדר, מכיוון שאף כוחות חיצוניים לא יפעלו עליו. עם זאת, על פני כדור הארץ שני כוחות עיקריים פועלים: התנגדות אוויר מאיטה את מהירות הכדור וכוח המשיכה מושך את הכדור לעבר האדמה.
החוק השני
כאשר חבטת בכדור הטניס ההוא עם המחבט שלך - בחלל או על כדור הארץ - הפעלת עליו כוח. כמה כוח? זה המקום בו החוק השני ניוטון נכנס: הכוח שווה להאצה של פעמים המסה. במשוואה זו נמדדת המסה בקילוגרמים ותאוצה ביחידה הנקראת "מטר לשנייה בשנייה." האצה אינה אותו דבר כמו מהירות; אלא הקצב בו משהו מאיץ. אם חפץ נע במהירות של 1 מ 'לשנייה, או "m / s", והוא מאיץ כך ששנייה לאחר מכן היא עוברת במהירות של 2 m / s, אז הוא האיץ 1 m / s בשנייה זו - 1 מ 'לשנייה לשנייה.
עכשיו חזרה לאותו כדור טניס שפגעת: בכדור טניס יש מסה של כ -56 גר ', או 0.056 ק"ג. ונאמר שאתה שם מספיק זינג על הכדור שעשירית שנייה אחרי שפגע בו, הוא מגיע ל 100 קמ"ש, או 44.7 מ 'לשנייה. זה קצב תאוצה של 447 מ 'לשנייה בשנייה, או m / s / s. הכפל 0.056 ק"ג פי 447 מ"ש / שניה וקבל 25.032. אבל 25.032 ממה? הכוח נמדד ביחידות הנקראות, ניאות מספיק, כנדרש. אתה מכה בכדור עם 25.032 ניוטון כוח. הגשה נחמדה.
החוק השלישי
אתה משרת את הכדור, היריב שלך מחזיר את ההגשה ואתה הולך להחזיר את המטח שלה. אתה שותל את כף הרגל על האדמה ודוחף. אתה דוחף בכיוון אחד - בזווית לאדמה - וגופך הולך בכיוון ההפוך, בזווית רחוקה מהקרקע. הכוח איתו דחפת לקרקע הוא הכוח איתו הנעת קדימה. זה פעולה ותגובה. Youre Newton החוק השלישי של תנועה, בתנועה.