NộI Dung
Khi bạn xem quần vợt, hoặc bất kỳ môn thể thao nào khác, bạn đang xem một cuộc biểu tình của vật lý, chỉ với sự cổ vũ nhiều hơn so với thí nghiệm vật lý điển hình. Trọng tâm của hành động là ba định luật về chuyển động được mô tả năm 1687 bởi Sir Isaac Newton, nhà vô địch Grand Slam của khoa học tiền công nghiệp. Theo nhiều cách, một trận đấu quần vợt là một thử nghiệm trong đó người chơi thao túng các định luật Newton để đạt hiệu quả cao nhất.
Luật lệ
Định luật chuyển động đầu tiên của Newton thường được gọi là định luật quán tính: Một vật ở trạng thái chuyển động đều sẽ tồn tại trong chuyển động đó trừ khi nó gặp một lực bên ngoài, và một vật ở trạng thái nghỉ sẽ nằm yên trừ khi nó bị tác động bởi bên ngoài lực lượng. Định luật thứ hai của Newton xác định mối quan hệ giữa một khối lượng vật thể, lực tác dụng lên nó và gia tốc dẫn đến: Lực bằng với gia tốc khối lượng lần, hoặc F = ma. Định luật chuyển động thứ ba của Newton có thể là luật mà hầu hết mọi người quen thuộc nhất, nếu chỉ vì họ thấy nó được trích dẫn thường xuyên như vậy: Đối với mọi hành động đều có phản ứng bình đẳng và ngược lại.
Luật đầu tiên
Trong quần vợt, ví dụ rõ ràng nhất về định luật đầu tiên của Newton là đường đi của quả bóng. Khi bạn đập bóng bằng vợt, nó sẽ đi theo một hướng nhất định. Nếu bạn đang chơi trò chơi trong môi trường không gian liên thiên hà, nhiều năm ánh sáng từ bất kỳ cơ thể tạo ra trọng lực nào, quả bóng sẽ tiếp tục theo hướng đó ít nhiều vô thời hạn, bởi vì không có lực bên ngoài nào tác động lên nó. Tuy nhiên, trên Trái đất, hai lực lượng chính đang hoạt động: Sức cản không khí làm chậm tốc độ của quả bóng và trọng lực kéo quả bóng về phía mặt đất.
Luật thứ hai
Khi bạn ném quả bóng tennis đó bằng vợt của bạn - trong không gian hoặc trên Trái đất - bạn đã tác dụng lực lên nó. Lực bao nhiêu? Đó là nơi mà định luật thứ hai của Newton xuất hiện: Lực bằng với gia tốc khối lượng lần. Trong phương trình này, khối lượng được đo bằng kilôgam và gia tốc trong một đơn vị gọi là "mét trên giây mỗi giây". Gia tốc không giống với tốc độ; đúng hơn, đó là tốc độ mà một cái gì đó đang tăng tốc. Nếu một vật đang chuyển động với tốc độ 1 m mỗi giây hoặc "m / s" và nó tăng tốc để một giây sau nó di chuyển với tốc độ 2 m / s, thì nó tăng tốc 1 m / s trong một giây - 1 giây m mỗi giây mỗi giây.
Bây giờ trở lại quả bóng tennis mà bạn đánh: Một quả bóng tennis có khối lượng khoảng 56 g, tương đương 0,056 kg. Và giả sử rằng bạn đặt đủ zing vào quả bóng một phần mười giây sau khi bạn đánh nó, nó đạt 100 mph, hoặc 44,7 m mỗi giây. Đó là tốc độ tăng tốc 447 m mỗi giây mỗi giây, hoặc m / s / s. Nhân 0,056 kg nhân với 447 m / s / s và bạn nhận được 25.032. Nhưng 25.032 thì sao? Lực lượng được đo bằng đơn vị gọi là, đủ thích hợp, Newton. Bạn đánh bóng với lực 25.032 Newton. Phục vụ tốt đẹp.
Luật thứ ba
Bạn giao bóng, đối thủ trả lại giao bóng và bạn đi trả bóng chuyền cho cô ấy. Bạn đặt chân xuống đất và đẩy ra. Bạn đẩy theo một hướng - ở một góc xuống mặt đất - và cơ thể bạn đi theo hướng ngược lại, ở một góc cách mặt đất. Lực mà bạn đẩy xuống đất là lực mà bạn đang đẩy về phía trước. Đó là hành động và phản ứng. Youre Newtons định luật thứ ba của chuyển động, trong chuyển động.