איך חוקי ניוטון של אינטראקציה עם טניס?

כאשר אתה צופה טניס, או כל ספורט אחר, אתה צופה בהפגנת פיזיקה, רק עם יותר מריעים מאשר הניסוי הפיזי טיפוסי. מרכזיים לפעולה הם שלושת חוקי התנועה שתוארו בשנת 1687 על ידי סר אייזיק ניוטון, אלוף גראנד סלאם של מדע קדם תעשייתי. במובנים רבים, התאמה טניס הוא מבחן אשר שחקן מניפולציה החוקים של ניוטון להשפעה הגדולה ביותר.

>

וידאו של היום

חוקים

החוק הראשון של ניוטון הוא בדרך כלל נקרא חוק האינרציה: אובייקט במצב של תנועה אחידה יישאר בתנועה זו, אלא אם כן הוא פוגש כוח חיצוני, וחפץ במנוחה יישאר במנוחה, אלא אם יפעל עליו כוח חיצוני. החוק השני של ניוטון מגדיר את הקשר בין המסה של עצם, הכוח החיל עליה לבין ההאצה שתוצאתו: כוח שווה להאצת המסה, או F = ma. חוק התנועה השלישי של ניוטון עשוי להיות זה שרוב האנשים מכירים אותו ביותר, ולו רק משום שהם רואים אותו מצוטט לעתים כה קרובות: על כל פעולה יש תגובה שווה ומנוגדת.

->

החוק הראשון

בטניס, המקרה הברור ביותר של החוק הראשון של ניוטון הוא מסלול הכדור. כאשר אתה מכה את הכדור עם המחבט שלך, הוא פונה לכיוון מסוים. אילו שיחקת את המשחק בחלל החלל הבין-גלקטי, שנות אור מכל גוף לייצור כוח הכבידה, הכדור ימשיך בכיוון זה פחות או יותר ללא הגבלת זמן, כי שום כוחות חיצוניים לא יפעלו עליו. על כדור הארץ, לעומת זאת, שני כוחות גדולים נמצאים בעבודה: התנגדות אוויר מאט את מהירות הכדור וכוח הכבידה מושך את הכדור לעבר הקרקע.

החוק השני

כאשר אתה thwacked כי כדור טניס עם המחבט שלך - בחלל או על כדור הארץ - הפעלת כוח על זה. כמה כוח? זה המקום שבו החוק השני של ניוטון מגיע: כוח שווה המונית פעמים האצה. במשוואה זו, המסה נמדדת בקילוגרמים ובהאצה ביחידה הנקראת "מטר לשניה לשנייה". האצה היא לא אותו דבר כמו מהירות; במקום זאת, זה קצב שבו משהו הוא מאיץ. אם אובייקט נע בשעה 1 מ 'לשנייה, או "m / s", וזה מאיץ את כל כך שנייה אחת מאוחר יותר זה נע ב 2 מ ש, אז זה מאיץ 1 מ ש בשנייה אחת - 1 מ 'לשנייה לשנייה.

עכשיו חזרה לטניס כדור אתה מכה: כדור טניס יש מסה של כ 56 גרם, או 0. 056 ק"ג. ונניח שאתה שם מספיק zing על הכדור כי עשירית של שנייה אחרי שאתה מכה אותו, הוא מגיע 100 קמ"ש, או 44. 7 מ 'לשנייה. זהו קצב האצה של 447 מ 'לשנייה בשנייה, או m / s / s. להכפיל 0. 056 ק"ג פעמים 447 m / s / s ואתה מקבל 25. 032. אבל 25. 032 של מה? כוח נמדד ביחידות הנקראות, במידה מספקת, ניוטונים.אתה מכה את הכדור עם 25. 032 ניוטונים של כוח. נחמד לשרת.

החוק השלישי

אתה משרת את הכדור, היריב שלך מחזיר לשרת ואתה הולך להחזיר את המטח שלה. אתה שותל את הרגל על ​​הקרקע ודוחף. אתה דוחף לכיוון אחד - בזווית לתוך האדמה - וגוף שלך הולך בכיוון ההפוך, בזווית הרחק מהקרקע. הכוח שדחפת אותו לתוך האדמה הוא הכוח שבו אתה מונע קדימה. זוהי פעולה ותגובה. אתה חוק ניוטון השלישי בתנועה, בתנועה.