Quando guardi il tennis, o qualsiasi altro sport, stai guardando una dimostrazione di fisica, solo con più applausi del tipico esperimento di fisica. Al centro dell'azione ci sono le tre leggi del moto descritte nel 1687 da Sir Isaac Newton, il campione del Grande Slam della scienza preindustriale. In molti modi, una partita di tennis è una prova di quale giocatore manipola le leggi di Newton con il massimo effetto.
Video del giorno
Le leggi
La prima legge del moto di Newton è comunemente chiamata la legge di inerzia: un oggetto in uno stato di moto uniforme rimarrà in quel movimento a meno che non incontri una forza esterna, e un oggetto a riposo rimarrà a riposo a meno che non venga agito da una forza esterna. La seconda legge di Newton definisce la relazione tra la massa di un oggetto, la forza applicata ad essa e l'accelerazione che risulta: Forza è uguale all'accelerazione di massa, o F = ma. La terza legge del moto di Newton potrebbe essere quella con cui la maggior parte delle persone è più familiare, se non altro perché la vedono citata così spesso: per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria.
La prima legge
Nel tennis, l'esempio più ovvio della prima legge di Newton è il percorso della palla. Quando schiacci la palla con la racchetta, si dirige in una certa direzione. Se stavi giocando nel vuoto dello spazio intergalattico, anni luce da qualsiasi corpo che producesse la gravità, la palla continuerebbe in quella direzione più o meno indefinitamente, perché nessuna forza esterna avrebbe agito su di essa. Sulla Terra, tuttavia, due forze principali sono al lavoro: la resistenza aerea rallenta la velocità della palla e la gravità tira la palla verso il terreno.
La seconda legge
Quando hai sparato quella pallina da tennis con la racchetta - nello spazio o sulla Terra - hai esercitato una forza su di essa. Quanta forza? È qui che entra in gioco la seconda legge di Newton: la forza è uguale all'accelerazione del tempo di massa. In questa equazione, la massa viene misurata in chilogrammi e l'accelerazione in un'unità chiamata "metri al secondo al secondo". L'accelerazione non è la stessa cosa della velocità; piuttosto, è la velocità con cui qualcosa sta accelerando. Se un oggetto si muove a 1 m al secondo, o "m / s", e si accelera in modo che un secondo dopo si muova a 2 m / s, in quel secondo ha accelerato 1 m / s - 1 m al secondo al secondo.
Ora torna a quella pallina da tennis che hai colpito: una palla da tennis ha una massa di circa 56 g, o 0 056 kg. E diciamo che hai messo abbastanza zing sulla palla che un decimo di secondo dopo averlo colpito, raggiunge 100 mph, o 44. 7 m al secondo. Questo è un tasso di accelerazione di 447 m al secondo al secondo, o m / s / s. Moltiplicare 0. 056 kg volte 447 m / s / se ottieni 25. 032. Ma 25. 032 di cosa? La forza è misurata in unità chiamate, in modo abbastanza appropriato, Newton.Colpisci la palla con 25. 032 Newton di forza. Buon servizio.
La terza legge
Servi la palla, il tuo avversario restituisce il servizio e tu vai per tornare alla sua scarica. Piantare il piede a terra e spingere fuori. Spingi in una direzione - con un angolo nel terreno - e il tuo corpo va nella direzione opposta, ad un angolo lontano da terra. La forza con cui hai spinto nel terreno è la forza con cui sei spinto in avanti. Questa è azione e reazione. Sei la terza legge del moto di Newton, in movimento.
