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大部分我們所熟知的宇宙都受牛頓三大定律支配。「每日愛因斯坦」將以足球為例為大家解釋牛頓定律對於運動的影響。
圖解：在巨著《自然哲學的數學原理》1687年版本裡，以拉丁文撰寫的牛頓第一定律及牛頓第二定律。
運動定律
翻遍自己的書架，你會發現並沒有一本叫做《自然哲學的數學原理》的書。然而，你應該把它塞進你的書架。這本書是艾薩克·牛頓於1687年寫就的。其中囊括了宇宙中最重要的自然定律之一：牛頓的運動三定律。我們將闡釋這三項定律，並討論他們是如何作用在足球，這一高貴的運動中的。
圖解：物理界的泰鬥艾薩克·牛頓。
牛頓運動第一定律
每場足球比賽開始，足球都位於場地正中央。直到猜硬幣勝利的一方開球為止。球靜止不動，不會四處滾動的原因，就在於牛頓運動第一定律。
圖解：懸掛於兩條特定彈簧的一個物體，正好能夠將這兩條特定彈簧延伸特定距離，則這物體的重量等於兩個標準單位力。
第一定律也常叫做慣性定律，原文如下：
任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態，直到外力迫使它改變運動狀態為止。
換言之，除非受到外力作用，物體都會保持其原有的運動狀態。所以足球在沒有受到外力的情況下，會一直，一直停在那裡。
圖解：工業飛輪具有很大的轉動慣量，可以用來抗拒轉速的改變。當動力源對旋轉軸作用有一個變動的力矩時（例如往復式發動機），或是應用在間歇性負載時（例如活塞或衝床），飛輪可以減小轉速的波動，使旋轉運動更加平順。
力與你同在（牛頓第二定律）
終於，有人踢起了球，場面也熱烈了起來。在腳挨到球的那一刻，腳對球作用的力讓球開始加速。力和加速都囊括在牛頓第二定律裡。牛頓是這樣說的：
運動狀態的改變和對其施加的力是成正比的，並且運動改變的方向也和力的方向相同。
這似乎讓人印象不深。所以後人將第二定律簡化為「力等於質量乘以加速度」，或者「F=ma」。
圖解：應用槓桿原理，可以實現對於標準單位力的任意分數倍。如上圖所示，當是的三分之一時，槓桿會呈靜態平衡狀態。
風阻
再來看看別的施加在球上的力。首先，腳對球施加的力讓球離開了原來的位置。當球飛在空中時，還會受到風的阻力。
阻力是指物體在流體中運動時受到的力。在自然科學中，不只液體，氣體，如空氣，同樣是流體。也就是說，球在空氣中運動也就是在流體中運動，受到阻力的影響。阻力的大小取決於很多因素，包括運動物體的形狀，空氣的具體成分等。如果這些因素都相同，那麼影響阻力的因素主要是物體和流體之間的相對速度。
「相對速度」指球速度和空氣速度的相對差值。逆風的情況下，球受到的阻力會比順風的情況大。
圖解：功率曲線：寄生阻力及誘導阻力和速度之間的關係
情況嚴「重」
另一個影響球運動的力是重力。如你所想，重力讓球重新落回地面。要注意的是，重力永遠在把球往下拉，就算球在地上靜止不動，也是如此。
球飛得越高，受到的重力越小。當然，以我們踢球的高度，重量變化可以忽略不計。如果球能飛到珠穆朗瑪峰那麼高，球受到的重力會減少約0.2%。
摩擦力
球回到地面上後，還會受到另一種力，也就是摩擦力。當固態物體在固體表面運動時，就形成了摩擦力。球所受的摩擦力大小也取決於諸多因素，包括球的質量，場地的坡度，以及摩擦係數等。
物體之間的摩擦係數取決於兩個物體的材料。摩擦係數越高，兩者相對運動產生的摩擦力就越大。比如說，橡膠和瀝青之間的摩擦係數是0.9，而橡膠和溼瀝青之間的摩擦係數只有0.25.這也是為什麼你的車子更容易在溼滑路面上打滑。
牛頓第三定律
最後就是牛頓第三定律了，也是最著名的一條：相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反。
圖解：兩位溜冰者彼此施加於對方的力，其大小相等，方向相反。雖然彼此施加的力的大小相等，兩者各自的加速度並不一樣。根據第二定律，質量較輕者的加速度比較大。
也就是說，每當你踢一腳球，球也會對你施加同樣大的力。那為什麼你不會飛起來呢？因為力的大小等於質量乘以加速度。你的腿比足球重得多，自然也不會有和球一樣的加速度。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.quickanddirtytips-Lee Falin- PRUFROCK
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