NBC Learn的“NFL橄欖球的科學”節目中關於牛頓第一運動定律的解釋說,就像進攻線在球被開出之前在爭球線上就位一樣,靜止的物體將保持靜止,除非受到外力的作用。同樣,一個物體——無論是衝向球場接球的外接手,還是衝入端區的跑衛——以恆定的速度和方向運動,將保持運動,除非受到不平衡力的作用,在大多數情況下,這個不平衡力是指反方向運動的防守球員。
第一運動定律與其說是一條定律,不如說是一個基於對物理力(如重力)拉動或推動物體及其受這些力影響的運動的研究而得出的科學概括。它是英國科學家和哲學家艾薩克·牛頓爵士在 300 多年前提出的三大運動定律之一。
牛頓第一定律的一個重要部分是慣性,這是靜止的球員在開始運動時所經歷的自然阻力,以及運動中的球員停止運動時的阻力。跑衛在等待中鋒將球傳給四分衛時處於靜止狀態。一旦比賽開始,跑衛會蹬腿克服靜態慣性,接球,然後試圖保持運動慣性,直到被防守隊員擒抱,恢復靜態慣性。
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一名球員的體型越大、體重越重,他的質量就越大,打破他的慣性所需的力就越大。這就是為什麼一個 200 磅的跑衛會尋找快速向左或向右切入以躲避一個 250 磅的擒抱者——跑衛的質量較小,比他質量更大的對手更容易改變方向。在球的另一側,質量更大的擒抱者會利用他更大的質量來產生足夠的力來阻止對手的向前慣性。
內布拉斯加大學林肯分校物理學教授、《橄欖球的物理學》一書的作者蒂姆·蓋伊表示,所有這些運動中的質量都會產生動量,或者牛頓所說的“運動量”。為了說明動量,蓋伊指出,一名 215 磅的防守球員以大約每秒 33 英尺的速度衝向剛剛接到球的跑衛。在這種情況下,防守隊員的動量將是相對靜止的跑衛的三倍,並以大約三分之二噸的力撞擊他。
然而,全速奔跑的防守隊員面臨著一個風險:持球者可能會躲開過於激進的球員。在這種情況下,正如牛頓第一定律所規定的,防守隊員將很難改變他的慣性——也就是說,停止和改變方向。對於大多數球員來說,與其試圖以至少相等的動量來抵消持球者的動量,不如將跑衛撞得失去平衡,以便讓重力來完成一部分工作,這樣做會更實用。
