كيف اكتشف إسحاق نيوتن قوانين الحركة؟

من المحتمل أن تكون القصة غير الصحيحة لسقوط تفاحة على رأس السير إسحاق نيوتن واحدة من أكثر القصص شهرة حول اكتشاف عملية علمية أساسية ، على الرغم من عدم وجود دليل على إصابته بالسقوط فاكهة. ما هو صحيح ، مع ذلك ، هو أن قوانين نيوتن للحركة لا تزال تُستخدم على نطاق واسع اليوم ، لشرح أنواع الأشياء والسرعات التي تصادفها في الحياة اليومية.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

قصة تفاحة نيوتن المتساقطة هي في الأساس أسطورة - تشير الوثائق إلى أنه رأى تفاحة تسقط ، لكن لا يوجد دليل على إصابته بأحد تفاحة - ولكن في حين أنها قد تكون كذلك نظرًا لإعطائه فكرة اكتشاف الجاذبية ، اكتشف العالم الموقر قوانين الحركة فقط بعد سنوات عديدة من دراسة الرياضيات والفيزياء والبصريات و الفلك.

ربما تكون أشهر أسطورة في تاريخ العلم هي أسطورة سقوط التفاحة. تقول القصة أن إسحاق نيوتن كان جالسًا في حديقته عندما سقطت تفاحة على رأسه وفجأة توصل إلى نظريته في الجاذبية. لقد تم المبالغة في الحكاية بشكل كبير على مر السنين ، ولكن هناك دليل على حدوثها. في عام 2010 ، نشرت الجمعية الملكية في لندن رقميًا المخطوطة الأصلية التي تصف كيف رأى نيوتن تفاحة تسقط من شجرة في حديقة والدته وبدأ في وضع نظريته حول الجاذبية. كتب هذه الورقة أحد المعاصرين لنيوتن ، ويليام ستوكلي ، وتصف محادثة Stukeley مع نيوتن ، تحت ظل شجرة تفاح ، حول سبب سقوط التفاحة دائمًا باتجاه وسط أرض. ومع ذلك ، لا يوجد دليل على أن التفاحة هبطت على رأس نيوتن في أي مناسبة.

كان السير إسحاق نيوتن ، المولود عام 1643 ، من أكثر العلماء تأثيرًا في كل العصور. توسعًا في أفكار العلماء الغزير الإنتاج مثل جاليليو وأرسطو ، وتمكن من تحويل النظريات إلى ممارسة ، وأصبحت أفكاره أساسًا للفيزياء الحديثة.

طور نيوتن قوانينه للحركة عام 1666 ، عندما كان عمره 23 عامًا فقط. في عام 1687 ، قدم القوانين في عمله الأساسي "Principia Mathematica Philosophiae Naturalis" ، الذي شرح فيه كيف تؤثر القوى الخارجية على حركة الأشياء.

في تطوير قوانينه الثلاثة ، قام نيوتن بتبسيط الأشياء ، وخفضها إلى نقاط رياضية بدون حجم أو دوران للسماح له بتجاهل عوامل مثل الاحتكاك ومقاومة الهواء ودرجة الحرارة وخصائص المواد والتركيز على النتائج التي يمكن توضيحها بالكامل بالرجوع إلى الكتلة والطول و زمن.

تشير قوانين نيوتن إلى حركة الأشياء في إطار مرجعي بالقصور الذاتي ، والتي يمكن وصفها بأنها النظام الذي يظل فيه الجسم في حالة راحة أو يتحرك بسرعة خطية ثابتة ما لم يتم التصرف بناءً عليه من الخارج القوات. وجد نيوتن أن الحركة داخل مثل هذا النظام يمكن التعبير عنها باستخدام ثلاثة قوانين بسيطة.

1. "الجسد الساكن سيبقى في حالة راحة ، والجسد المتحرك سيبقى في حالة حركة ما لم يتم التصرف به من قبل قوة خارجية." إذا كان الجسم ثابتًا ، فلن يبدأ في التحرك من تلقاء نفسه. إذا كان جسم ما يتحرك ، فلن تتغير سرعته واتجاهه ما لم يتغير شيء ما. غالبًا ما يشار إلى هذا باسم "قانون القصور الذاتي".

2. "القوة المؤثرة على جسم تساوي كتلة ذلك الجسم مضروبة في تسارعه." سوف تتحرك الأشياء أبعد وأسرع عندما يتم دفعها بقوة أكبر ، وتحتاج الأجسام الثقيلة إلى مزيد من القوة لتحرك نفس المسافة التي تتحرك بها أخف وزنًا شاء.

3. لكل فعل رد فعل مساو له ومعاكسه ". عندما يتم دفع جسم في اتجاه واحد ، هناك دائمًا مقاومة متساوية من الاتجاه المعاكس. يمكن استخدام هذا القانون لشرح كيفية عمل الصاروخ: محركاته القوية تضغط على الأرض ( الحركة) والمقاومة من الأرض تدفع الصاروخ لأعلى بقوة متساوية ( تفاعل).

تشكل قوانين نيوتن للحركة ، التي تم التحقق منها من خلال تجارب عديدة على مدى 300 عام الماضية ، أساس الفرع الأول للفيزياء. يُعرف هذا الآن باسم الميكانيكا الكلاسيكية ، ودراسة حركة الأجسام الضخمة ، وهو الأساس الذي بُنيت عليه فروع الفيزياء الأخرى. للميكانيكا الكلاسيكية أيضًا تطبيقات مهمة في مجالات أخرى من العلوم ، بما في ذلك علم الفلك والكيمياء والجيولوجيا والهندسة.