Kuinka Isaac Newton löysi liikkeen lait?

Sir Isaac Newtonin päähän putoavan omenan apokryfinen tarina on todennäköisesti yksi kuuluisimmista tarinoista tieteellisen perustavan prosessin löytämisestä, vaikka ei ole todisteita siitä, että hän putosi hedelmiä. Totta on kuitenkin se, että Newtonin liikelakeja käytetään edelleen laajalti selittämään erilaisia ​​esineitä ja nopeuksia, joita kohtaat jokapäiväisessä elämässä.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Newtonin putoavan omenan tarina on lähinnä legenda - asiakirjojen mukaan hän näki omenan putoavan, mutta ei ole todisteita siitä, että hän osui yhteen - mutta vaikka se voi olla antanut hänelle ajatuksen painovoiman selvittämisestä, arvostettu tiedemies löysi liikesäännöt vasta monen vuoden matematiikan, fysiikan, optiikan ja tähtitiede.

Luultavasti tunnetuin legenda tieteen historiassa on kaatuvan omenan legenda. Tarina kertoo, että nuori Isaac Newton istui puutarhassaan, kun omena kaatui hänen päähänsä ja hän yhtäkkiä keksi painovoiman teoriansa. Tarina on suuresti liioiteltu vuosien varrella, mutta on todisteita siitä, että se tapahtui. Vuonna 2010 Lontoon kuninkaallinen seura julkaisi digitaalisesti alkuperäisen käsikirjoituksen, joka kuvaa miten Newton näki omenan putoavan äitinsä puutarhasta puusta ja alkoi laatia teoriaansa painovoima. Tämän paperin on kirjoittanut Newtonin aikalainen William Stukeley, ja siinä kuvataan Stukeleyn keskustelua oli Newtonin kanssa omenapuun varjossa, miksi omena aina putoaa kohti keskusta maa. Ei ole kuitenkaan todisteita siitä, että omena laskeutuisi Newtonin päähän missään tilanteessa.

Sir Isaac Newton, syntynyt vuonna 1643, oli kaikkien aikojen vaikutusvaltaisimpia tutkijoita. Laajentamalla aikaisempien tuottelevien tutkijoiden, kuten Galileon ja Aristoteleen, ideoita hän pystyi muuttamaan teoriat käytännössä, ja hänen ideoistaan ​​tuli nykyaikaisen fysiikan perusta.

Newton kehitti liikelaitensa vuonna 1666, kun hän oli vasta 23-vuotias. Vuonna 1687 hän esitteli lait perussyössään "Principia Mathematica Philosophiae Naturalis", jossa hän selitti, kuinka ulkopuoliset voimat vaikuttavat esineiden liikkumiseen.

Kehittäessään kolmea lakiaan Newton yksinkertaisti esineitä vähentämällä ne matemaattisiksi pisteiksi ilman kokoa tai pyörimistä, jotta hän voisi jättää huomiotta tekijät, kuten kitka, ilmankestävyys, lämpötila ja materiaalin ominaisuudet ja keskity tuloksiin, jotka voidaan havainnollistaa kokonaan massan, pituuden ja aika.

Newtonin lait viittaavat kohteiden liikkumiseen inertiaalisessa viitekehyksessä, jota voidaan kuvata a järjestelmä, jossa esine pysyy levossa tai liikkuu tasaisella lineaarisella nopeudella, ellei ulkopuolinen vaikuta siihen voimat. Newton havaitsi, että liike tällaisessa järjestelmässä voidaan ilmaista käyttämällä kolmea yksinkertaista lakia.

1. "Levossa oleva keho pysyy levossa, ja liikkuva keho pysyy liikkeessä, ellei siihen toimi ulkopuolinen voima." Jos esine on paikallaan, se ei ala liikkua itsestään. Jos esine liikkuu, sen nopeus ja suunta eivät muutu, ellei joku saa sen muuttumaan. Tätä kutsutaan usein "hitauslaiksi".

2. "Kohteeseen vaikuttava voima on yhtä suuri kuin kohteen massa kerrottuna sen kiihtyvyys." Esineet siirtyvät kauemmaksi ja nopeammin, kun niitä työnnetään kovemmin, ja painavammat esineet tarvitsevat enemmän voimaa siirtyäkseen samalla etäisyydellä kuin kevyemmät esineitä.

3. "Jokaiselle toiminnalle on sama ja vastakkainen reaktio." Kun esinettä työnnetään yhteen suuntaan, vastakkaiseen suuntaan on aina sama vastus. Tätä lakia voidaan käyttää selittämään raketin toiminta: sen voimakkaat moottorit työntyvät maahan ( toiminta) ja vastus maasta työntää rakettia ylöspäin samalla voimalla ( reaktio).

Newtonin liikkeen lait, jotka on todistettu lukuisilla kokeilla viimeisten 300 vuoden aikana, muodostavat perustan fysiikan ensimmäiselle haaralle. Tätä kutsutaan nyt klassiseksi mekaniikaksi, massiivisten esineiden liikkeen tutkimiseksi, ja se on perusta, jolle muut fysiikan haarat rakennetaan. Klassisella mekaniikalla on myös merkittäviä sovelluksia muilla tieteen alueilla, mukaan lukien tähtitiede, kemia, geologia ja tekniikka.