Het apocriefe verhaal van een appel die op het hoofd van Sir Isaac Newton valt, is waarschijnlijk een van de bekendere verhalen over de ontdekking van een fundamenteel wetenschappelijk proces, ook al is er geen bewijs dat hij door een val is geraakt fruit. Wat echter wel waar is, is dat de bewegingswetten van Newton vandaag de dag nog steeds op grote schaal worden gebruikt om de soorten objecten en snelheden die je in het dagelijks leven tegenkomt te verklaren.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Het verhaal van Newtons vallende appel is voornamelijk legendarisch - documenten geven aan dat hij een appel zag vallen, maar er is geen bewijs dat hij door een appel is geraakt - maar hoewel het gaf hem het idee om de zwaartekracht uit te zoeken, ontdekte de gewaardeerde wetenschapper de bewegingswetten pas na vele jaren van wiskunde, natuurkunde, optica en astronomie.
De vallende appel van Sir Isaac Newton
Misschien wel de beroemdste legende in de geschiedenis van de wetenschap is die van de vallende appel. Het verhaal gaat dat de jonge Isaac Newton in zijn tuin zat toen er een appel op zijn hoofd viel en hij plotseling met zijn theorie van de zwaartekracht kwam. Het verhaal is in de loop der jaren sterk overdreven, maar er is bewijs dat het is gebeurd. In 2010 publiceerde de Royal Society in Londen digitaal het originele manuscript dat beschrijft hoe: Newton zag een appel uit een boom vallen in de tuin van zijn moeder en begon zijn theorie uit te werken zwaartekracht. Dit artikel is geschreven door een tijdgenoot van Newton, William Stukeley, en beschrijft een gesprek Stukeley had met Newton, in de schaduw van een appelboom, over waarom een appel altijd naar het midden van de aarde. Er is echter geen bewijs dat de appel ooit op het hoofd van Newton is geland.
Wie was Sir Isaac Newton?
Sir Isaac Newton, geboren in 1643, was een van de meest invloedrijke wetenschappers aller tijden. Voortbouwend op de ideeën van eerdere productieve wetenschappers zoals Galileo en Aristoteles, was hij in staat theorieën om te zetten in de praktijk, en zijn ideeën werden de basis voor de moderne natuurkunde.
Newton ontwikkelde zijn bewegingswetten in 1666, toen hij nog maar 23 jaar oud was. In 1687 presenteerde hij de wetten in zijn baanbrekende werk "Principia Mathematica Philosophiae Naturalis", waarin hij uitlegde hoe krachten van buitenaf de beweging van objecten beïnvloeden.
Bij het ontwikkelen van zijn drie wetten vereenvoudigde Newton objecten door ze te reduceren tot wiskundige punten zonder grootte of rotatie, zodat hij factoren kon negeren zoals: wrijving, luchtweerstand, temperatuur en materiaaleigenschappen, en focus op resultaten die volledig kunnen worden geïllustreerd met verwijzing naar massa, lengte en tijd.
De wetten van Newton verwijzen naar de beweging van objecten in een traagheidsreferentieframe, dat kan worden omschreven als a systeem waarin een object in rust blijft of beweegt met constante lineaire snelheid, tenzij er door externe krachten. Newton ontdekte dat beweging binnen zo'n systeem kan worden uitgedrukt met behulp van drie eenvoudige wetten.
De drie bewegingswetten van Newton
1. "Een lichaam in rust zal in rust blijven, en een lichaam in beweging zal in beweging blijven tenzij er een externe kracht op inwerkt." Als een object stilstaat, zal het niet vanzelf gaan bewegen. Als een object beweegt, veranderen de snelheid en richting niet tenzij iets het verandert. Dit wordt vaak de 'inertiewet' genoemd.
2. "De kracht die op een object inwerkt, is gelijk aan de massa van dat object maal zijn versnelling." Objecten zullen verder bewegen en sneller wanneer ze harder worden geduwd, en zwaardere objecten hebben meer kracht nodig om dezelfde afstand te verplaatsen als lichtere voorwerpen.
3. "Voor elke actie is er een gelijke en tegengestelde reactie." Wanneer een voorwerp in de ene richting wordt geduwd, is er altijd een gelijke weerstand vanuit de tegenovergestelde richting. Deze wet kan worden gebruikt om uit te leggen hoe een raket werkt: zijn krachtige motoren duwen op de grond (de actie) en de weerstand van de grond duwt de raket met een gelijke kracht omhoog (de reactie).
Wat is de erfenis van Newton?
De bewegingswetten van Newton, die de afgelopen 300 jaar door talloze experimenten zijn geverifieerd, vormen de basis van de eerste tak van de natuurkunde. Dit staat nu bekend als klassieke mechanica, de studie van de beweging van massieve objecten, en is de basis waarop andere takken van de natuurkunde zijn gebouwd. Klassieke mechanica heeft ook belangrijke toepassingen in andere wetenschapsgebieden, waaronder astronomie, scheikunde, geologie en techniek.