Sir Isaac Newton – gravitation, bevægelseslove og optik

Tidligt liv

Isaac Newton blev født (ifølge den julianske kalender, der var i brug i England på det tidspunkt) juledag den 25. december 1642 (4. januar 1643) "en time eller to efter midnat" på Woolsthorpe Manor i Woolsthorpe-by-Colsterworth, en landsby i grevskabet Lincolnshire i England. Hans far, der også hed Isaac Newton, døde tre måneder før hans fødsel. Da Newton var tre år gammel, giftede hans mor, Hannah Ayscough, sig igen med pastor Barnabas Smith. Den unge Newton blev hos sin mormor, Margery Ayscough.

Fra 1655 til 1659 blev Newton uddannet på The King's School i Grantham. Da han var sytten år gammel, blev han fjernet fra skolen. Hans mor forsøgte at gøre ham til landmand, men det brød han sig ikke om. Henry Stokes, mester på The King's School, bad hans mor om at sende ham tilbage på skolen.

I juni 1661 blev han sendt til universitetet i Cambridge for at studere.

Opdagelser

I 1666 eksperimenterede Isaac Newton med lys og fandt ud af, at forskellige farver havde forskellige brydninger. Han begyndte at holde foredrag om dette emne i 1670.

Newton forklarede universets virkemåde ved hjælp af matematikken. Han beskrev love om bevægelse og gravitation. Disse love er matematiske formler, der forklarer, hvordan objekter bevæger sig, når en kraft virker på dem. Newton udgav sin mest berømte bog, Principia, i 1687, mens han var matematikprofessor på Trinity College i Cambridge. I Principia forklarede Newton tre grundlæggende love, der styrer den måde, som objekter bevæger sig på. Derefter beskrev han sin idé, eller teori, om tyngdekraften. Tyngdekraften er den kraft, der får ting til at falde ned. Hvis en blyant faldt ned fra et skrivebord, ville den lande på gulvet og ikke på loftet. I sin bog brugte Newton også sine love til at vise, at planeterne kredser om solen i baner, der er ovale og ikke runde. Newton opdagede også diffraktion. Dette fik ham til at gå ind i fysikken, hvor han fik succes.

Newtons tre bevægelseslove

Følgende er de tre bevægelseslove.

1. Den første lov (inertieloven)

Newtons første bevægelseslov siger, at en genstand, der ikke bliver skubbet eller trukket af en kraft, vil stå stille eller vil bevæge sig i en lige linje med en konstant hastighed. Det er let at forstå, at en raket ikke vil bevæge sig, medmindre noget skubber eller trækker den. Det er sværere at forstå, at et objekt vil fortsætte med at bevæge sig uden hjælp. Tænk på raketten igen. Hvis nogen flyver en raket og hopper af, før raketten er stoppet, hvad sker der så? Raketten fortsætter, indtil den flyver ud i rummet. Tendensen hos en genstand til at forblive stille eller til at bevæge sig i en lige linje med en konstant hastighed kaldes inerti.

2. Den anden lov (accelerationsloven)

Den anden lov forklarer, hvordan en kraft virker på et objekt. Et objekt accelererer i den retning, som kraften bevæger det. Hvis en person sætter sig op på en cykel og trykker pedalerne fremad, vil cyklen begynde at bevæge sig. Hvis nogen giver cyklen et skub bagfra, vil cyklen blive hurtigere. Hvis rytteren trykker tilbage på pedalerne, vil cyklen sætte farten ned. Hvis rytteren drejer på styret, skifter cyklen retning. Formlen, der viser denne lov, er F=m*a, dvs. at den kraft, der virker på et objekt, er lig med masse gange acceleration.

3. Den tredje lov (loven om gensidige handlinger)

Den tredje lov siger, at hvis en genstand skubbes eller trækkes, vil genstanden skubbe eller trække lige så meget i den modsatte retning. Hvis nogen løfter en tung kasse, bruger de kraft til at skubbe den op. Kassen er tung, fordi den frembringer en lige stor kraft nedad på løfterens arme. Vægten overføres gennem løfterens ben til gulvet. Gulvet presser opad med en lige stor kraft. Hvis gulvet pressede tilbage med mindre kraft, ville den person, der løfter kassen, falde gennem gulvet. Hvis det presses tilbage med større kraft, vil løfteren flyve op i luften.

En foreslået "nulpunktslov" er den kendsgerning, at et legeme på ethvert tidspunkt reagerer på de kræfter, der påføres det på det pågældende tidspunkt. På samme måde er tanken om, at kræfter adderes som vektorer (eller med andre ord adlyder superpositionsprincippet), og tanken om, at kræfter ændrer et legemes energi, blevet foreslået som en "fjerde lov".

Når de fleste mennesker tænker på Isaac Newton, tænker de på ham, der sidder under et æbletræ og ser et æble falde. Nogle mener, at æblet faldt ned på hans hoved. Newton forstod, at det, der får ting som æbler til at falde ned på jorden, er en bestemt form for kraft - den kraft, vi kalder tyngdekraften. Newton mente, at tyngdekraften var tiltrækningskraften mellem to objekter, som f.eks. et æble og jorden. Han mente også, at en genstand med mere stof udøvede den samme kraft på mindre genstande, som de udøvede på den. Det betød, at jordens store masse trak genstande mod den. Derfor faldt æblet nedad i stedet for opad, og derfor svæver mennesker ikke i luften.

Isaac Newton fortsatte med at tænke over tyngdekraften. Før Newton troede man, at kun genstande tæt på jorden ville falde ned. Men Newton mente, at tyngdekraften ikke kun skulle være begrænset til jorden og de genstande, der befinder sig på den. Hvad nu hvis tyngdekraften gik til månen og videre ud over den?

Newton opfandt en formel til at beregne tiltrækningskraften mellem to legemer. Han brugte den til at beregne den kraft, der var nødvendig for at holde månen i bevægelse omkring jorden. Derefter sammenlignede han den med den kraft, der fik æblet til at falde nedad. Efter at have taget højde for det faktum, at månen er meget længere væk fra jorden og har en meget større masse, opdagede han, at kræfterne var de samme. Månen holdes i en bane omkring jorden af jordens tyngdekraft.

Den formel, som Newton opfandt, kaldes gravitationsloven.

Virkning

Sir Isaac Newtons beregninger ændrede den måde, som folk forstod universet på. Ingen havde været i stand til at forklare, hvorfor planeterne forblev i deres baner. Hvad holdt dem oppe? Mindre end 50 år før Isaac Newton blev født, troede man, at planeterne blev holdt på plads af et usynligt skjold. Isaac beviste, at de blev holdt på plads af solens tyngdekraft. Han viste også, at tyngdekraften blev påvirket af afstanden og af massen. Han var ikke den første til at forstå, at en planets kredsløb ikke var cirkulært, men mere aflangt, som en oval bane. Det, han gjorde, var at forklare, hvordan det fungerede.

Isaac Newton var den første til at opdage gravitationslovene og bevægelseslovene. Han etablerede også et nyt område inden for matematikken, der er kendt som regning, selv om tyskeren Gottfried Leibniz havde udviklet ideerne på samme tid. Hans arbejde har i høj grad bidraget til videnskabens og matematikkens områder, hvilket har gjort ham til en af de mest indflydelsesrige videnskabsmænd i menneskehedens historie og en af de største matematikere nogensinde.

Den store fysiker, Albert Einstein, mente, at Newtons idé om tyngdekraften ikke var helt korrekt. Han korrigerede mange af de ting, som Newton gjorde.

Isaac Newton døde den (1728-03-31)31 marts 1728 [O.S. 20 marts 1728] i London, England.

Han er begravet i Westminster Abbey. Han lagde grunden til mange berømte fysikere som Albert Einstein, James Chadwick og Stephen Hawking.