Fire fundamentale kreftene som styrer alle interaksjoner i Universet. De er svake kjernefysiske styrker, sterk kjernefysiske styrker, elektromagnetisme og gravitasjon. Av disse, tyngdekraften er kanskje den mest mystiske. Mens det har vært forstått i en tid hvor denne lov i fysikk opererer på makro-skala – som styrer vårt solsystem, galakser, og superclusters – hvordan den samhandler med de tre andre fundamentale kreftene er fortsatt et mysterium.
Naturlig, mennesker har en grunnleggende forståelse av denne kraft i uminnelige tider., Og når det kommer til vår moderne forståelse av tyngdekraften, kreditt skyldes en mann som utledet sine egenskaper og hvordan det styrer alle ting, store og små – Sir Isaac Newton. Takket være denne 17. århundre engelsk fysiker og matematiker, vår forståelse av Universet og lover som styrer det ville for alltid bli endret.,
Mens vi er alle kjent med det ikoniske bildet av en mann som sitter under et epletre og har et fall på hans hode, Newtons teorier om tyngdekraften også representert en kulminasjon av år igjen av forskning, som igjen var basert på århundrer av akkumulert kunnskap. Han ville presentere disse teorier i hans magnum opus, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica («Matematiske Prinsippene for Naturlig Filosofi»), som først ble utgitt i 1687.,
I denne boken, Newton lagt ut hva som ville komme til å bli kjent som sine Tre Lover for Bevegelse, som ble hentet fra Johannes keplers Lover for Planetenes Bevegelse og sin egen matematisk beskrivelse av tyngdekraften. Disse lovene skulle legge grunnlaget for klassisk mekanikk, og ville forbli uimotsagt for hundre år – helt til det 20. århundre, og fremveksten av Einsteins Relativitetsteori.
Fysikk av det 17. Århundre:
Det 17. århundre var en svært lykkelig tid for realfag, med hans store gjennombrudd som oppstår i områder som matematikk, fysikk, astronomi, biologi og kjemi. Noen av de største utviklingen i perioden inkluderer utvikling av heliocentric modell av solsystemet ved Nicolaus Copernicus, det banebrytende arbeidet med teleskoper og observasjonell astronomi av Galileo Galilei, og utvikling av moderne optikk.,
Det var også i denne perioden at Johannes Kepler utviklet sine Lover for Planetenes Bevegelse. Formulert mellom 1609 og 1619, disse lovene som er beskrevet bevegelse av den da kjente planetene (Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter og Saturn) rundt Solen. De uttalte at:
- Planetene beveger seg rundt Solen i ellipser med Solen i det ene fokus
- line connecting the Sun til en planet feier lik områder i like ganger.,
- kvadratet av orbital periode på en planet som er proporsjonal til kuben (3. strøm) av middelavstand fra Solen i (eller med andre ord–av»semi-store aksen» av ellipse, halve summen av minste og største avstand fra Solen).
Disse lovene løst de øvrige matematiske problemstillinger reist av Copernicus’ heliocentric modell, og dermed fjerne all tvil at det var riktig modell av Universet. Arbeider fra disse, Sir Isaac Newton begynte vurderer gravitasjon og dens effekt på banene til planetene.,
Newtons Tre Lover:
I 1678, Newton lidd et fullstendig nervøst sammenbrudd på grunn av overarbeid og en feide med andre astronomen Robert Hooke. For de neste årene, han trakk seg tilbake fra korrespondanse med andre forskere, bortsett fra der de startet det, og fornyet sin interesse for mekanikk og astronomi., I løpet av vinteren 1680-81, utseendet av en komet, om han korresponderte med John Flamsteed (Englands Astronomer Royal) også fornyet sin interesse for astronomi.
Etter gjennomgang av keplers Lover om Bevegelse, Newton utviklet et matematisk bevis for at elliptisk form av planetenes baner ville følge av en sentripetal kraft omvendt proporsjonal med kvadratet av radius vektor. Newton kommunisert disse resultatene å Edmond Halley (oppdageren av «Haley’ s Comet») og the Royal Society i hans De motu corporum i gyrum.,
Dette skrift, som er publisert i 1684, inneholdt frø av hva Newton ville utvide til å danne sitt magnum opus, det Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Denne avhandlingen, som ble publisert i juli 1687, inneholdt Newtons tre bevegelseslover, som uttalte at:
- Når den vises i en treghet i referanse ramme, et objekt enten forblir i ro eller fortsetter å bevege seg på en konstant hastighet, med mindre påvirket av ytre krefter.,
- vektoren er summen av ytre krefter (F) på en gjenstand er lik massen (m) av at objektet multiplisert med akselerasjonen vektor (a) av objektet. I matematisk form, dette er uttrykt som: F=ma
- Når man kroppen utøver en kraft på en annen kropp, den andre kroppen samtidig utøver en kraft lik i størrelse og i motsatt retning på den første kroppen.
Sammen, disse lovene som er beskrevet forholdet mellom objekt, krefter som virker på det, og det resulterer i bevegelse, og legger grunnlaget for klassisk mekanikk., De lover også tillatt Newton å beregne massen av hver planet, sammenslåing av Jorden ved polene, og bule ved ekvator, og hvordan gravitasjonskraft av Solen og Månen skape Jorden, er tidevannet.,
I det samme arbeidet, Newton presentert en analyse-som metode av geometriske analyser ved hjelp av ‘første og siste forholdstall’, jobbet ut lydens hastighet i luft (basert på Boyle ‘ s Lov) som sto for den prosesjon av jevndøgn (som han viste var et resultat av Månens gravitasjonsfelt tiltrekning til Jorden), initiert gravitasjons studie av uregelmessigheter i bevegelse av månen, forutsatt en teori for bestemmelse av banene til kometer, og mye mer.,
Newton og «Apple Hendelse»:
historien om Newton kommer opp med sin teori om universell gravitasjon som et resultat av et eple som faller på hodet hans, er blitt en fast del av populærkulturen. Og mens det har ofte vært hevdet at historien er oppdiktet og Newton gjorde ikke utvikler sin teori på et øyeblikk, Newton selv fortalt historien mange ganger, og hevdet at hendelsen hadde inspirert ham.
I tillegg er det å skrive er av William Stukeley – en engelsk prest, antikvariske og stipendiat medlem av Royal Society – har bekreftet historien., Men heller enn komisk representasjon av apple slående Newton på hodet, Stukeley beskrevet i sine Memoarer av Sir Isaac Newtons Liv (1752) en samtale hvor Newton beskrevet grunne arten av tyngdekraften mens du ser på et eple falle.
«…vi gikk inn i hagen, & drakk thea i skyggen av noen appletrees; bare han, & mine selv. blant andre tale, sa han til meg, han var bare i samme situasjon, som når tidligere, oppfatningen av gravitasjon kom inn i sinnet hans., «hvorfor skal som apple alltid stige loddrett til bakken,» tenkte han for seg selv; anledning vil ved fallet av en apple…»
John Conduitt, Newtons assistent ved den Kongelige Mynt (som til slutt giftet seg med sin niese), også beskrevet høre historien i hans egen beretning om Newtons liv. I henhold til Conduitt, hendelsen fant sted i 1666 når Newton var på reise for å møte sin mor i Lincolnshire., Mens meandrerende i hagen, han betrakter hvordan tyngdekraften innflytelse strakte seg langt utover Jorden, som er ansvarlig for å falle av apple, så vel som Månens bane.
på samme måte, Voltaire skrev n hans Essay om Episke Dikt (1727) som Newton hadde første tenkt på systemet av gravitasjon mens vandre i hagen sin og ser på et eple falle fra et tre. Dette er i samsvar med Newtons notater fra 1660, som viser at han var strever med tanken på hvordan terrestriske tyngdekraften strekker seg, i en invers-plassen andel, til Månen.,
Men det ville ta ham mer enn to tiår for å fullt utviklet sine teorier til det punktet at han var i stand til å tilby matematiske bevis, som vist i Principia. Når det var ferdig, han utledes at den samme kraft som gjør en gjenstand faller til bakken var ansvarlig for andre orbital bevegelser. Derfor kalte han det «universell gravitasjon».,
Ulike trær er hevdet å være «på» apple tree som Newton beskriver. King ‘ s School, Grantham, hevder deres skole har kjøpt den opprinnelige treet, rykket det, og fraktet det til rektor hagen noen år senere. Imidlertid, National Trust, som har Woolsthorpe Manor (hvor Newton vokste opp) i tillit, hevder at treet fortsatt bor i deres hage. En etterkommer av den opprinnelige treet kan bli sett på som vokser utenfor hovedporten til Trinity College, Cambridge, nedenfor rommet Newton bodde i da han studerte der.,
Newtons verk ville ha en dyp effekt på realfag, med dens prinsipper gjenværende canon for følgende 200 år. Det er også informert om begrepet universell gravitasjon, som ble bærebjelken i moderne astronomi, og ikke ville bli revidert til det 20. århundre – med oppdagelsen av kvantemekanikk og Einsteins teori om Generell Relativitetsteori.
Vi har skrevet mange interessante artikler om tyngdekraften her i Universet i Dag. Her er det Som var Sir Isaac Newton?, Som Var Galileo Galilei? Hva Er Tyngdekraften? og Hva er den Gravitasjonelle Konstant?,
Astronomi Støpt har noen to gode episoder på motivet. Her er Episode 37: Gravitasjonsfelt Lensing, og Episoden 102: Gravitasjon,