Isaac Newton | natuurkundige, wiskundige en astronoom

Leven

Vroeg leven

Isaac Newton werd geboren (volgens de Juliaanse kalender, die toen in Engeland in gebruik was) op eerste kerstdag, 25 december 1642 (N.S. 4 januari 1643) "een uur of twee na middernacht", in Woolsthorpe Manor in Woolsthorpe-by-Colsterworth, een gehucht in het graafschap Lincolnshire, Engeland. Zijn vader, die ook Isaac Newton heette, stierf drie maanden voor zijn geboorte. Toen Newton drie jaar oud was, hertrouwde zijn moeder, Hannah Ayscough, met dominee Barnabas Smith. De jonge Newton bleef bij zijn grootmoeder van moederskant, Margery Ayscough.

Van 1655 tot 1659 volgde Newton onderwijs aan The King's School, Grantham. Toen hij zeventien was, werd hij van school gehaald. Zijn moeder probeerde hem boer te maken, maar dat beviel hem niet. Henry Stokes, meester op The King's School, verzocht zijn moeder hem weer naar school te sturen.

In juni 1661 werd hij naar de universiteit van Cambridge gestuurd om te studeren.

Ontdekkingen

In 1666 experimenteerde Isaac Newton met licht, en ontdekte dat verschillende kleuren een verschillende breking hadden. In 1670 begon hij hierover lezingen te geven.

Newton verklaarde de werking van het universum door middel van wiskunde. Hij beschreef de wetten van beweging en gravitatie. Deze wetten zijn wiskundige formules die verklaren hoe voorwerpen bewegen wanneer er een kracht op werkt. Newton publiceerde zijn beroemdste boek, Principia, in 1687 toen hij hoogleraar wiskunde was aan het Trinity College in Cambridge. In de Principia legde Newton drie basiswetten uit die bepalen hoe voorwerpen bewegen. Vervolgens beschreef hij zijn idee, of theorie, over de zwaartekracht. Zwaartekracht is de kracht die ervoor zorgt dat dingen naar beneden vallen. Als een potlood van een bureau valt, komt het op de vloer terecht, niet op het plafond. In zijn boek gebruikte Newton zijn wetten ook om aan te tonen dat de planeten rond de zon draaien in ovale, niet ronde banen. Newton ontdekte ook diffractie. Dit bracht hem ertoe de natuurkunde in te gaan, waar hij succesvol was.

De drie bewegingswetten van Newton

Hieronder volgen de drie bewegingswetten.

1. De eerste wet (traagheidswet)

De eerste bewegingswet van Newton stelt dat een voorwerp dat niet door een of andere kracht wordt geduwd of getrokken, stil blijft staan, of in een rechte lijn blijft bewegen met een constante snelheid. Het is gemakkelijk te begrijpen dat een raket niet beweegt tenzij iets hem duwt of trekt. Het is moeilijker te begrijpen dat een voorwerp zonder hulp blijft bewegen. Denk nog eens aan de raket. Als iemand een raket bestuurt en eraf springt voordat de raket is gestopt, wat gebeurt er dan? De raket gaat door tot hij de ruimte ingaat. De neiging van een voorwerp om stil te blijven staan, of in een rechte lijn te blijven bewegen met een constante snelheid, wordt traagheid genoemd.

2. De tweede wet (wet van de versnelling)

De tweede wet verklaart hoe een kracht op een voorwerp inwerkt. Een voorwerp versnelt in de richting waarin de kracht het beweegt. Als iemand op een fiets stapt en de pedalen naar voren duwt, begint de fiets te bewegen. Als iemand de fiets van achteren duwt, zal de fiets versnellen. Als de fietser de pedalen terugduwt, gaat de fiets langzamer rijden. Als de fietser aan het stuur draait, verandert de fiets van richting. De formule voor deze wet is F=m*a, oftewel de kracht die op een voorwerp werkt is gelijk aan de massa maal de versnelling.

3. De derde wet (wet van wederkerige handelingen)

De derde wet stelt dat als een voorwerp wordt geduwd of getrokken, het voorwerp in dezelfde mate in de tegenovergestelde richting zal duwen of trekken. Als iemand een zware doos optilt, gebruikt hij kracht om hem omhoog te duwen. De doos is zwaar omdat hij een gelijke kracht naar beneden uitoefent op de armen van de lifter. Het gewicht wordt via de benen van de lifter overgebracht naar de vloer. De vloer drukt met een gelijke kracht omhoog. Als de vloer met minder kracht terugduwt, zou de persoon die de doos optilt door de vloer heen vallen. Als de vloer meer kracht uitoefent, vliegt de lifter de lucht in.

Een voorgestelde "nulwet" is het feit dat een lichaam op elk moment reageert op de krachten die er op dat moment op worden uitgeoefend. Evenzo zijn het idee dat krachten als vectoren optellen (of met andere woorden het superpositiebeginsel volgen), en het idee dat krachten de energie van een lichaam veranderen, voorgesteld als een "vierde wet".

De ontdekking van de gravitatiewet

Wanneer de meeste mensen aan Isaac Newton denken, denken ze aan hem die onder een appelboom zit en een appel ziet vallen. Sommige mensen geloven dat de appel op zijn hoofd viel. Newton begreep dat wat dingen zoals appels op de grond doet vallen een specifiek soort kracht is - de kracht die wij zwaartekracht noemen. Newton dacht dat de zwaartekracht de aantrekkingskracht was tussen twee voorwerpen, zoals een appel en de aarde. Hij dacht ook dat een voorwerp met meer materie dezelfde kracht uitoefende op kleinere voorwerpen als die op hem. Dat betekende dat de grote massa van de aarde voorwerpen naar zich toe trok. Daarom viel de appel naar beneden in plaats van naar boven, en zweven mensen niet in de lucht.

Isaac Newton bleef nadenken over de zwaartekracht. Vóór Newton dacht men dat alleen voorwerpen in de buurt van de aarde naar beneden zouden vallen. Maar Newton vond dat de zwaartekracht niet beperkt moest blijven tot de aarde en de voorwerpen daarop. Wat als de zwaartekracht naar de maan en verder zou gaan?

Newton vond een formule uit om de aantrekkingskracht tussen twee lichamen te berekenen. Hij gebruikte deze formule om de kracht te berekenen die nodig is om de maan rond de aarde te laten bewegen. Vervolgens vergeleek hij die met de kracht die de appel naar beneden deed vallen. Nadat hij rekening had gehouden met het feit dat de maan veel verder van de aarde staat en een veel grotere massa heeft, ontdekte hij dat de krachten hetzelfde waren. De maan wordt in een baan om de aarde gehouden door de aantrekkingskracht van de zwaartekracht van de aarde.

De door Newton bedachte formule wordt de gravitatiewet genoemd.

Impact

De berekeningen van Sir Isaac Newton veranderden de manier waarop mensen het heelal begrepen. Niemand had kunnen verklaren waarom de planeten in hun banen bleven. Wat hield hen omhoog? Minder dan 50 jaar voor de geboorte van Isaac Newton dacht men dat de planeten op hun plaats werden gehouden door een onzichtbaar schild. Isaac bewees dat ze op hun plaats werden gehouden door de zwaartekracht van de zon. Hij toonde ook aan dat de zwaartekracht werd beïnvloed door de afstand en door de massa. Hij was niet de eerste die begreep dat de baan van een planeet niet cirkelvormig was, maar meer langwerpig, als een ovaal. Wat hij wel deed, was uitleggen hoe het werkte.

Isaac Newton was de eerste die de gravitatiewetten en de bewegingswetten ontdekte. Hij vestigde ook een nieuw gebied in de wiskunde dat bekend staat als calculus, hoewel de Duitser Gottfried Leibniz de ideeën tegelijkertijd had ontwikkeld. Zijn werk heeft veel bijgedragen op het gebied van wetenschap en wiskunde, waardoor hij een van de meest invloedrijke wetenschappers in de menselijke geschiedenis is en een van de grootste wiskundigen aller tijden.

De grote natuurkundige Albert Einstein vond dat Newtons idee van de zwaartekracht niet helemaal juist was. Hij corrigeerde veel van de dingen die Newton deed.

Dood

Isaac Newton is overleden op (1728-03-31)31 maart 1728 [O.S. 20 maart 1728] in Londen, Engeland.

Hij ligt begraven in Westminster Abbey. Hij was de wegbereider voor vele beroemde natuurkundigen, zoals Albert Einstein, James Chadwick en Stephen Hawking.