Hvordan brugte Newton observation af naturen til at forklare bevægelsesplaneterne?

Isaac Newton observerede ikke bare planeterne direkte, han kombinerede sine observationer med arbejdet for sine forgængere og omhyggelige beregninger for at nå frem til hans revolutionære bevægelse og lov om universel gravitation. Her er en oversigt over, hvordan han brugte observation til at forklare planetarisk bevægelse:

1. Bygning på eksisterende viden:

* Keplers love: Newton var bekendt med Johannes Keplers love om planetarisk bevægelse, afledt af Tycho Brahe's detaljerede observationer. Disse love er angivet:

* Planeter bevæger sig i elliptiske kredsløb med solen ved én fokus.

* En planetens hastighed varierer, bevæger sig hurtigere, når det er tættere på solen.

* Kvadratet på en planets orbitalperiode er proportional med terningen i dens gennemsnitlige afstand fra solen.

* Galileos observationer: Galileos observationer med sit teleskop understøttede den heliocentriske model (solcentreret) og afslørede faser af Venus, hvilket bevisede det kredser om solen, ikke Jorden.

2. Observation af månen og faldende genstande:

* Universal Gravity: Newton observerede faldet af genstande på jorden og teoretiserede, at denne samme kraft, tyngdekraften strækkede sig ud over Jorden, nåede til månen og holdt den i kredsløb. Han indså, at månen konstant faldt mod Jorden, men på grund af dens sidelæns bevægelse rammer den faktisk aldrig overfladen.

* Apple -myten: Den berømte "Apple, der falder fra en træ" -historie, er muligvis apokryf, men det illustrerer Newtons vigtigste indsigt:Den samme kraft, der virker på et æble på jorden, styrer også bevægelsen af ​​himmellegemer.

3. Matematisk formulering:

* bevægelseslove: Newton formulerede sine tre bevægelseslove:

* inerti: En genstand i hvile forbliver i hvile, og et objekt i bevægelse forbliver i bevægelse med konstant hastighed og retning, medmindre det handler om en ubalanceret styrke.

* f =MA: Accelerationen af ​​et objekt er direkte proportional med den anvendte kraft og omvendt proportional med dens masse.

* Handlingsreaktion: For hver handling er der en lige og modsat reaktion.

* Lov om universel gravitation: Newton udtrykte matematisk tyngdekraften:hver partikel i universet tiltrækker enhver anden partikel med en kraft, der er proportional med produktet af deres masser og omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem deres centre.

4. Kombination af observationer og matematik:

* forklaring af planetarisk bevægelse: Ved at kombinere sine love om bevægelse og universel gravitation kunne Newton forklare de observerede elliptiske kredsløb af planeter. Han viste, hvordan solens tyngdekraft virker på planeter, hvilket fik dem til at bevæge sig på en buet sti snarere end en lige linje.

* forudsigelsesevne: Newtons teori forklarede ikke kun de observerede bevægelser af planeter, men forudsagde også nøjagtigt bevægelserne fra kometer og andre himmelske genstande.

I resuméet Newtons forståelse af planetarisk bevægelse kom ikke fra bare at se på planeterne, men fra en syntese af observationer, eksisterende teorier og hans egne strålende matematiske formuleringer. Han indså, at den samme kraft, der får et æble til at falde til jorden, også er ansvarlig for planeterne, der kredser om solen, hvilket grundlæggende ændrer vores forståelse af universet.