YANG MENEMUKAN GRAVITASI?

Send

Empat kekuatan fundamental mengatur semua interaksi dalam Semesta. Mereka adalah gaya nuklir lemah, gaya nuklir kuat, elektromagnetisme, dan gravitasi. Dari semua ini, gravitasi mungkin yang paling misterius. Sementara itu telah dipahami selama beberapa waktu bagaimana hukum fisika ini beroperasi pada skala makro - mengatur Tata Surya kita, galaksi, dan superkluster - bagaimana ia berinteraksi dengan tiga kekuatan fundamental lainnya tetap menjadi misteri.

Secara alami, manusia telah memiliki pemahaman dasar tentang kekuatan ini sejak dahulu kala. Dan ketika sampai pada pemahaman modern kita tentang gravitasi, penghargaan diberikan kepada satu orang yang menguraikan sifat-sifatnya dan bagaimana ia mengatur semua hal besar dan kecil - Sir Isaac Newton. Berkat ahli fisika dan matematika Inggris abad ke-17 ini, pemahaman kita tentang Semesta dan hukum yang mengaturnya akan selamanya berubah.

Sementara kita semua akrab dengan gambar ikon dari seorang pria yang duduk di bawah pohon apel dan jatuh satu di atas kepalanya, teori-teori Newton tentang gravitasi juga mewakili puncak dari penelitian bertahun-tahun, yang pada gilirannya didasarkan pada berabad-abad akumulasi pengetahuan. Dia akan menyajikan teori-teori ini dalam magnum opus-nya, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ("Prinsip-prinsip Matematika dari Filsafat Alam"), yang pertama kali diterbitkan pada 1687.

Dalam jilid ini, Newton menguraikan apa yang kemudian dikenal sebagai Three Laws of Motion, yang diturunkan dari Laws of Planetary Motion karya Johannes Kepler dan deskripsi matematisnya tentang gravitasi. Hukum-hukum ini akan meletakkan dasar mekanika klasik, dan akan tetap tak tertandingi selama berabad-abad - hingga abad ke-20 dan munculnya Teori Relativitas Einstein.

Fisika pada Abad ke-17:

Abad ke-17 adalah masa yang sangat menguntungkan bagi sains, dengan terobosan besar terjadi di bidang matematika, fisika, astronomi, biologi, dan kimia. Beberapa perkembangan terbesar dalam periode tersebut termasuk pengembangan model heliosentris Tata Surya oleh Nicolaus Copernicus, karya perintis dengan teleskop dan astronomi pengamatan oleh Galileo Galilei, dan pengembangan optik modern.

Itu juga selama periode ini bahwa Johannes Kepler mengembangkan Laws of Planetary Motion-nya. Diformulasikan antara 1609 dan 1619, hukum-hukum ini menggambarkan pergerakan planet-planet yang saat itu dikenal (Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, dan Saturnus) mengelilingi Matahari. Mereka menyatakan bahwa:

Planet bergerak mengelilingi Matahari dalam bentuk elips, dengan Matahari pada satu fokus
Garis yang menghubungkan Matahari dengan sebuah planet menyapu area yang sama dalam waktu yang sama.
Kuadrat periode orbital sebuah planet sebanding dengan kubus (kekuatan ke-3) dari jarak rata-rata dari Matahari di (atau dengan kata lain - dari "sumbu semi-mayor" dari elips, setengah jumlah terkecil dan terkecil jarak terbesar dari Matahari).

Undang-undang ini menyelesaikan masalah matematika yang tersisa yang diangkat oleh model heliosentris Copernicus, sehingga menghilangkan semua keraguan bahwa itu adalah model yang benar dari Semesta. Bekerja dari ini, Sir Isaac Newton mulai mempertimbangkan gravitasi dan efeknya pada orbit planet.

Tiga Hukum Newton:

Pada 1678, Newton menderita gangguan saraf total karena terlalu banyak bekerja dan perseteruan dengan sesama astronom Robert Hooke. Selama beberapa tahun berikutnya, ia menarik diri dari korespondensi dengan ilmuwan lain, kecuali di mana mereka memprakarsai itu, dan memperbarui minatnya pada mekanika dan astronomi. Pada musim dingin 1680-81, kemunculan sebuah komet, yang berkorespondensi dengan John Flamsteed (Astronomer Royal Inggris) juga memperbarui minatnya pada astronomi.

Setelah meninjau Hukum Gerakan Kepler, Newton mengembangkan bukti matematis bahwa bentuk elips orbit planet akan dihasilkan dari gaya sentripetal berbanding terbalik dengan kuadrat vektor jari-jari. Newton mengkomunikasikan hasil ini kepada Edmond Halley (penemu "Haley's Comet") dan kepada Royal Society dalam bukunya De motu corporum di gyrum.

Traktat ini, yang diterbitkan pada 1684, berisi benih dari apa yang akan diperluas Newton untuk membentuk magnum opus-nya, the Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Risalah ini, yang diterbitkan pada bulan Juli 1687, berisi tiga hukum gerak Newton, yang menyatakan bahwa:

Ketika dilihat dalam kerangka referensi inersia, suatu objek tetap diam atau terus bergerak pada kecepatan konstan, kecuali ditindaklanjuti oleh kekuatan eksternal.
Jumlah vektor gaya eksternal (F) pada suatu benda sama dengan massa (m) dari objek yang dikalikan dengan vektor percepatan (a) dari objek. Dalam bentuk matematika, ini dinyatakan sebagai: F =mSebuah
Ketika satu tubuh memberikan gaya pada tubuh kedua, tubuh kedua secara bersamaan memberikan gaya yang sama besarnya dan berlawanan arah pada tubuh pertama.

Bersama-sama, hukum-hukum ini menggambarkan hubungan antara objek apa pun, gaya yang bekerja padanya dan gerak yang dihasilkan, meletakkan dasar bagi mekanika klasik. Hukum juga memungkinkan Newton untuk menghitung massa masing-masing planet, perataan Bumi di kutub, dan tonjolan di ekuator, dan bagaimana tarikan gravitasi Matahari dan Bulan menciptakan pasang surut bumi.

Dalam karya yang sama, Newton mempresentasikan metode analisis geometris seperti kalkulus menggunakan 'rasio pertama dan terakhir', menghitung kecepatan suara di udara (berdasarkan Hukum Boyle), yang menyumbang prosesi equinox (yang ia tunjukkan adalah hasil dari gaya tarik gravitasi Bulan ke Bumi), memprakarsai studi gravitasi tentang penyimpangan dalam gerakan bulan, memberikan teori untuk penentuan orbit komet, dan banyak lagi.

Newton dan "Insiden Apple":

Kisah Newton muncul dengan teorinya tentang gravitasi universal sebagai akibat jatuhnya apel di kepalanya telah menjadi pokok budaya populer. Dan walaupun sering diperdebatkan bahwa cerita itu apokrip dan Newton tidak menyusun teorinya pada satu saat, Newton sendiri berkali-kali menceritakan kisah itu dan mengklaim bahwa kejadian itu telah mengilhami dia.

Selain itu, tulisan William Stukeley - seorang pendeta Inggris, antiquarian dan sesama anggota Royal Society - telah mengkonfirmasi kisah tersebut. Tetapi alih-alih representasi lucu dari apel yang memukul Newton di kepala, Stukeley menjelaskan dalam bukunya Memoar Kehidupan Sir Isaac Newton (1752) percakapan di mana Newton menggambarkan merenungkan sifat gravitasi sambil menonton apel jatuh.

"... kami pergi ke taman, & minum thea di bawah naungan beberapa appletrees; hanya dia, & diri saya. di tengah-tengah wacana lain, katanya kepada saya, dia berada dalam situasi yang sama, seperti ketika sebelumnya, gagasan gravitasi muncul di benaknya. "Mengapa apel itu harus selalu turun secara tegak lurus ke tanah," pikirnya pada dirinya sendiri; kesempatan oleh jatuhnya apel ... "

John Conduitt, asisten Newton di Royal Mint (yang akhirnya menikahi keponakannya), juga mendeskripsikan kisah tersebut dalam kisahnya sendiri tentang kehidupan Newton. Menurut Conduitt, insiden itu terjadi pada 1666 ketika Newton bepergian untuk menemui ibunya di Lincolnshire. Saat berkelok-kelok di taman, ia merenungkan bagaimana pengaruh gravitasi meluas jauh melampaui Bumi, bertanggung jawab atas jatuhnya apel serta orbit Bulan.

Demikian pula, Voltaire menulis dan menulis Esai tentang Puisi Epik (1727) bahwa Newton pertama kali memikirkan sistem gravitasi ketika berjalan di kebunnya dan menyaksikan apel jatuh dari pohon. Ini konsisten dengan catatan Newton dari tahun 1660-an, yang menunjukkan bahwa ia bergulat dengan gagasan tentang bagaimana gravitasi terestrial meluas, dalam proporsi kuadrat terbalik, ke Bulan.

Namun, akan diperlukan dua dekade lagi untuk sepenuhnya mengembangkan teorinya ke titik bahwa ia mampu menawarkan bukti matematika, seperti yang ditunjukkan dalam Principia. Setelah itu selesai, ia menyimpulkan bahwa gaya yang sama yang membuat benda jatuh ke tanah bertanggung jawab atas gerakan orbital lainnya. Oleh karena itu, ia menamainya "gravitasi universal".

Berbagai pohon diklaim sebagai "pohon apel" yang dijelaskan Newton. King's School, Grantham, mengklaim sekolah mereka membeli pohon asli, mencabutnya, dan memindahkannya ke taman kepala sekolah beberapa tahun kemudian. Namun, National Trust, yang memegang kepercayaan Woolsthorpe Manor (tempat Newton dibesarkan), mengklaim bahwa pohon itu masih berada di kebun mereka. Keturunan pohon asli dapat terlihat tumbuh di luar gerbang utama Trinity College, Cambridge, di bawah ruangan tempat Newton tinggal ketika dia belajar di sana.

Karya Newton akan memiliki efek mendalam pada ilmu-ilmu, dengan prinsip-prinsipnya tetap kanon selama 200 tahun berikutnya. Ini juga menginformasikan konsep gravitasi universal, yang menjadi andalan astronomi modern, dan tidak akan direvisi sampai abad ke-20 - dengan penemuan mekanika kuantum dan teori Relativitas Umum Einstein.

Kami telah menulis banyak artikel menarik tentang gravitasi di Space Magazine. Inilah Siapakah Sir Isaac Newton?, Siapakah Galileo Galilei ?, Apa Kekuatan Gravitasi?

Pemain Astronomi memiliki dua episode yang bagus tentang subjek ini. Inilah Episode 37: Gravitasi Lensing, dan Episode 102: Gravitas,

Sumber: