Autorka edukaČného hypertextu: Brajerčíková Stanislava
Kombinácia: Matematika - Fyzika
Dátum vyhotovenia: 30.11.2004
OBSAH
Ø Abstrakt
Ø Úvod
Ø Život Isaaca Newtona
Ø Spisy Isaaca Newtona
Ø Zákony Isaaca Newtona
Ø Fyzikálna jednotka
Ø Gravitácia
Ø Záver
Ø Obrázková príloha
Abstrakt
Zem, náš domov vo vesmíre je jednou s deviatich planét, ktoré obiehajú okolo Slnka. Podľa vedcov je Zem miesto umožňujúce život, pretože má vo svojej atmosfére kyslík a v oceánoch vodu, teda zložky nevyhnutné pre život.
Z toho dôvodu som si vybrala prácu s témou: „Sir Isaac Newton“. Cieľom mojej práce bolo oboznámiť čitateľa s prírodnými zákonmi a vynálezmi, ktoré sa v dnešnej dobe bežne využívajú.
Po smrti nevlastného otca žil Newton spolu s matkou, starou mamou, jedným nevlastným bratom a dvoma nevlastnými sestrami. Do strednej školy (Free Grammar School) chodil do neďalekého Granthamu. Učitelia ho príliš nechválili: žiak Newton bol podľa nich lenivý a nepozorný. Matka, v tom čase už zámožná dáma, chcela aby rodinný majetok spracoval Issac. Ukázalo sa však, že nemá na to chuť ani talent. Jeden zo strýkov – William Ayscough sa rozhodol, že ho pripraví na univerzitné štúdium. Issac sa v roku 1660 vrátil na strednú školu v Granthame. Riaditeľ školy Stokes, u ktorého býval, rozoznal Issacove vlohy a naliehal na matku, aby financovala jeho štúdia na univerzite. Stokes bol schopný muž. Doučoval ho a dal mu dobré základy najmä z matematiky. Podľa všetkého ho oboznámil aj s Euklidom. Newton bol manuálne neuveriteľne zručný: vytváral dômyselné modely hodín a veterných mlynov.
Na Trinity College v Cambridge nastúpiôl 5.júna 1661. Bol starší ako viacerí jeho rovesníci, ale privyrábal si na štúdiá doučovaním.
Newtona priťahovala Kopernikova astronomia a Galileova mechanika. Preštudoval Kopernikovu Optiku. Roku 1664 si zapísal „Platon je môj priateľ, Aristoteles môj priateľ, ale mojím najlepším priateľom je pravda.“ V prvej etape svojho života sa prejavil ako voľnomyšlienkár. O matematiku sa začal zaujímať na jeseň roku 1663, keď si na trhu v Cambridge kúpil knihu o astrológii a zistil, že matematike nerozumie. Preštudoval aj knihu o trigonometrii, ale aj geometria mu robí ťažkosti. Zaujalo ho Barrowove vydanie Euklidových elementov. Po Euklidovi sa vrátil k Oughtredovej Clavis Mathematica a Descartovej La Géométrie. Novú algebru a analytickú geometriu do Vieta prečítal v roku 1646. Kniha obsahovala dôležité prílohy troch van Schootenových žiakov: Jana de Witta, Johana Huddeho a Hendricka van Heauraeta. Preštudoval aj Wallisovu Algebru...
Newtona prijali na univerzitu 28.apríla 1664, bakalárske štúdium ukončil v apríli 1665. Kvôli epidémii moru v lete 1665 univerzitu zatvorili a Issac sa vrátil domov. Počas nasledujúcich dvoch rokov sa neuveriteľne zdokonalil v matematike, optike, fyzike a astronómii.
Niekoľko rokov pred Leibnizom položil základy pre diferenciálny a integrálny počet. „Diferenciálna metoda“ vznikla z poznania, že integrácia funkcie je len opakom postupu diferenciácie. Tým, že prijal diferenciáciu ako základnú operáciu, vytvoril Newton jednoduché analytické metódy, ktoré zjednotili viacero samostatných techník.
Svoju De Methodis Serierum et Fluxionum napísal, ale nepublikoval v roku 1671. V anglickom preklade ju vydal až John Colson v roku 1736.
Roku 1667 univerzitu v Cambridge opäť otvorili. Po roku, v júli 1668, už s hodnosťou magistra, stal sa odborným asistentom vyššieho stupňa. Jeho práce si získali uznanie. Roku 1669 sa jeho patrón Barrow pokúsil s Newtonovými prácami oboznámiť vedecký svet. V tom istom roku sa Barrow utiahol do ústrania a za svojho nástupu vo funkcii vedúceho katedry matematiky odporučil Newtona. Issac mal v tom čase iba 27 rokov. Prvá práca mladého profesora bola z optiky. Dospel k presvedčeniu, že biele svetlo nemá „jednoduchú podstatu“, ako tvrdil Aristoteles. Presvedčila ho o tom chromatická aberácia v ďalekohľade. Ked pozoroval prechod slnečného lúča cez sklenený hranol, všimol si spektrum farieb. Tak zistil, že biele svetlo je zmesou viacerých rozdielnych typov žiarenia, ktoré sa lámu pri nepatrne rozdielnych uhloch, takže typ žiarenia produkuje inú spektrálnu farbu. Newtona viedla táto úvaha k chybnému presvedčeniu, že ďalekohľady so šošovkami budú mať vždy chromatickú aberáciu. Preto navrhol a skonštruoval zrkadlový ďalekohľad.
Roku 1672, potom, čo Kraľovskej spoločnosti daroval zrkadlový ďalekohľad, zvolili ho za jej člena. V tom istom roku publikoval aj svoju prvú vedeckú prácu o farbe a svetle. Prácu prijali priaznivo, iba Hooke a Huygens namietali, že svetlo má skôr vlnový charakter. Newtonovu kropuskulárnu teoriu revidovali až v 19.storočí. Roku 1675 Hooke vyhlásil, že Newton ukradol niektoré jeho optické výsledky. Newton preto vydal svoje práce z optiky až po Hookeovej smrti v roku 1703. Jeho optika vyšla v roku 1704. Zaoberá sa teóriou svetla a farby, výskumom farieb spektra, „Newtonovými prstencami“ a difrakciou svetla. Na vysvetlenie niektorých pozorovaní použil vlnovú teoriu svetla v spojení so svojpu korpuskulárnou teoriou. Newtonovým najväčším úspechom bola jeho práca vo fyzike a nebeskej mechanike, ktorá kulminovala v teórii všeobecnej gravitácie. Do roku 1666 mal už prvé verzie svojich troch pohybových zákonov. Objavil aj zákon odstredivej sily na rovnomerne pohybujúce sa teleso na kruhovej obežnej dráhe. Nemal však presné vysvetlenie mechaniky kruhového pohybu. Newtonovou novou myšlienkou bola predstava, že zemskú gravitáciu ovplyvňuje Mesiac, ktorý vyvažuje jej odstredivú silu. Zo zákona odstredivej sily a Keplerového tretirho zákona pohybu planét odvodil gravitačný zákon. Po svojej korešpondencii s Hookom, našiel dôkaz, že Keplerov zákon plôch bol dôsledkom odstredivých síl. Zistil, že pôsobením centrálnych síl sa stane krivkou dráhy elipsa, potom je sila nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti. Tento objav odhalil fyzikálny význam druhého Keplerovho zákonba. Halley roku 1686 prehovára Newtona, aby spracoval svoju novú fyziku a jej využitiev astronomii. O rok neskôr (1687) vydal Newton spis Philosophiae naturalis principia mathematica.
Principia je uznávaná ako najslávnejšia vedecká kniha všetkých čias. Newton v nej analyzoval pohyb telies v stálom aj nestálom prostredí, pôsobením odstredivých síl. Výsledky boli aplikované na obiehajúce telesá, projektily, kyvadlá a voľný pád blízko Zeme, Daľšie zovšeobecnenia priviedli Newtona k zákoni všeobecnej gravitácie: príťažlivá sila medzi dvoma ľubovoľnými telesami je priamo úmerná súčinu ich hmotností a nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi ich hmotnými stredmi.
Newton vysvetlil široký rozsah dovtedy nespojitých javov.: excentrické dráhy komét, prílivy a ich variácie, precesiu osi Zeme a pohyb Mesiaca rušený príťažlivosťou Slnka. Táto práca urobila z Newtona jednu z vedúcich medzinárodných osobností vo vedeckom výskume. Európsky vedci spočiatku jeho myšlienku pôsobenia telies na diaľku neakceptovali. (Uznávali Descartovu vírivú teóriu, v ktorej sily pôsobenia priamym kontaktom). Newtonova sláva však rástla.
6. februára 1685 sa stal kráľom Veľkej Británie katolík James II. Po potlačení povstaní anglikánov menoval do všetkých významnejších funkcií iba katolíkov. V štátnej správe, v armáde aj na univerzitách v Oxforde a Cambridge. Horlivého protestanta Newtona to pobúrilo. Keď kráľ naliehal, aby benediktínski mnísi získali akademickú hodnosť bez skúšok a požadovanej prísahy, Newton napísal vicekancelárovi: „Buďte statočný a oddaný zákonom, nemôžete zlyhať.“ Vicekancelár poslúchol, vyhodil ho. Newton naďalej pripravoval dokumenty na obranu univerzity. Viacerí anglikánski šľachtici vyzvali vtedy Williama Oranžského, aby zasiahol. William sa vylodil v Anglicku v novembri 1688. Kráľ James ušiel do Francúzka.
15. januára 1689 zvolila Univerzita v Cabridge Newtona, odváža obrancu jej práv, za jedného zo svojich dvoch zástupcov v parlamente. Parlament vyhlásil, že James sa vzdal koruny: vo februári 1689 ponúkol korunu Williamovi a Mary. Newton bol na vrchole slávy: stal sa vedúcou osobnosťou univerzity a jedným z najvýznamnejších matematikov sveta. Život v Londýne sa mu zdal príťažlivejším aako akademická spoločnosť v Cambridge. Po utrpeniach a druhom nervovom zrútení (v roku 1693) Newton na vedu zanevrel. Pravdepodobne išlo o depresiu.
Odišiel z Cambridge a prijal štátnu funkciu v Londýne ako správca kráľovskej mincovne v rokoch 1696 až 1699. Svojho postavenia v Cambridge sa nevzdal. Ako správca mincovne sa stal veľmi bohatým mužom. Roku 1703 ho zvolili za prezidenta Kráľovskej spoločnosti. V tejto funkcii ho každý rok potvrdili až do jeho smrti. Roku 1705 bol ako prvý vedec za svoju prácu pasovaný kráľovnou Annou za rytiera. Ani posledná časť Newtonovho života nebola jednoduchá. Kvárili ho spory s Leibnizom kvôli prvenstvu objavu „diferenciálnej metódy“. Oficiálnu správu komisie napísal sám(aj keď nie pod vlastným menom). Keď ju Kráľovská spoločnosť zverejnila, napísal (opäť ako anonym) recenziu, ktorú publikoval vo Philosophical Transactions of the Royal Society. Newtonov asistent Whiston, ktorý bezprostredne videl jeho záchvaty hnevu, napísal: „Newton bol jednou z najbojazlivejších, najopatrnejších a najpodozrievavejších osobností, ktoré som vo svojom živote poznal“.
Meno Isaaca Newtona nesie aj kráter Newton na Mesiaci.
Matematické princípy prírodnej filozofie – 1687 – formuloval zákony pohybu telies, zovšeobecnil a usporiadal do prehľadného, logického systému výsledky prác svojich predchodcov a odvodil zákon všeobecnej gravitácie.
Optika – 1704 – zhrnul výsledky bádania v oblasti svetelných javov. Optiku rozdelil na tri knihy: prvá zahrňovala geometrickú optiku, učenie o disperzii svetla a zložení bielej farby. V druhej opísal farby tenkých vrstiev a tretiu knihu venoval difrakcii a polarizácii svetla.
Gravitačný zákon: Príťažlivá sila medzi Slnkom a planétou je priamo úmerná súčinu ich hmotnosti a nepriamo úmerná štvorcu ich vzdialenosti.
Zákon všeobecnej gravitácie: Príťažlivá sila medzi dvoma hmotnými bodmi je priamo úmerná súčinu ich hmotnosti a nepriamo úmerná štvorcu ich vzdialenosti.
Zákon zotrvačnosti: Teleso zotrváva v pokoji alebo rovnomernom priamočiarom pohybe pokiaľ nie je donútené pôsobením sily tento stav zmeniť.
Zákon sily: Zrýchlenie telesa je priamo úmerné sile pôsobiaceju na teleso a nepriamo úmerné hmotnosti telesa.
Zákon akcie a reakcie: Každá akcia vyvolá rovnako veľkú reakciu opačného smeru.
Je to jednotka sily.
Jeden newton je sila, ktorá udeľuje telesu s hmotnosťou jeden kilogram zrýchlenie jeden meter za sekundu na druhú.
Gravitačná sila je jednotkou zo štyroch základných síl, ktoré pôsobia v prírode. Ďalšie sú: elektromagnetická sila, silná a slabá interakcia.
Gravitačná sila vzájomne pôsobí medzi všetkými hmotnými telesami. Gravitácia je oveľa slabšia než hociktorá zo spomenutých síl, prejavuje sa však najvýraznejšie, pretože pôsobi na veľké vzdialenosti. Na teleso ležiace na stole pôsobí gravitačná sila celej Zeme. Takmer rovnako veľká sila, ktorú vynakladá stôl, je výsledok síl krátkeho dosahu molekulárnych síl na jeho povrchu.
Newtnov gravitačný zákon bol prvý raz sformulovaný v jeho diele Matematické základy prírodnej filozofie, ktoré napísal v roku 1687. Newton tu položil pojem častica, čím myslel teleso také malé, že jeho rozmery v porovnaní s inými veľkosťami boli zanedbateľné. Newton ukázal, že častica vo vesmíre priťahuje každú inú časticu silou priamo úmernou súčinu ich hmotnosti a nepriamo úmernou štvorcu ich vzdialeností. Konštanta úmernosti známa ako kapa je gravitačnou konštantou. Tento zákon môžeme nazvať zákonom štvorca vzdialenosti, pretože veľkosť sily je nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi telesami. Podobný zákon sa používa pre sily medzi dvoma elektrickými nábojmi.
Obsahom tejto práce bolo priblížiť čitateľovi „Newtonove“ zákony.
Prostredníctvom použitej literatúry som sa bližšie oboznámila s množstvom nám dosiaľ neznámych informácií.
Výsledkom bolo získanie nových poznatkov, ktoré môžu čitateľovi poslúžiť ako učebná pomôcka.
Použitá literatúra
Isaac Newton - L. Nový – J. Smolka: Vytlačila štátna tlačiareň, Praha 2, 1. Vydanie
Internet
http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Newton.html
http://www.newton.cam.ac.uk/newtlife.html
http://www.winsornewton.com/
http://scienceworld.wolfram.com/biography/Newton.html http://scienceworld.wolfram.com/biography/Newton.html
Kontaktná adresa:
Brajerčíková Stanislava, študentka Katedry fyziky,
Fakulty humanitných a prírodných vied PU,
Ul. 17. novembra 1, 08016 Prešov, SR
Obrazová príloha
Newtonove krúžky
Gravitácia