1 / 43

Isaac Newton och gravitationen

liuz
Download Presentation

Isaac Newton och gravitationen

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Sir Isaac Newton born 4 January 1643, and death 31 March 1727 was an English physicist, mathematician, astronomer, natural philosopher, alchemist, and theologian who is perceived and considered by a substantial number of scholars and the general public as one of the most influential scientists in history.

  2. “I do not know what I may appear to the world, but to myself I seem to have been only like a boy laying on the sea-shore, and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me” Isaac Newton och gravitationen

  3. Kommentar (I)

  4. Kommentar (II) ?

  5. Kommentar (III)

  6. Kommentar IV • http://app.tu-dortmund.de/~julia/newton/

  7. Vägen till Principia 1.1. Den vetenskapliga revolutionen 1.3. Newtons tidiga liv 1.2. Vilken kraft styr planeterna? Utveckling av Principia 2.1. Samhället i England 2.2. 1/r2-beteende 2.3. en universell kraft 2.4. Principia Efter Principia 3.1.Tester av Newtons teori 3.2. Opticks 3.3. Newton idag Isaac Newton och gravitationen 1689 (Godfrey Kellner) 1702 (Godfrey Kellner) 1712

  8. Vägen till Principia 1.1. Den vetenskapliga revolutionen 1.3. Newtons tidiga liv 1.2. Vilken kraft styr planeterna? Utveckling av Principia 2.1. Samhället i England 2.2. 1/r2-beteende 2.3. en universell kraft 2.4. Principia Efter Principia 3.1.Tester av Newtons teori 3.2. Opticks 3.3. Newton idag Isaac Newton och gravitationen Porträt Newton, 1689 (Godfrey Kellner)

  9. Juliansk till Gregoriansk • 46 f.Kr. - Juliansk kalender (Julius Caesar) • 365,25 medelsoldygn i ett år • 1582 – Gregoriansk kalender • införd av påven Gregor XIII • 365,2425 medelsoldygn i ett år • 1753 – gregoriansk kalender i Sverige • Här: alltid gregoriansk kalender, även för datum innan 1582

  10. Den vetenskapliga revolutionen Utvecklingen av himliska och jordiska mekaniken på 1500- och 1600-talet

  11. Ptolemaios (100-170 AD) • Stjärnor som guddomlig makt, de bestämmer jordiska rörelser • 7 planeter – organiserad efter hastigheten mot fixsjärnhimlen • månen • merkurius • venus • solen • mars • jupiter • saturnus

  12. “ Heaven, realm and dwelling place of God and of all the elect“

  13. Från medelålder till modern tid (I) • Precisionsmekanik klockor • [första klockor uppfanns redan på 1100-talet, men det handlade om tornklockor, som jobbade med mycket friktion och lite noggrannhet.] • På 15-talet: väldigt exakta hjul med lite friktion (teknik från guldsmedarna) • “Konstgjord tid” förändrar samhället, för livet kan nu organiseras m.h.a. tiden

  14. Från medelålder till modern tid (II) • Uppfinning av teleskopet • Galilei fick veta om teleskopets uppfinning i 1608  konstruerade eget teleskop, refraktor • Litet synfält (bara 1/3 av månen i synfältet) • Förstorning ~ faktor 14

  15. Kopernikus (1473 – 1543) • Heliocentrisk världsbild: • Inre planeterna: • R = jordens rörelse • r = planeternas rörelse • Yttre planeterna: • R = planeternas rörelse • r = jordens rörelse • Stjärnorna på oändlig avstånd Kopernikus Ptolemy

  16. N. Copernicus, De Revolutionibus Orbium Coelestium (“On the revolution of celestial spheres”)

  17. Jorden snurrar runt egen axel (jordens dagliga rörelse). Men: varför flyger inte allt ifrån den snurrande jorden då (“karusell”) Om jorden rör sig runt solen, varför lämnar den inte de flygande fåglarna bakom sig? Om man skjuter upp en pil rakt i himlen kommer den att hamna på samma ställe där man släppte den – borde landa en bit ifrån pga jordrörelsen Parallax effekt? Stjärnor borde ändra deras relativa positioner på himlen Ptolemaios - Aristarchus av Samos • Perfekt cirkulär rörelse (symmetri) runt jorden i centrum (människan står i centrum av Guds skapelse) • I modellen kan r/R bestämmas, men inte de absoluta värdena r och R • mars var tvungen att vandra med åren

  18. Parallax

  19. Brahe (1546 – 1601) • Uranienborg: Astronomisk observatorium (utan teleskop än!) på ön Hven utanför köpenhamn • 2' (bågminuter) noggrannhet • 20 år observationer, men ingen bra idé om teorin bakom planeternas rörelse • tror på geocentrisk världsbild

  20. Kepler (1571 – 1630) • Får använda Brahes anteckningar • Hittar det följande: Kopernikus model matchar inte Brahes anteckningar 8' avvikelse (2' noggrannhet) • Utgående ifrån vinkelavvikelsen: mars omloppsbana ligger inom cirkeln för alla tider • Idé: använd ellips för bättre beskrivning

  21. Keplers lagar • Planeterna rör sig på elliptisk bana med solen i ena brännpunkten (1609) • Sammanbindningslinjen mellan solen och en planet överfar lika stora ytor på lika långa tider (1609) • Förhållandet mellan kuben på en planets medelavstånd från solenoch kvadraten på dessomloppstid är lika stort för alla planeter Denna lag gör det möjligt att bestämma solsystemets dimension!

  22. Merkurius – Slussen, Stockholm 25 cm, 2.9km avstånd från Globen Jorden - Naturhist.museum, Stockholm 65 cm, 7.2km avstånd Mars – Mjörby, Stockholm 35 cm, 11.6 avstånd Jupiter, Arlanda flygplats 7.3m, 40km avstånd Solen – Globen, Stockholm' Venus, KTH, Stockholm 62 cm, 5.5km avstånd Pluto, Delsbo, 12 cm, 300km avstånd från globen Neptunus, Söderhamn, 2.5m, 229 km avstånd till globen Solsystemet Saturnus ska till Ångströmslaboratoriet, Uppsala 6.1m 73km från globen Uranus har vandaliserats :-( Ska byggas på nytt i Gävle trakten... 2.6m, 146 km avstånd

  23. Galilei (1564 – 1642) • väldigt övertygande retorik • använder polemik för att uppvisa hans fienders okunnighet • Bygger eget teleskop i egen verkstad • Upptäcker • Jupiters 4 största månar • venusfaserna • skymt av saturnus ringar • Dialogo anledning för Inquisationsprocessen

  24. Galilei - Discorsi • Infinitisemal calculus • Fritt fall (hastigheten ökar lineärt med tiden) • tröghetslag • rörelsemängdsmomentet är bevarad • Energin är bevarad i gravitationsfältet (pendel: amplituden är samma i början och efter halva perioden)

  25. Descartes (1596 - 1650) • Anti-Aristotelsk världsbild • Tvivla på allt • Matematisk värld – allt kan förklaras m.h.a. matematiken • Orsak – verkan • Inget vakuum, ändligt universum • Ingen fjärrverkan, rörelse kräver direkt kontakt • Hela universum fyllt med materia • Virvelteori – planeterna rör sig i en eter, hålls på banor runt solen p.g.a. virvlar • allmänt accepterad ~ mitten av 1600-talet

  26. Den nya världsbilden och religion “But thou hast ordered all things in measure and number and weight“

  27. Fore Newton

  28. Universitetslärare på Gresham college Läran av en magnetisk jord försök att förstå kompassnålen Planeternas rörelse pga magnetisk kraft jorden som sfärisk magnet omgiven av en attraherande sfär Gilbert (1544 – 1603)

  29. Wilkins (1614 – 1672) • “The discovery of a world in the moone” (1638) • Magnetisk jord, Gilberts lära • 32 km över marken  människan kan undkomma jordens magnetiska kraft

  30. Wilkins losning till ”pil-problemet” Suppose this earth were A, which was to move in the circle C, D. and let the bullet be supposed at B. within its proper verge; I say, whether this earth did stand stil or move swiftly towards D, yet the bullet would still keepe at the same distance by reason of that Magneticke vertue of the center (if I may so speake) whereby all things within its spheare are attracted with it. So that the violence to the bullet, being nothing else but that whereby 'tis removed from its center, therefore an equall violence can carry a body from its proper place, but at an equall distance whether or no the center stand still or move Discovery of a world in the Moone (1638),

  31. Wilkins – reflektion But to this I answere, that the argument will not hold of such bodies, whose superficies is full of unequall parts and gibbosities as the Moone is. Wherefore it is as well the more probable as the more common opinion, that her light proceedes from both these causes, from reflexion and illumination; nor doth it herein differ from our earth, since that also hath some light by illumination: for how otherwise would the parts about us in a Sunne-shine day appeare so bright, when as all the rayes of reflexion cannot enter into our eye Discovery of a world in the Moone (1638),

  32. Wilkins – Discovery of a world in the Moone (1638) Proposition 1. - That the strangenesse of this opinion is no sufficient reason why it should be rejected, because other certaine truths have beene formerly esteemed ridiculous, and great absurdities entertayned by common consent. -- By way of Preface. Prop. 2. - That a plurality of worlds doth not contradict any principle of reason or faith. Prop. 3. - That the heavens doe not consist of any such pure matter which can priviledge them from the like change and corruption, as these inferiour bodies are liable unto. Prop. 4. - That the Moone is a solid, compacted opacous body.  Prop. 5. -That the Moone hath not any light of her owne.  Prop. 6. - That there is a world in the Moone, hath beene the direct opinion of many ancient, with some moderne Mathematicians, and may probably be deduced from the tenents of others. Prop. 7. - That those spots and brighter parts which by our sight may be distinguished in the Moone, doe shew the difference betwixt the Sea and Land in that other world. Prop. 8. - That the spots represent the Sea, and the brighter parts the Land.  Prop. 9. - That there are high Mountaines, deepe vallies, and spacious plaines in the body of the Moone. Prop. 10. - That there is an Atmo-sphæra, or an orbe of grosse vaporous aire, immediately encompassing the body of the Moone. Prop. 11. - That as their world is our Moone, so our world is their Moone. Prop. 12 - That tis probable there may bee such Meteors belonging to that world in the Moone, as there are with us. Prop. 13. - That tis probable there may be inhabitants in this other World, but of what kinde they are is uncertaine. 

  33. Wilkins (1614 – 1672) • “The discovery of a world in the moone” (1638) • månen reflekterar ljus från solen och skiner inte själv • det finns dalar och bergar på månen, vatten och land • ändlig, tunn kraftsfär (magnetismen) • 1640: ologiskt att ha en ändlig, tunn kraftsfär •  kraft som avtar med radien

  34. Wilkins (1940) Discovery of a world in the Moone (1638) ”It is probable, that this magneticall vigor dos remit of its degrees proportionally to its distance from Earth, which is the cause of it” En kraft som avtar med avståndet från jorden!

  35. Wren (1632 – 1723) • 1666 – Aterbygger London efter stora branden • Astronomiprofessor • I Gresham (1657 – 1661) • I Oxford (efter 1661)

  36. Hooke (1635 – 1703) • 1660 – “Hookes lag” • elasticitetslära • deformationens storlek är proportionellt till den påverkande kraften • 1662 • “Curator of Experiments” i unga “Royal Society” • 1662/1664 • försöker utföra ett experiment som skulle visa att jordens dragningskraft varierar med höjden • Mäter kroppernas vikt på Westminster Abbey och på gamla St Paul's Cathedral • upptäcker ingen skillnad

  37. Hooke och gravitationen • 1666 • pendel som delas upp i 2 strängar • pendeln (jorden & månen) • svängar runt ett centrum (solen) • 1674 • “Attempt to prove the motion of the Earth”, med appendix: • “Three suppositions” (tre förmodan) • i permanent konflikt med Isaac Newton

  38. Hookes (1635 – 1723), First supposition – Första förmodan “First, That all Coelestial Bodies whatsoever, have an attraction or gravitating power towards their own Centers, whereby they attract not only their own parts and keep them from flying from them, as we may observe the Earth to do, but that they do also attract all the other Coelestial Bodies that are within the sphere of their activity“

  39. Hookes (1635 – 1723), Second supposition – andra förmodan “The second supposition is this, That all bodies whatsoever that are put into a direct and simple motion, will so continue to move forward in a streight line, till they are by some other effectual powers deflected and bent into a Motion, describing a Circle, Ellipsis, or some other more compounded Curve Line“

  40. Dynamisk rorelse i en orbit

  41. Hookes (1635 – 1723) third supposition – tredje förmodan “The third supposition is, That these attractive powers are so much the more powerful in operating, by how much the nearer the body wrought upon is to their own Centers.“

  42. Hooke om 1/r eller 1/r2 “Now what these several degrees are I have not yet experimentally verified... He that understands the nature of the Circular Pendulum and Circular Motion, will easily understand the whole ground of this Principle.“

  43. Sammanfattning • Kepler – himmelsmekanik • Galilei – fysikalisk beskrivning av jordiska mekaniken • Problemet pa1600-talet: forsok att forena jordiska fenomen med himmelsmekaniken • vilken kraft driver planeterna (Gilbert, Wilkins et al.: magnetismen; Galilei et al.: gravitationen) • hur andras kraften (avstånd, rorelse, ...) • Hooke • Korrekt beskrivning av dynamisk rorelse • Kraften avtar med radien (hur exakt är oviktigt) • Kraften är dock inte universell • Men: hittills okänd av Newton

More Related