Isaac Newton (0)

Rakvere Ametikool
Isaac Newton
Referaat
2009

Isaac Newtoni elulugu

Sir Isaac Newton sündis 4. jaanuaril 1643 . aastal Inglismaal Woolstrophe’is, Lincolnshire’is. Ta oli inglise füüsik, matemaatik , astronoom, teoloog ja alkeemik.
Newton alustas oma õpinguid kohalikus külakoolis. Hiljem suundus ta õppima Grammar Schooli’i Granthamis, kus ta elas kohaliku apteekri juures, kust sai alguse tema vaimustus kemikaalide vastu. On olemas arvamus, et tema vaimne kannatus sai täiendust ka elavhõbeda mürgitusest tema keemilistest katsetest. Newton oli tuntud laialt eksperimenteerijana elavhõbedaga. Elavhõbeda mürgitus on seotud haigusliku ärritatavusega, unetusega, vaimse hüperaktiivsusega – neid nähtusi esines Newtonil kogu oma eluaja jooksul. Kaasaegsed uuringud Cambridge ’i ülikoolis Newtoni juustest näitasid kõrget elavhõbeda taset.
Ta õppis 1661-65 Cambridge’i ülikoolis ja oli 1669 -1701 selle ülikooli professoriks.

Newtoni looming

Aastal 1668 ehitas ta esimese teleskoobi . 1672. aastal hakkas ta põhjalikumalt uurima nähtusi värvusilminguid koondava läätse fookuse lähedal. Peagi märkas ta, et värvid tulid selgemini esile, kui ta suunas aknaluugi avast tuleva päikesekiire läbi klaasprisma. Ta avastas, et seni homogeenseks peetud valge valgus koosneb kiirtest, mis prismas murduvad erinevalt. Katseliselt näitas ta, et ühevärvilist kiirt ei saa enam osadeks lahutada. Esemete värvust seletas Newton sellega, et (valgustamisel valge valgusega ) peegeldab iga ese tugevamini tagasi just tema värvile vastavaid kiiri .
Newtoni esmakordselt selgesti formuleeritud kujutlus kehade massist oli mehhaanika õige ülesehitamise aluseks (enne Newtonit olid massi ja kaalu mõisted samastatud).
Newton tõi füüsikasse kujutluse massist kui mateeria hulgast kehas ja tõestas, et mass on keha inertsuse mõõt, ühtlasi aga ka gravitatsiooni allikas ja objekt.

Newtoni füüsikaseadused

Rohkem kui 300 aastat tagasi kasutas Isaac Newton liikumishulga ja inertsi mõistet oma kolmes liikumisseaduses. Need seadused kirjeldavad ja ennustavad jõudude mõju objektidele. Nad prognoosivad täpselt enamikke olukordi , kuid objektide jaoks, mille kiirus läheneb valguse kiirusele, annab Einsteini relatiivsusteooria täpsemaid tulemusi.
 
Liikumishulk on tähtsal kohal Newtoni kolmes liikumisseaduses. Liikumishulk on keha mass kilogrammides korrutatud selle kiirusega meetrites sekundi kohta.

Newtoni I seadus e. inertsiseadus

inerts on kõigi kehade lahutamatu omadus, mis on neile omane sõltumatult nende füüsikalisest olekust ja keemilisest loomusest.

inerts eksisteerib objektiivselt, teda ei määrata selle orienteerumissüsteemi valikuga, mille suhtes kehade liikumist uuritakse.
Newton kirjutab: „Inertsijõudu avaldab keha ainult siis, kui temale rakendatud teine jõud tekitab muutuse tema liikumisolekus. Selle inertsijõu avaldust võib vaadelda kahesuguselt: nii omaenese vastupanuna kui ka survena; omaenese vastupanuna niivõrd, kuivõrd keha paneb vastu temale mõjuvale jõule, püüdes säilitada oma liikumisolekut; survena niivõrd, kuivõrd seesama keha, jäädes vaevaga alla temale vastupanevale takistusele, püüab muuta selle takistuse olekut.“
Ehk siis Newtoni I seadus kõlab järgmiselt:
Objekti liikumishulk on võrdne tema massi ja kiiruse korrutisega.
Newtoni esimene liikumisseadus väidab, et objekti liikumishulk jääb konstantseks kuni sellele mõjub jõud. Näiteks, raamatu leht on paigal, kuni sa pöörad seda või puhub sellel tuul. Mõlemal juhul paneb jõud lehe liikuma ja muudab tema liikumishulka.
 
Liikumishulk on defineeritud kiirusvektoriga, mitte ainult skalaarse ( skalaar on suurus, mida saab üheainsa arvuga täielikult iseloomustada) kiirusega ehk lihtsalt kiirusega. Tähtis on mitte segamini ajada objekti kiirusvektorit ja skalaarset kiirust. Kiirusvektor ühendab kaks osainformatsiooni: objekti kiirust ja suunda, milles ta liigub. Kiirusvektor muutub, kui muutub kas kiirus või suund.

Newtoni II seadus

Newtoni teine liikumisseadus väidab, et objekti liikumishulga muutumise kiirus on võrdeline jõuga, mis mõjub objektile . Kuna kiirendus on kiiruse muutumise kiirus, siis mass korda kiirendus on liikumishulga muutumise kiirus.
Newtoni teine seadus ütleb:
Keha kiirendus on võrdeline temale mõjuva jõuga ja pöördvõrdeline massiga.
Matemaatiliselt väljendab Newtoni teist seadust valem:
Kus a on kiirendus, F on jõud ja m on mass
Sageli esitatakse Newtoni II seadust ka veidi teisendatud valemi kujul: F=ma.

Newtoni III seadus

Newtoni kolmandat seadust saab sõnastada järgmiselt : Jõud tekivad kahe keha vastastikmõjus alati paarikaupa. Need kummalegi kehale mõjuvad jõud on absoluutväärtuselt võrdsed ja vastassuunalised.
 
Inerts on objekti tendents jääda paigale või liikuda ühtlaselt ja sirgjooneliselt edasi. Objekti liikumishulga muutumine nõuab tööd, mida tuleb teha selleks, et objekti inertsi ületada. Newton oli esimene, kes taipas , et inertsi ületamiseks on tarvis jõudu, mis siis objekte kiirendab või aeglustab.
 
Keha impulss ehk liikumishulk on keha massi ja kiiruse korrutis p=mv. Impulsi tähiseks on p, massi tähiseks on m ja kiiruse tähiseks on v. Impulss on vektoriaalne suurus, mille suund ühtib kiirusvektori suunaga.
Impulsi jäävuse seadus: Suletud süsteemi koguimpulss on sinna kuuluvate kehade igasugusel vastastikmõjul jääv.

Newtoni gravitatsiooniseadus

Gravitatsiooniseadus on gravitatsioonijõudu iseloomustav loodusseadus: Kaks punktmassi tõmbavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende masside korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga.
Gravitatsiooniseaduse valem:
F on kahe punktmassi vaheline gravitatsioonijõud
G on gravitatsioonikonstant
m1 on esimese keha punktmass
m2 teise keha punktmass
r on kehade vaheline kaugus.
SI ühikutes mõõdetakse gravitatsioonijõudu njuutonites (N), masse kilogrammides (kg) ja kaugust meetrites (m).
Konstant G on võrdne 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.
Gravitatsiooni jõudu nimetatakse ka raskusjõuks, mida saab arvutada järgmise valemi kaudu: F=mg
F- raskusjõud
m- keha mass
g- vabalangemise kiirendus (9,8 m/s2 , kuid valemites ümardame 10 m/s2 )
Raskusjõuga on seotud ka keha kaal:

• Kaal jõud, millega keha mõjutab tuge.
  
• Kaal sõltub kiirendusest.
  
• Vabalt langevad kehad on kaaluta olekus.
  

Newton lõi enda jaoks süsteemi ning töötas välja neli optika põhiseadust:

Valgus levib sirgjooneliselt.

Valguskiired on sõltumatud: iga kiir levib ruumis nii, nagu poleks teisi olemas.

Valguse peegeldumisel tasaselt pinnalt on langev kiir, peegeldunud kiir ja langemispunkti tõmmatud pinnanormaal ühes tasandis . Langemisnurk võrdub peegeldumisnurgaga.

Valguse üleminekul ühest keskkonnast teise kiir murdub (muudab suunda), kusjuures langev kiir, murdunud kiir ja langemispunkti tõmmatud pinnanormaal on ühes tasandis. Langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on antud keskkondade paari jaoks konstantne suurus ega sõltu langemisnurgast .

Kasutatud allikad

About APOD. APOD archive . Search. Isaac Newton. APOD: 2002 February 24 – Isaac Newton
Biographies. Newton. [ http://www.corrosion-doctors.org/Biographies/Newton.ht m] (02.02.08)
Isaac Newton 1. [ http://et.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton ] (04.12.09)
Karu, G. 1998. Füüsika lühikursus gümnaasiumile: III Mehaanika . Tallinn: Koolibri.
23.03.2008)
Putilov, K.A. 1964. Füüsika I: Mehhaanika. Akustika . Molekulaarfüüsika. Termodünaamika. Tallinn: Eesti Raamat.