אייזק ניוטון

• ביוגרפיה
• מכניקה
• 5 דקות קריאה

המדען שהבין שאותו כוח מפיל תפוח ומחזיק את הירח — ציר זמן של חייו, מה באמת קרה עם התפוח, ומה עוד גילה מלבד חוקי התנועה.

התשובה בקצרה

אייזק ניוטון היה פיזיקאי ומתמטיקאי אנגלי שחי בין 1643 ל־1727. הוא ניסח את שלושת חוקי התנועה ואת חוק הכבידה, והראה שאותם חוקים פועלים גם על כדור הארץ וגם בשמיים.

1. חוקי התנועה וחוק הכבידה: פורסמו ב־1687 בספר שנחשב לאחד החשובים בתולדות המדע.
2. אור וצבעים: הראה שאור לבן מורכב מכל צבעי הקשת.
3. חשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי: פיתח אותו, במקביל למתמטיקאי הגרמני לייבניץ.

למי זה מיועד: העמוד הזה מספר על ניוטון עצמו. אם אתם צריכים את שלושת החוקים עם הנוסחה ותרגיל פתור — הם במאמר על חוקי ניוטון.

מי היה אייזק ניוטון

ניוטון נולד בכפר קטן באנגליה, שלושה חודשים אחרי שאביו נפטר. כשהיה בן שלוש, אמו נישאה מחדש ועברה לגור עם בעלה החדש, וניוטון גדל אצל סבתו. בבית הספר לא בלט בהתחלה. אמו אפילו הוציאה אותו מהלימודים כדי שינהל את החווה — אבל הוא היה חקלאי גרוע, ומורה שלו שכנע אותה להחזיר אותו לספסל הלימודים.

אחר כך למד באוניברסיטת קיימברידג׳, ובגיל 26 קיבל שם את הקתדרה הלוקאסיאנית למתמטיקה. כ־300 שנה אחריו החזיק באותה קתדרה סטיבן הוקינג.

שנה	מה קרה
1643	נולד בכפר וולסת’ורפ, אנגליה.
1661	מתחיל ללמוד באוניברסיטת קיימברידג’.
1665	מגפה סוגרת את האוניברסיטה. בשנתיים שבבית הוא מפתח את רוב הרעיונות הגדולים שלו.
1668	בונה טלסקופ שעובד עם מראה במקום עדשה.
1669	מתמנה לפרופסור למתמטיקה בקיימברידג’, בגיל 26.
1687	מפרסם את הספר ובו חוקי התנועה וחוק הכבידה.
1696	עובר ללונדון לעבוד בבית המטבעות של אנגליה, ובהמשך עומד בראשו.
1703	נבחר לנשיא החברה המלכותית, האגודה המדעית של בריטניה.
1727	נפטר בלונדון בגיל 84, ונקבר במנזר וסטמינסטר.

התפוח והירח

לפני ניוטון, אנשים חשבו שיש חוקים אחד לכדור הארץ וחוקים אחרים לשמיים. ניוטון שאל שאלה פשוטה: אם כוח מושך תפוח אל האדמה, האם אותו כוח מגיע גם עד הירח? התשובה שלו הייתה כן. כוח המשיכה שמפיל את התפוח הוא אותו כוח שמחזיק את הירח במסלול.

אבל אם הירח נמשך אל כדור הארץ, למה הוא לא נופל? ניוטון הסביר: הוא כן נופל, כל הזמן. הירח נע גם הצידה במהירות גדולה, ולכן בזמן שהוא נופל, כדור הארץ “מתעקם” מתחתיו, והירח ממשיך להחטיא אותו. תנועה במסלול היא נפילה שלא נגמרת.

ניוטון ניסח חוק: כל שני גופים ביקום מושכים זה את זה. ככל שהמסות שלהם גדולות יותר, המשיכה חזקה יותר. וככל שהם רחוקים יותר, המשיכה נחלשת מאוד — במרחק כפול, היא חלשה פי ארבעה. החוק הזה הסביר בבת אחת את מסלולי כוכבי הלכת, את הגאות והשפל ואת תנועת השביטים. כך קיבל הסבר המודל של קופרניקוס, שלפיו כדור הארץ וכוכבי הלכת נעים סביב השמש.

אור, צבעים ומתמטיקה

ניוטון העביר קרן אור שמש דרך מנסרת זכוכית, וראה אותה מתפצלת לכל צבעי הקשת. אחרים חשבו שהזכוכית היא שצובעת את האור. ניוטון הוכיח שלא: הוא לקח צבע אחד, העביר אותו דרך מנסרה שנייה, והצבע לא השתנה. המסקנה: האור הלבן הוא תערובת של כל הצבעים.

כדי לתאר תנועה שמשתנה כל הזמן, ניוטון היה צריך מתמטיקה חדשה, ולכן פיתח אותה בעצמו: החשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי. המתמטיקאי הגרמני לייבניץ פיתח אותו במקביל, והשניים ניהלו ויכוח מר על השאלה מי היה הראשון. היום מקובל שכל אחד מהם הגיע לזה לבד.

איפה רואים את זה בחיים

• קשת בענן

  טיפות הגשם פועלות כמו מנסרות קטנות, ומפרקות את אור השמש לצבעים שלו. זה בדיוק מה שניוטון הראה עם המנסרה.

• גאות ושפל

  הירח מושך את מי האוקיינוסים, וגובה פני הים עולה ויורד פעמיים ביממה. ניוטון היה הראשון שהסביר את זה.

• תחנת החלל

  האסטרונאוטים מרחפים לא כי אין שם משיכה, אלא כי התחנה נופלת כל הזמן סביב כדור הארץ — בדיוק כמו הירח.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין חוקי ניוטון לחוק הכבידה?

שלושת חוקי ניוטון מתארים איך גופים זזים כשפועל עליהם כוח — כל כוח. חוק הכבידה מתאר כוח אחד מסוים: המשיכה בין גופים בעלי מסה. בעזרת שניהם יחד אפשר לחשב, למשל, איך נע כוכב לכת סביב השמש.

מה פירוש המשפט “עמדתי על כתפי ענקים”?

ניוטון כתב במכתב לעמית שאם ראה רחוק יותר מאחרים, זה כי עמד על כתפיהם של ענקים. הכוונה: התגליות שלו נבנו על עבודה של מדענים שקדמו לו, כמו גלילאו וקפלר.

האם חוקי ניוטון עדיין נכונים?

הם מדויקים מאוד לכל מה שאנחנו פוגשים ביומיום, ובעזרתם מנחיתים חלליות על כוכבי לכת אחרים. הם מפסיקים לעבוד רק במהירויות קרובות למהירות האור, או ליד גופים כבדים במיוחד — שם נדרשת תורת היחסות של איינשטיין.

רוצים לפתור תרגילים בחוקי ניוטון בלי להיתקע?

בקורס המכניקה כל נושא מוסבר בסרטון, ולכל תרגיל בחוברת יש פתרון וידאו מלא. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס המכניקה

או מתחילים בחינם: חוברת התרגילים במכניקה, להורדה