Isaac Newton werd geboren op 4 januari 1643 in het Engelse dorpje Woolsthorpe-by-Colsterworth. Zijn vader overleed een paar maanden voor zijn geboorte, en toen zijn moeder een nieuwe man trouwde, werd Newton bij zijn grootmoeder ondergebracht. Newton zou er een enorme hekel aan zijn stiefvader op nahouden – en volgens sommigen ook een nogal moeilijk karakter.
In 1661 begon Newton aan een studie aan het Trinity College van de University of Cambridge. Toen hij daar de wiskundige Isaac Barrow ontmoette, maakte dat diepe indruk op hem. Toen Cambridge in 1665 tijdelijk gesloten werd vanwege een uitbraak van de pest, trok Newton zich terug in zijn ouderlijk huis in Woolsthorpe. Daar raakte hij verslingerd aan wiskunde. In deze periode van zelfstudie werkte Newton zijn baanbrekende ideeën en methoden uit, die later de basis van de calculus zouden gaan vormen.
Wat zijn de drie wetten van Newton?
De drie natuurwetten die Newton in het ingeslapen Woolsthorpe opstelde, zouden hem wereldberoemd maken. Hij schreef ze op in zijn boek Philosophiae naturalis principia mathematica, dat in 1687 verscheen. Hij legde er het fundament van de klassieke mechanica mee.
Wet 1: de traagheidswet
‘Als er op een voorwerp geen resulterende kracht werkt, staat het stil of heeft het een constante snelheid.’
Met andere woorden: een object blijft graag doen wat het al deed. Een voorwerp dat niet beweegt, zal niet zomaar uit zichzelf in beweging komen. En een voorwerp dat wel beweegt, zal daar niet zomaar uit zichzelf mee stoppen.
Een kracht die iets versnelt of vertraagt, wordt in de natuurkunde een ‘resulterende kracht’ genoemd. Met die kracht krijgen we allemaal dagelijks te maken. Stel je maar eens voor dat je op de fiets zit en met een constante snelheid over het fietspad rijdt. Natuurlijk heb je er kracht voor nodig om je fiets vooruit te krijgen. Maar er werkt ook kracht tegen de beweging van je fiets in.
Denk bijvoorbeeld aan de luchtweerstand of de wrijving van je banden op het fietspad. Als deze tegenkrachten precies even groot zijn als de kracht waarmee jij je pedalen rond beweegt, kun je daar een simpele berekening op loslaten. Als je fiets niet versnelt door de kracht die jij toevoegt, maar ook niet vertraagt door de krachten van buitenaf, dan is de resulterende kracht nul. Je fiets blijft doen wat hij al deed: hij beweegt op hetzelfde tempo voort.
Wet 2: de kracht- en bewegingswet
‘Hoe zwaarder een object is, hoe moeilijker het is om het in beweging of tot stilstand te brengen.’
Met andere woorden: hoe groter een object is, hoe meer massa er is die graag blijft doen wat het al deed. Hoe zwaarder iets is, hoe meer kracht het kost om het in beweging te brengen.
Stel je voor dat die fiets waar je net nog rustig mee over het fietspad navigeerde, plots zo zwaar als een vrachtwagen is geworden. Dan moet je opeens een stuk harder trappen om vooruit te komen. Newton legde uit dat, hoe meer kracht jij op de pedalen zet, hoe groter ook de resulterende kracht wordt.
Een loodzware fiets is dus moeilijker in beweging te brengen – maar als hij eenmaal rijdt is hij ook een stuk lastiger te stoppen.
Wet 3: actie = - reactie
‘Een kracht heeft altijd een tegengestelde kracht, die de andere kant op werkt.’
Met andere woorden: een object blijft graag doen wat het al deed. Dus als jij het een duw geeft, dan duwt het terug.
Als je kracht uitoefent op een object, dan zal het object je die kracht teruggeven. Stel je maar eens voor dat je op een trampoline springt. Elke keer dat jij op de trampoline neerkomt, rekt de trampoline uit en duwt hij jou net zo hard weer omhoog: elke actie heeft een tegenovergestelde reactie tot gevolg.
Ook op jouw stalen ros gaat de derde wet van Newton op. Terwijl jouw fietswielen draaien, duwen ze de aarde naar achteren: de actie. De aarde duwt op haar beurt jouw wielen naar voren: de reactie. Omdat de aarde zo veel groter is dan jouw fiets, merkt zij vrijwel niets van jouw geduw. Maar jouw fiets merkt de reactie van de aarde wel, en daardoor beweeg je naar voren.
Lees ook: wat is zwaartekracht?
