1. Bygg på befintlig kunskap:
* Keplers lagar: Newton var bekant med Johannes Keplers Laws of Planetary Motion, härrörande från Tycho Brahes detaljerade observationer. Dessa lagar uttalade:
* planeter rör sig i elliptiska banor med solen vid ett fokus.
* En planets hastighet varierar och rör sig snabbare när det är närmare solen.
* Kvadratet på en planets omloppsperiod är proportionell mot kuben på dess genomsnittliga avstånd från solen.
* Galileos observationer: Galileos observationer med sitt teleskop stödde den heliocentriska modellen (solcentrerad) och avslöjade faser av Venus, vilket bevisar att det kretsar runt solen, inte jorden.
2. Observera månen och fallande föremål:
* Universal Gravity: Newton observerade fallet av föremål på jorden och teoretiserade att samma kraft, tyngdkraften, sträckte sig bortom jorden, nådde till månen och höll den i bana. Han insåg att månen ständigt föll mot jorden, men på grund av dess sidor rörelse träffar den faktiskt aldrig ytan.
* Apple Myth: Den berömda berättelsen "Apple Falling From A Tree" kan vara apokryf, men det illustrerar Newtons viktigaste insikt:Samma kraft som agerar på ett äpple på jorden styr också rörelsen hos himmelkroppar.
3. Matematisk formulering:
* rörelselagar: Newton formulerade sina tre rörelselag:
* tröghet: Ett objekt i vila förblir i vila, och ett föremål i rörelse förblir i rörelse med konstant hastighet och riktning, såvida det inte verkar av en obalanserad kraft.
* f =ma: Accelerationen av ett objekt är direkt proportionell mot kraften som appliceras och omvänt proportionell mot dess massa.
* Åtgärdsreaktion: För varje handling finns det en lika och motsatt reaktion.
* Law of Universal Gravitation: Newton uttryckte matematiskt tyngdkraften:varje partikel i universum lockar varannan partikel med en kraft proportionell mot produkten från deras massor och omvänt proportionell mot kvadratet på avståndet mellan deras centra.
4. Kombinera observationer och matematik:
* Förklara planetrörelse: Genom att kombinera sina rörelselag och universell gravitation kunde Newton förklara de observerade elliptiska banorna på planeter. Han visade hur solens tyngdkraft verkar på planeter, vilket fick dem att röra sig i en krökt stig, snarare än en rak linje.
* Förutsägbar kraft: Newtons teori förklarade inte bara planets observerade rörelser utan förutspådde också exakt rörelserna från kometer och andra himmelobjekt.
Sammanfattningsvis Newtons förståelse av planetrörelse kom inte från att bara titta på planeterna, utan från en syntes av observationer, befintliga teorier och hans egna lysande matematiska formuleringar. Han insåg att samma kraft som får ett äpple att falla till marken också är ansvarig för planeterna som kretsar runt solen och i grunden förändrade vår förståelse av universum.
