De wetten van Newton

Isaac Newton was een 17e/18e eeuwse geleerde die een van de belangrijkste ontdekkingen uit de geschiedenis heeft gedaan. Zijn wetten, die de werking van krachten beschrijven, geven inzicht in het fenomeen zwaartekracht en verklaren bijvoorbeeld de baan van de maan om de aarde. En zo kunnen nog vele andere verschijnselen, zoals de remweg van een auto of de weg die een kogel aflegt, inzichtelijk worden gemaakt. In deze reeks artikelen zullen de drie wetten van Newton stapsgewijs worden uitgelegd. Aan alle vormen van beweging, van een ademhaling tot een lawine, zijn krachten verbonden. Maar ook stilstaande elementen, zoals boeken op een schap, zijn aan krachten onderhevig. Dat wordt duidelijk als die krachten in onbalans raken: als de schap onder de zwaarte van de boeken bezwijkt, vallen deze tezamen op de grond. De ophanging van de schap moet sterk genoeg zijn om de boeken te kunnen dragen, maar dit wordt niet alleen bepaald door het gewicht dat er op rust. Ook de verdeling van het gewicht is van invloed: staan alle boeken geconcentreerd op het midden van een aan weerszijden ondersteunde schap, dan is de kans op doorbuigen groter dan bij een meer gelijke verdeling. De werking van krachten is ook zichtbaar bij een kind dat voor het eerst rechtop probeert te staan: het wankelen is niets dan compensatiereacties tegen de zwaartekracht die het kind in allerlei richtingen ten val probeert te brengen.

Van de eenvoudige boekenschap tot het hoogst complexe samenspel van spierkrachten en de zwaarte en positie van lichaamsdelen, alles is inzichtelijk te maken met behulp van de wetten van Newton. Gegeven de posities van de betrokken elementen en de krachten die zij uitoefenen, zul je de uitkomst van een bepaalde situatie kunnen voorspellen: kan de schap de boeken dragen, en verliest het kind het evenwicht? Maar ook: hoeveel kracht is er nodig om een raket te laten opstijgen, en welke constructie maakt een gebouw aardbevingbestendig?

Het zal duidelijk zijn dat deze “wetten” van grote waarde zijn en vele toepassingen kennen. Maar wat houden die wetten van Newton nu precies in? Hoe gaan de krachtenberekeningen in zijn werk? De volgende drie artikelen zullen dit duidelijk maken.