Uten skarpe hjerners grubling hadde vi ikke visst hvorfor saker og ting virker – eller ikke. Fysikken var vrang og vrien. Det måtte en Newton til, og en Watt – med flere …
Bildet øverst: Sånn går det når en masse på 1800 kg bråstanser i 20 m/sek – Newtons masselov krøller stive stålplater og tykke bjelker når det smeller (20 m/sek er lik 72 km/t) … (Foto: NY State Highway Police)
Av Stein Bekkevold
Kineserne sies å ha oppfunnet kruttet. De så at når oppfinnelsen brant i et rør med tett bakdel oppsto en gass som drev noe ut, den andre veien – fyrverkeri. Som drev bort onde ånder. Og så kom kanonene og rakettene.
1200 år senere klarte N. Otto og G. Daimler å lage motorer der et stempel ble dyttet i et rør. Og utførte arbeid. Flere hadde tenkt på dette – og hadde tidige patenter – men Otto og Daimler kom først i mål med noe som virkelig virket.
Rett ned
Mye av fysikken bak – beskrevet i nye lover – skyldtes bondegutten Isaac Newton. Ivrig tankevirksomhet ga oss lover som at hver kraft skaper en like stor og motsatt rettet kraft. Og at en ting i ro bærer i seg en annen massekraft enn en som er i bevegelse.
Newton var god i matte og beviste lovene. Han satt i hagen – sier soga – med en venn og lurte på hvorfor eplet alltid falt rett ned fra treet, og ikke på skrå eller sidelengs. Så beviste han gravitasjonen. Mer om Newton senere.
Aristoteles
Dampmaskinen hadde også et stempel drevet av noe som utvidet seg i et rør – glohet vanndamp – og ble senere en stempelmotor drevet med lysgass; og så med bensin og diesel. Men alt i 1689 fikk T. Savery patent på akkurat den stempelmaskinen som Watt senere forbedret. Og som Otto deretter kjørte på lysgass – og til slutt på bensin, eller apoteksprit.
Vitenskapen bak kom fra forskere som R. Boyle – som i 1662 ga en lov der han viste hvordan gass under trykk i et lukket rom oppfører seg. Og de som gjorde det mulig å vise at dette var korrekt, var tenkere som Descartes, Leibnitz, Fermat, Napier og tenkerne over alle: Aristoteles, Euklid og Galilei.
Watt og Newton
Materialteknikken tok først av med den industrielle revolusjonen, da de innså at støpejern var for svakt – og laget stålet. Her var engelske Bessemer og Mushet sentrale, sammen med W. Siemens. Til ære for disse, og flere med dem, kom begreper som beskrev de naturlige fenomenene og størrelsene varme, trykk, kraft og arbeid.
Derfor har vi kilowatt (1000 watt) og newtonmeter og grader celsius – og kelvin. Og dagens bilmotor har – samme hva den drives med – en effekt i kilowatt og et arbeidsmoment i newtonmeter. Så vi kjører med Watt og Newton i bilen. Og de andre luringene.
Isaac Newton – sin tids superhippie – ga mye av dagens tekniske viten og var sin tids geni, forsker og senior ved Cambridge-universitetet – pluss høyt lønnet sjef for kongens geniklubb Royal Society – og for Royal Mint. (Maleri av G. Kneller)
Newton
Isaac Newton (1642– 1727) var matematiker, fysiker, astronom, alkymist, kjemiker og oppfinner, og kalte seg naturfilosof. Han er en av tidenes største innen vitenskap og matematikk. Hovedverket Principia kom i 1687.
Her kom grunnlaget for mekanikken. Newton gikk ut fra Keplers lover for planetbevegelserog beviste at tings bevegelse på jorda og i himmelrommet følger de samme lovene. Han gjorde store funn i matte, han og Leibniz oppfant integralregning.
Newton hevdet også at jorden er flatere ved polene fordi den snurrer, rotasjonen drar kula ut ved ekvator mens kraften ville avta mot polene. Dette ble så bevist av Struve. Også der hadde geniet rett. Hans bevegelseslover var uangripelige helt til slutten av 1800-tallet.
Tre lover
I lys av Einsteins (1879–1955) to relativitetsteorier ses de nå som særtilfeller av generelle lover – de stemmer best når noe går sakte i forhold til lyshastigheten (300 tusen km/sek) …. Her er lovene, du merker dem ikke, men de bestemmer alt når du kjører – og takk for det!
Første lov: Når kreftene som virker på en gjenstand er lik null, er gjenstanden i ro – eller i bevegelse med konstant fart langs en rett linje.
Andre lov: Når en kraft virker på et legeme vil det akselerere etter formelen F=M ganger a.Kraften er lik massen ganger akselerasjonen. Så massekraften N (en newton) er lik 1 kg ganger farten i m/s2 – om du lurer…
Tredje lov: Når en kraft virker på noe, virker en like stor og motsatt kraft fra det. Derfor kan vi drive noe med raketter og jetmotorer. Det heter skyvekraft.
