Dalam catatan blog ini, kita akan meneroka cara undang-undang Newton mempengaruhi sains moden, teknologi dan kehidupan seharian kita, dan sebab ia masih penting hari ini.
Malah orang yang tidak tahu apa-apa tentang fizik dengan mudah akan menamakan Isaac Newton dan Albert Einstein sebagai dua orang yang mempunyai pengaruh terbesar dalam fizik moden. Kedua-dua saintis ini secara asasnya mengubah paradigma sains melalui pemikiran dan penemuan inovatif mereka dalam era masing-masing. Isaac Newton meletakkan asas untuk fizik yang sedang kita pelajari dan teruskan penyelidikan, dan sehingga hari ini, fizik moden tidak boleh jauh dari fizik Isaac Newton. Newton menggabungkan pemerhatian eksperimen dan analisis matematik untuk membangunkan fizik menjadi sains yang ketat, dan undang-undangnya masih sah dalam menerangkan banyak fenomena di alam semula jadi. Ramai orang tersilap percaya bahawa Albert Einstein menterbalikkan fizik Isaac Newton, tetapi sebenarnya, Albert Einstein menjadikan mekanik Newton lebih lengkap dengan konsep ruang-masanya. Teori relativiti Albert Einstein meluaskan pemahaman kita tentang graviti dan gerakan khususnya, tetapi ini tidak menafikan mekanik klasik Newton; sebaliknya, ia berfungsi untuk mengintegrasikannya ke dalam rangka kerja yang lebih besar. Akibatnya, sumbangan Isaac Newton masih menduduki tempat penting dalam fizik moden.
Saya ingin memperkenalkan tiga undang-undang mekanik Newton yang mengubah fizik dan, sebenarnya, mengubah cara para saintis melihat dunia sehingga sekarang. Ketiga-tiga undang-undang ini bukan sekadar prinsip asas fizik, tetapi juga sangat membantu menjelaskan banyak fenomena yang kita hadapi dalam kehidupan seharian kita dan membentuk asas sains dan teknologi moden.
Yang pertama daripada tiga undang-undang gerakan Newton ialah undang-undang inersia. Ia menyatakan bahawa apabila tiada daya luar dikenakan pada objek, objek itu kekal dalam keadaan pergerakan semasanya. Dalam erti kata lain, apabila objek bergerak dan tiada daya luar dikenakan ke atasnya, arah dan magnitud gerakannya tidak berubah. Tambahan pula, apabila sesuatu objek tidak bergerak, arah dan magnitud pergerakannya tidak berubah melainkan daya luar dikenakan ke atasnya. Dalam erti kata lain, ia bermakna objek itu kekal pegun. Undang-undang ini menerangkan banyak fenomena yang kita alami dalam kehidupan seharian kita. Sebagai contoh, apabila kereta brek mengejut, badan kita tercampak ke hadapan kerana hukum inersia. Isaac Newton percaya bahawa daya adalah satu-satunya perkara yang menyebabkan objek bergerak. Contohnya ialah apabila anda mengibaskan habuk dari selimut, selimut bergerak, tetapi habuk kekal di atas lantai. Contoh lain ialah apabila anda mencedok kotoran dan membuangnya, walaupun tangan anda berhenti di udara, kotoran itu terus berterbangan. Seperti yang anda lihat, hukum inersia adalah prinsip asas yang mudah difahami melalui pengalaman seharian.
Yang kedua daripada tiga undang-undang ialah undang-undang pecutan. Lebih dikenali sebagai persamaan F=ma, undang-undang ini menyatakan bahawa daya luar yang dikenakan pada objek menyebabkan perubahan dalam keadaan pergerakan objek. Pecutan adalah berkadar dengan daya dan berkadar songsang dengan jisim. Di sini, m dan a, iaitu, jisim dan pecutan, adalah kuantiti fizik yang boleh diukur, tetapi F, iaitu daya, tidak boleh diukur secara langsung. Mekanik Newton membentangkan kaedah untuk mengira daya ini. Sebagai contoh, apabila menolak kereta, menolaknya dengan ringan akan menyebabkan ia bergerak perlahan, tetapi menggunakan lebih daya akan menyebabkan ia bergerak lebih laju. Undang-undang ini boleh digunakan di bawah andaian bahawa jisim objek tidak berubah. Jika jisim objek berubah, persamaan yang berbeza mesti digunakan untuk mengira daya.
Sebagai contoh, jika roket kehilangan jisim kerana ia menggunakan bahan api, undang-undang dinamik yang lebih kompleks mesti digunakan dan bukannya persamaan mudah F=ma. Undang-undang terakhir ialah undang-undang tindakan dan tindak balas. Apabila objek A mengenakan daya ke atas objek B, objek B mengenakan daya ke atas objek A yang sama magnitud dan bertentangan arah. Mari kita lihat contoh mudah.
Cuba pukul dinding dengan tangan anda. Walaupun awak langgar dinding, sakit macam dinding langgar tangan awak. Adalah penting untuk memahami bahawa undang-undang ini tidak bermakna B mengenakan daya ke atas A, dan akibatnya, B mengenakan daya ke atas A. Sebaliknya, kedua-dua daya ini wujud serentak dari awal. Undang-undang ini memainkan peranan penting dalam menerangkan banyak fenomena yang kita alami.
Sebagai contoh, apabila roket dilancarkan ke angkasa, bahan api dibakar dalam enjin roket dan gas yang terhasil dikeluarkan ke bawah dengan kuat. Daya yang dihasilkan pada masa ini menolak roket ke atas, yang dijelaskan oleh undang-undang tindakan dan tindak balas. Daya roket yang mengeluarkan bahan api ke bawah (tindakan) bertindak sebagai daya menolak roket ke atas (tindak balas). Prinsip ini tidak dapat dijelaskan tanpa hukum tindakan dan tindak balas Newton.
Oleh itu, tiga undang-undang Newton adalah penting untuk memahami dan menjelaskan pelbagai fenomena yang berlaku bukan sahaja dalam fizik tetapi juga dalam kehidupan seharian kita. Teori-teorinya bukan konsep teori semata-mata, tetapi menerangkan bagaimana dunia yang kita amati sebenarnya berfungsi. Sebagai contoh, apabila kereta yang bergerak brek secara tiba-tiba, penumpang tercampak ke hadapan disebabkan oleh undang-undang inersia dan pecutan. Tambahan pula, sebab kapal boleh terapung di atas air juga berkait rapat dengan ketiga-tiga undang-undang ini. Kapal terapung kerana mereka menolak air, dan air menolak kapal ke atas. Ini adalah contoh undang-undang tindakan dan tindak balas.
Di samping itu, undang-undang Newton digunakan sebagai prinsip penting dalam pelbagai bidang kejuruteraan, seperti kejuruteraan mekanikal, kejuruteraan aeronautik, dan kejuruteraan seni bina. Berdasarkan undang-undang Newton, kita boleh mereka bentuk dan membina mesin dan struktur kompleks moden. Sebagai contoh, apabila mereka bentuk bangunan bertingkat tinggi, pengiraan daya angin dan berat bangunan semuanya berdasarkan undang-undang Newton. Oleh itu, undang-undang Newton memainkan peranan yang amat diperlukan dalam sains dan kejuruteraan.
Walaupun fizik Newton telah dibentangkan pada abad ke-17, pengaruhnya masih kuat sehingga kini. Teori-teorinya telah ditambah pada abad ke-20 oleh teori relativiti Albert Einstein dan perkembangan mekanik kuantum, tetapi undang-undang Newton masih sah untuk menerangkan kebanyakan fenomena yang kita hadapi dalam kehidupan seharian kita. Dengan cara ini, fizik Newton kekal sebagai kerangka asas sains moden, tidak berubah mengikut peredaran masa.
Satu lagi kepentingan penting fizik Newton terletak pada fakta bahawa dia meletakkan asas untuk metodologi saintifik. Dengan membentangkan metodologi yang menggabungkan eksperimen dan analisis matematik untuk menerangkan fenomena semula jadi, Newton meletakkan asas untuk sains berkembang secara objektif dan boleh dihasilkan semula. Akibatnya, sains secara beransur-ansur menetapkan dirinya sebagai bidang pengajian bebas, berbeza daripada falsafah dan teologi.
Pada zaman moden, teori baru yang melangkaui undang-undang Newton telah dicadangkan, tetapi pencapaian Newton kekal sebagai asas sains. Contohnya, mekanik kuantum dan teori relativiti menangani situasi ekstrem di mana undang-undang Newton tidak terpakai, tetapi undang-undang Newton masih terpakai pada skala harian. Ini menunjukkan betapa sejagat undang-undang Newton dan betapa mendalamnya pencapaian saintifiknya.
Akhirnya, tiga undang-undang Newton adalah alat penting untuk memahami dunia yang kita diami. Undang-undang ini bukan sahaja terhad kepada buku teks sains, tetapi memainkan peranan penting dalam memahami realiti yang kita alami setiap hari. Fizik Newton masih hidup, dan undang-undangnya kekal sebagai kunci yang sangat diperlukan untuk memahami dunia.
