Newton - Bộ óc vĩ đại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ ĐỒ ÁN TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG NEWTON – MỘT BỘ ÓC VĨ ĐẠI Thành phố Hồ Chí Minh, 2011 NHÓM THỰC HIỆN: Nhóm số 7 - Lớp Sư phạm Lý 1 Thành viên: Phan Chí Hiếu 37102023 Trần Đỗ Minh Hoàng 37102028 Nguyễn Phi Hùng 37102037 Trương Sỹ Tùng Lâm 37102049 Lê Đại Nam 37102062 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 1 Lời cảm ơn Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, quý Thầy Cô trong trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đặc biệt là các thầy cô trong khoa Công nghệ thông tin đã tận tình giảng dạy, trang bị cho chúng tôi những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian học tập vừa qua. Chúng tôi cũng xin cám ơn quý thầy cô trong Ban quản lý Thư viện, đã tạo điều kiện cho chúng tôi tham khảo tài liệu, máy móc thiết bị, không gian học tập thuận lợi,… để hoàn thành tốt bài đồ án này. Và cuối cùng, xin chân thành cảm ơn thầy Mai Vân Phương Vũ và thầy Trần Đức Tâm đã giúp chúng tôi rất nhiều trong cách tìm kiếm tư liệu, trình bày bài đồ án này. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2011 Nhóm tác giả Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 2 Lời giới thiệu Newton là một nhà bác học vĩ đại có những đóng góp vô cùng to lớn trong sự phát triển của khoa học nói chung và vật lý nói riêng. Cuộc đời và sự nghiệp của ông luôn là đề tài không bao giờ cũ đối với những người yêu vật lý trên toàn thế giới. Dù trong thời đại nào, người ta luôn dành một sự tôn trọng đối với nhà bác học đại tài này. Chúng tôi cũng là những con người yêu vật lý, yêu sự đẹp đẽ của bộ môn này. Đối với chúng tôi, sự đam mê khoa học và sự khát khao tìm hiểu thế giới của Newton là một tấm gương sáng để chúng tôi noi theo. Và chúng tôi cũng hi vọng rằng thế hệ trẻ, những con người yêu khoa học cũng sẽ noi theo cái đam mê, cái khát khao ấy của nhà bác học Newton, trở thành những nhà khoa học mới của thế giới, những Newton “mới” cho nền khoa học của nhân loại. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2011 Nhóm tác giả Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 3 Mục lục nội dung: I. Newton – cuộc đời và sự nghiệp: 5 A. Cuộc đời của Newton 5 B. Các tác phẩm vĩ đại của Newton 7 II. Những công trình làm nên tên tuổi của Newton 9 A. Sơ lược về quyển Principia 9 B. Ba định luật Newton: 10 C. Định luật vạn vật hấp dẫn – Khám phá vĩ đại của Newton: 13 D. Sự tán sắc ánh sáng 18 E. Kính thiên văn của Newton 19 F. Vân tròn Newton 19 G. Phương pháp vi tích phân 20 III. Những điều có thể bạn chưa biết về Newton 20 A. Huyền thoại về quả táo: 20 B. Những tranh cãi xung quanh Newton 22 C. Newton đã viết về vịnh Bắc Bộ 23 D. Sự đãng trí của Newton 24 E. Những giai thoại thởi nhỏ 25 IV. Newton vs. Einstein – Đề tài muôn thuở: 26 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 4 Mục lục hình ảnh: Hình 1 5 Hình 2 6 Hình 3 6 Hình 4 7 Hình 5 8 Hình 6 9 Hình 7 9 Hình 8 10 Hình 9 11 Hình 10 12 Hình 11 13 Hình 12 13 Hình 13 14 Hình 14 14 Hình 15 15 Hình 16 16 Hình 17 16 Hình 18 16 Hình 19 17 Hình 20 17 Hình 21 18 Hình 22 18 Hình 23 19 Hình 24 19 Hình 25 21 Hình 26 21 Hình 27 21 Hình 28 23 Hình 29 23 Hình 30 24 Hình 31 26 Hình 32 29 Hình 33 30 Hình 34 30 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 5 I. Newton – cuộc đời và sự nghiệp: A. Cuộc đời của Newton Isaac Newton sinh ngày 25 tháng 12 năm 1642 ( theo lịch Julius, 4 tháng 1 năm 1643 theo lịch Gregory) tại Lincolshire, gần Grantham. Mẹ ông sinh ông trong tình trạng thiếu tháng nên từ nhỏ, ông là một đứa trẻ khá yếu ớt. Cha của ông – qua đời trước khi Newton sinh ra – là một chủ trang trại nhỏ ( yeoman farmer) nên hồi nhỏ, gia đình Newton có ý định hướng Newton theo nghề nông. Hồi nhỏ, ông được gửi sang Grantham học. Đến năm 1656, ông trở về nhà, tìm hiểu nghề nông và công việc kinh doanh. Tuy nhiên, bản thân ông thấy không phù hợp với công việc ở nhà. Hình 1 Hồi nhỏ, ông được gửi sang Grantham học. Đến năm 1656, ông trở về nhà, tìm hiểu nghề nông và công việc kinh doanh. Tuy nhiên, bản thân ông thấy không phù hợp với công việc ở nhà. Từ năm 1661, Newton chuyển đến trường Trinity College, đại học Cambrigde, nơi ông có thể phát triển khả năng của mình. Mục đích ban đầu của Newton là một tấm bằng luật sư. Tuy nhiên, ông nhanh chóng bị cuốn hút bởi toán học của Descartes, thiên văn học của Galilei và quang học của Kepler. Ông đã viết trong thời gian này: "Plato là bạn của tôi, Aristotle là bạn của tôi, nhưng sự thật mới là người bạn thân thiết nhất của tôi" . Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 6 Hình 2 Năm 1665, ông tốt nghiệp với bằng cử nhân ( B.A degree). Trong thời gian 1665 – 1666, do bệnh dịch hạch, ông trở về nhà tạm lánh. Đây là thời gian Newton đưa ra những phát hiện quan trọng nhất cuộc đời mình: tiếp tục công trình về phép tính vi tích phân ( ông gọi là fluixon). Áp dụng phép tính vi tích phân trong việc tìm ra tiếp tuyến và bán kính cong. Từ đó áp dụng vào lý thuyết phương trình ( phương pháp Newton ) Năm 1672, Newton được bầu vào Hội Khoa học Hoàng gia Anh. Tháng 10 năm 1669, giáo sư Barrow từ chức, Newton trở thành giáo sư tiếp quản vị trí Lucasian chair của giáo sư Barrow tới năm 1702. Trong khoảng thời gian này, ông đảm nhiệm việc giảng bộ môn Quang học. Một năm sau, ông được bầu làm Chủ tịch Hội Khoa học Hoàng gia Anh và đảm nhiệm vị trí đó suốt đời. Năm 1705, ông được Nữ hoàng Anne phong tước Hiệp sĩ. Ngoài ra, ông cũng từng là đại biểu Quốc hội – đại diện cho các trường đại học. Hình 3 Kể từ năm 1693, Newton không còn làm khoa học nữa mà bắt đầu chuyển sang làm cho chính quyền Anh, Kể từ đó, ông sống nhờ vào bổng lộc của chính quyền, Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 7 Hình 4 Đêm 20 rạng ngày 21 tháng 3 năm 1727 ( ứng với ngày 31 tháng 3 năm 1727 theo lịch Gregory), Newton từ trần. Thi hài ông được đặt trọng thể tại tu viện Westminster, lăng mộ dành cho các danh nhân nước Anh. Trên mộ của ông có đề bài thơ của nhà thơ Anh Pope: Nature and Nature's laws lay hid in night God said, Let Newton be! and all was light Nghĩa là: Tự nhiên và các quy luật tự nhiên im lìm trong tối Chúa phán: “ Này, hãy sinh ra Newton!” Và tất cả bừng sáng Sự nghiệp vĩ đại của Newton B. Các tác phẩm vĩ đại của Newton Trong cuộc đời vĩ đại của mình, Newton đã để lại nhiều tác phẩm đồ sộ: Method of Fluxions (1671) Of Natures Obvious Laws & Processes in Vegetation (unpublished, kh. 1671–75) De Motu Corporum in Gyrum (1684) Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) : Những nguyên lý toán học của triết học tự nhiên Opticks (1704) : Quang học Reports as Master of the Mint (1701–25) Arithmetica Universalis (1707) The System of the World, Optical Lectures, The Chronology of Ancient Kingdoms, (Amended) và De mundi systemate (1728) Observations on Daniel and The Apocalypse of St. John (1733) An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture (1754) Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 8 Hình 5 Các công trình nổi tiếng của Newton Qua các tác phẩm của mình, Newton đã để lại nhiều công trình thật sự vĩ đại: - Phép tính vi tích phân - ông gọi là fluxions. Qua đó ông tìm được phương pháp tính tiếp tuyến và phương pháp tìm bán kính cong, phương pháp tìm cực trị, tìm diện tích và độ dài đường đi. Từ đó áp dụng vào phương pháp giải phương trình – phương pháp Newton. - Tìm ra khai triển nhị thức Newton, ứng dụng vào đại số - Ba định luật cơ bản cho cơ học – ba định luật Newton - Định luật vạn vật hấp dẫn. Áp dụng vào lý thuyết về thủy triều, tìm khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trăng và giải thích các kết quả của Kepler - Đưa ra mô hình chất lỏng Newton và ứng dụng vào cơ học chất lỏng - Khám phá ra hiện tượng tán sắc và giải thích cầu vồng. - Đưa ra thuyết hạt để giải thích các hiện tượng quang học - Chế tạo kính viễn vọng phản xạ có độ chính xác cao - Khám phá ra vân tròn Newton – một cơ sở cho thuyết sóng ánh sáng sau này ( Một học thuyết đối ngược với thuyết hạt của chính ông) Hầu hết các đóng góp quang trọng của ông năm trong 3 quyển sách lớn: Method of Fluxions, Principia và Opticks Nhờ những đóng góp vĩ đại của mình mà tên của ông được đặt làm đơn vị đo lực trong hệ SI. 2 1N 1 . kg m s = Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Năm học 2011-2012 Học kỳ I 9 II. Những công trình làm nên tên tuổi của Newton Hình 6 A. Sơ lược về quyển Principia Năm 1679, Newton bắt đầu viết cuốn Principia ( Những nguyên lý) và 7 năm sau, ông đã hoàn thành tác phẩm. Tên đầy đủ của bộ sách nổi tiếng này là Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ( Những nguyên lý toán học của triết học tự nhiên ). Toàn bộ cuốn sách viết bằng tiếng La tinh, phương tiện giao tiếp của giới khoa học bấy giờ. Bộ sách gồm 3 cuốn: Cuốn 1: viết về chuyển động trong môi trường không có sức cản Cuốn 2: viết về chuyển động trong môi trường có sức cản Cuốn 3: áp dụng của 2 tập trên vào giải thích hệ Mặt trời Trong quyển Principia này, Newton đã định nghĩa đúng đắn về các khái niệm lực, động lượng, động năng và quán tính. Cách trình bày về nguyên lý của động lực học trong tập một của Newton đã trở thành nền móng trở thành cho những sách giáo khoa về vấn đề này cho tới tận ngày nay. Hình 7 [...]... phía sau, Newton có viết rằng có những nơi thủy triều chỉ lên xuống 1 lần trong một ngày Và Newton có nêu ví dụ về một cảng ở Batshaw, ở vương quốc o Tunquin, vĩ độ 20 50’ Bắc.Ở thời Newton, Tunquin hay Tonkin là tên dùng để chỉ xứ Năm học 201 1-2 012 Học kỳ I 23 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Đàng Ngoài.Còn cảng Batshaw thì không rõ là cảng nào ở vịnh Bắc Bộ. Dựa theo vĩ độ, có... học Đó cũng chính là lý do Einstein nhận xét một cách rất cung kính về bậc tiền bối vĩ đại – Isaac Newton Năm học 201 1-2 012 Học kỳ I 31 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Tài liệu tham khảo http://www.maths.tcd.ie/pub/HistMath/People /Newton/ RouseBall/R B _Newton. html http://www.lucasianchair.org/17 /newton. html A Short Account of the History of Mathematics by W W Rouse Ball (4th Edition,... hai nghìn năm nay rồi Đó cũng chính là nhược điểm lớn nhất trong quá trình xây dựng nền cơ học của Newton – xây dựng chuyển động trên cơ sở hình học Euclid Hình 10 Năm học 201 1-2 012 Học kỳ I 12 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương C Định luật vạn vật hấp dẫn – Khám phá vĩ đại của Newton: Newton đã vận dụng động lực học của mình với những lực tác dụng từ xa, để nghiên cứu chuyển động... Tin học đại cương một góc vườn hoặc thả hồn mơ mộng theo một ý nghĩ xa xôi Có thì giờ cậu lại tới phòng thí nghiệm của dược sĩ Clark hoặc mê mải sáng chế những đồ chơi lạ Chính nhờ vậy, Newton đã rèn luyện được cho mình những thói quen thực nghiệm rất bổ ích cho công tác nghiên cứu khoa học sau này IV Newton vs Einstein – Đề tài muôn thuở: Trong số các nhà vật lý vĩ đại nhất thế giới loài người, Newton. .. người vĩ đại hơn cả Công lao của Newton và Einstein là xây dựng nên nền tảng cho vật lý cổ điển và vật lý hiện đại Nếu Newton xây dựng nên một nền cơ học cổ điển, nền tảng cho nền vật lý cổ điển và ảnh hưởng sâu sắc đến thế giới vật lý trong hơn 200 năm ( thế kỷ 17 – thế kỷ 19) thì Einstein đã đóng hai cột vững chãi cho nền vật lý hiện đại thế kỷ 20 – 21 ( thuyết lượng tử và thuyết đương đối ) Hình 31 Newton. .. cãi không đáng có Năm học 201 1-2 012 Học kỳ I 22 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương C Newton đã viết về vịnh Bắc Bộ Hình 28 Trong tác phẩm nổi tiếng nhất của mình – Principia , Newton đã nhắc đến vịnh Bắc Bộ ở Việt Nam.Bên trên là đoạn mở đầu trong chương về thủy triền ở Principia ( Bản tiếng Anh của University of California Press, 1934).Ở đoạn này, Newton đã viết rằng các kết quả... hình vẽ Sáng nào Newton cũng đổ thêm nước vào đồng hồ và tất cả máy móc được đặt ngay ở phòng ngủ, ở gác thượng và sát mái nhà Newton còn sáng chế ra chiếc xe phản lực chạy bằng nước, đồng hồ mặt trời, v.v.v.Vốn tính trầm lặng, thuở nhỏ, lúc nào Newton cũng đăm chiêu suy nghĩ Newton ít thích chơi đùa đông bạn lắm bè Giây phút hạnh phúc nhất của cậu là được ẩn mình trong Năm học 201 1-2 012 Học kỳ I 25... gần chục năm, qua bao thế hệ các nhà vật lý và Newton cũng không phải chỉ ngày một ngày hai tìm ra định luật này sau khi bị trái táo định mệnh ấy rơi trúng đầu Năm học 201 1-2 012 Học kỳ I 21 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương B Những tranh cãi xung quanh Newton Năm 1668, Newton chế tạo mô hình kính viễn vọng mới Ba năm sau, năm 1671, Newton chế tạo mô hình thứ hai Kính viễn vọng phản... Leibniz thì lại cho rằng nên dùng “hoạt lực” làm đại lượng đo chuyển động Đại lượng nó tỉ lệ với khối lượng và bình phương vận tốc Tuy nhiên, ngay chính Leibniz đã lẫn lộn đại lượng trên với lực với năng lượng Một năm sau, trong cuốn Principia, Newton đã chọn động lượng – được định nghĩa như đã nêu – làm đại lượng đo chuyển động Khái niệm lực từ thời trước Newton hay bị lẫn lộn, ngay cả Leibniz còn bị... đương đối ) Hình 31 Newton và Einstein, ai giỏi hơn? Năm học 201 1-2 012 Học kỳ I 26 Sư phạm Lý 1 – Nhóm số 7 – Đồ án Môn Tin học đại cương Newton là người đặt nền móng cho Cơ học cổ điển.Kế thừa những kết quả thực nghiệm của Galilei và Kepler, Newton cho ra đời 3 định luật cơ bản mang tên mình và định luật vạn vật hấp dẫn .Bộ ba định luật Newton chính là nền tảng cho Cơ học cổ điển cũng như Vật lý cổ điển