Sedamnaesto stoljeće bilo je prvo pravo doba nauke kada su brilijantni umovi poput Galilea, Huygensa, Boylea, Newtona, Liebnitza došli do mnogobrojnih važnih otkrića. Od svih njihovih otkrića, međutim, nijedno nije toliko važno koliko razumijevanje sila i gibanja.

Starogrčki mudraci znali su mnogo o statici - stvarima koji se ne miču. No, o pitanjima gibanjima ili dinamike često nisu imali pojma. Razumjeli su primjerice, da se plug miče zato što ga vuku volovi i da strijela leti zbog sile luka. Ali pitali su se kako strijela i dalje leti kroz vazduh nakon što se odvoji od luka, a da je ništa ne vuče? Grčki filozof Aristotel je zdravorazumski zaključio da mora postojati sila da bi se nešto nastavilo gibati, baš kao što će bicikl usporiti i stati ako prestanete vrtjeti pedale.

No, da zdrav razum može i pogriješiti to su Galileo i Newton uvidjeli. Nakon niza pokusa, prvenstveno kotrljanja kugli niz obronak, Galileo je shvatio da nam ne treba sila da bi se nešto gibalo. Istina je upravo suprotna. Nešto će se nastaviti kretati istom brzinom osim ako ga neka sila ne uspori. Zato strijela leti kroz vazduh. Strijela pada na tlo tek onda kada je otpor zraka (sila) dovoljno uspori da je gravitacija (još jedna sila) povuče dolje. To je inercija. Galileo je zaključio da ne postoji stvarna razlika izemđu tijela koje se giba jednolikom brzinom i tijela koje se uopće ne giba: ni na jedno od tih tijela ne djeluju sile. Ali da bi smo neko tijelo ubrzali ili usporili potrebna nam je sila.

Daljni pokusi, ovaj puta sa utezima koji se njišu, naveli su Galilea na drugi važan zaključak. Ako se tijelo giba brže, onda brzina kojom se ubrzava ovisi o jačini sile koja ga ubrzava i o težini samog tijela. Velika sila hitro ubrzava lagano tijelo, dok mala sila sporo ubrzava teško tijelo.

Galilejeve zamisli silno su unaprijedile razumijevanje sile i gibanja. Godine 1642., kada je umro, rodio se drugi genij, Isaac Newton. Nitko nije znao zašto planeti kruže oko Sunca niti zašto predmeti padaju na tlo sve dok Newton nije razmišljao u voćnjaku. Kada je jedna jabuka pala na tlo, Newton se zapitao je li jabuka pala ili ju je zapravo povukla Zemlja nekakvom nevidljivom silom. Iz ove jednostavne, ali genijalne zamisli Newton je razvio teoriju gravitacije, univerzalne sile kojom se privlače sve mase. Bez gravitacije cijeli bi se svemir svemir raspao.

Newton je dokazao da je gravitacijska sila svugdje jednaka i da privlačna sila između dvaju tijela ovisi o njihovoj masi (količini tvari u njima) te kvadratu udaljenosti između njih. Newton je objedinio sve ideje Galilea i postavio temelje nauke o dinamici. U svojem epohalnom djelu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Matematička načela filozofije prirode), objavljenom 1684., Newton je uspostavio tri temeljna zakona koji djeluju kod svih vrsta gibanja.

Prva dva zakona bila su Galilejevi zaključci o inerciji i ubrzanju. Newtonov treći zakon pokazao je da kad god sila gura ili povlači neko tijelo, ona mora istodobno gurati ili povlačiti drugo tijelo jednakom silom u suprotnom pravcu (pogledaj na dnu stranice pojašnjenje). Njegova tri zakona naučnicima su jasno pokazala kako su povezani sila i gibanje i kako ih se može matematički analizirati. Štaviše, zajedno sa s Newtonovim zaključcima o sili gravitacije (da se dva tijela privlače), činilo se da ovi zakoni objašnjavaju svako, pa i najmanje gibanje u svemiru, od skoka žabe do gibanja planeta.

Tri zakona

Newtonovi zakoni gibanja djeluju pri svakom gibanju u svemiru. Možemo ih pojasniti s primjerom skoka žabe s lista lopača:

• Newtonov prvi zakon kaže da tijelo ubrzava (ili usporava) samo kada se primjeni sila. Odnosno, treba nam sila da pokrenemo nepomično tijelo (inercija) ili da bismo tijelo u pokretu usporili ili ubrzali (momentum). Da bi skočila, žaba mora upotrijebiti snagu svojih nožnih mišića.
  
• Drugi zakon kaže da ubrzanje ovisi o veličini sile i masi tijela. Dakle, žaba će brže skočiti ako se jače odrazi (ili ako je lakša, odnosno ako joj je masa manja).
  
• Treći zakon kaže da kad sila djeluje u jednom pravcu, jednaka sila djeluje i u suprotnom pravcu. Što znaci, kad žaba skoči, odgurnut će list lopoča unatrag.