Effectus quibus motus absoluti et relativi distinguuntur ab

Transcriber's note: A few typographical errors have been corrected: they

are listed at the end of the text.

{Braces} are inserted by the Transcriber to clarify the meaning of maths

expressions. Overlining is the method of grouping used in the original and

is marked [=like this]. In Lib. I. Lemma XVIII. & XX. [r] is upright r

distinguished from italics, in Lemma XVIII. [s] is long-s distinguished

from short-s, and in Prop. XXII. [D] is small-caps distinguished from

normal font size.

* * * * *

PHILOSOPHIÆ

NATURALIS

PRINCIPIA

MATHEMATICA

* * * * *

Autore _IS. NEWTON_, _Trin. Coll. Cantab. Soc._ Matheseos

Professore _Lucasiano_, & Societatis Regalis Sodali.

* * * * *

IMPRIMATUR.

S. PEPYS, _Reg. Soc._ PRÆSES.

_Julii 5. 1686._

* * * * *

_LONDINI,_

Jussu _Societatis Regiæ_ ac Typis _Josephi Streater_. Prostat apud

plures Bibliopolas. _Anno_ MDCLXXXVII.

* * * * *

ILLUSTRISSIMÆ

SOCIETATI REGALI

a Serenissimo

REGE CAROLO II.

AD

PHILOSOPHIAM PROMOVENDAM

FUNDATÆ,

ET AUSPICIIS

POTENTISSIMI MONARCHÆ

JACOBI II.

FLORENTI.

Tractatum hunc humillime _D.D.D._

_IS. NEWTON._

* * * * *

PRÆFATIO

AD

LECTOREM.

_Cum Veteres _Mechanicam_ (uti Author est _Pappus_) in verum Naturalium

investigatione maximi fecerint, & recentiores, missis formis

substantialibus & qualitatibus occultis, Phænomena Naturæ ad leges

Mathematicas revocare aggressi sint: Visum est in hoc Tractatu _Mathesin_

excolere quatenus ea ad _Philosophiam_ spectat. _Mechanicam_ vero duplicem

Veteres constituerunt: _Rationalem_ quæ per Demonstrationes accurate

procedit, & _Practicam_. Ad practicam spectant Artes omnes Manuales, a

quibus utiq; _Mechanica_ nomen mutuata est. Cum autem Artifices parum

accurate operari soleant, fit ut _Mechanica_ omnis a _Geometria_ ita

distinguatur, ut quicquid accuratum sit ad _Geometriam_ referatur, quicquid

minus accuratum ad _Mechanicam_. Attamen errores non sunt Artis sed

Artificum. Qui minus accurate operatur, imperfectior est Mechanicus, & si

quis accuratissime operari posset, hic foret Mechanicus omnium

perfectissimus. Nam & Linearum rectarum & Circulorum descriptiones in

quibus _Geometria_ fundatur, ad _Mechanicam_ pertinent. Has lineas

describere _Geometria_ non docet sed postulat. Postulat enim ut Tyro easdem

accurate describere prius didicerit quam limen attingat _Geometriæ_; dein,

quomodo per has operationes Problemata solvantur, docet. Rectas & circulos

describere Problemata sunt sed non Geometrica. Ex _Mechanica_ postulatur

horum solutio, in _Geometria_ docetur solutorum usus. Ac gloriatur

_Geometria_ quod tam paucis principiis aliunde petitis tam multa præstet.

Fundatur igitur _Geometria_ in praxi Mechanica, & nihil aliud est quam

_Mechanicæ universalis_ pars illa quæ artem mensurandi accurate proponit ac

demonstrat. Cum autem artes Manuales in corporibus movendis præcipue

versentur, fit ut _Geometria_ ad magnitudinem, _Mechanica_ ad motum vulgo

reseratur. Quo sensu _Mechanica rationalis_ erit Scientia Motuum qui ex

viribus quibuscunq; resultant, & virium quæ ad motus quoscunq; requiruntur,

accurate proposita ac demonstrata. Pars hæc _Mechanicæ_ a Veteribus in

_Potentiis quinque_ ad artes manuales spectantibus exculta fuit, qui

Gravitatem (cum potentia manualis non sit) vix aliter quam in ponderibus

per potentias illas movendis considerarunt. Nos autem non Artibus sed

Philosophiæ consulentes, deq; potentiis non manualibus sed naturalibus

scribentes, ea maxime tractamus quæ ad Gravitatem, levitatem, vim

Elasticam, resistentiam Fluidorum & ejusmodi vires seu attractivas seu

impulsivas spectant: Et ea propter hæc nostra tanquam Philosophiæ principia

Mathematica proponimus. Omnis enim Philosophiæ difficultas in eo versari

videtur, ut a Phænomenis motuum investigemus vires Naturæ, deinde ab his

viribus demonstremus phænomena reliqua. Et hac spectant Propositiones

generales quas Libro primo & secundo pertractavimus. In Libro autem tertio

exemplum hujus rei proposuimus per explicationem Systematis mundani. Ibi

enim, ex phænomenis cælestibus, per Propositiones in Libris prioribus

Mathematice demonstratas, derivantur vires gravitatis quibus corpora ad

Solem & Planetas singulos tendunt. Deinde ex his viribus per Propositiones

etiam Mathematicas deducuntur motus Planetarum, Cometarum, Lunæ & Maris.

Utinam cætera Naturæ phænomena ex principiis Mechanicis eodem argumentandi

genere derivare liceret. Nam multa me movent ut nonnihil suspicer ea omnia

ex viribus quibusdam pendere posse, quibus corporum particulæ per causas

nondum cognitas vel in se mutuo impelluntur & secundum figuras regulares

cohærent, vel ab invicem fugantur & recedunt: quibus viribus ignotis,

Philosophi hactenus Naturam frustra tentarunt. Spero autem quod vel huic

Philosophandi modo, vel veriori alicui, Principia hic posita lucem aliquam

præbebunt._

_In his edendis, Vir acutissimus & in omni literarum genere eruditissimus

_Edmundus Halleius_ operam navavit, nec solum Typothetarum Sphalmata

correxit & Schemata incidi curavit, sed etiam Author fuit ut horum

editionem aggrederer. Quippe cum demonstratam a me figuram Orbium cælestium

impetraverat, rogare non destitit ut eadem cum _Societate Regali_

communicarem, Quæ deinde hortatibus & benignis suis auspiciis effecit ut de

eadem in lucem emittenda cogitare inciperem. At postquam Motuum Lunarium

inæqualitates aggressus essem, deinde etiam alia tentare cæpissem quæ ad

leges mensuras Gravitatis & aliarum virium, ad figuras a corporibus

secundum datas quascunque leges attractis describendas, ad motus corporum

plurium inter se, ad motus corporum in Mediis resistentibus, ad vires,

densitates & motus Mediorum, ad Orbes Cometarum & similia spectant,

editionem in aliud tempus differendam esse putavi, ut cætera rimarer & una

in publicum darem. Quæ ad motus Lunares spectant, (imperfecta cum sint,) in

Corollariis Propositionis _LXVI._ simul complexus sum, ne singula methodo

prolixiore quam pro rei dignitate proponere, & sigillatim demonstrare

tenerer, & seriem reliquarum Propositionum interrumpere. Nonnulla sero

inventa locis minus idoneis inserere malui, quam numerum Propositionum &

citationes mutare. Ut omnia candide legantur, & defectus, in materia tam

difficili non tam reprehendantur, quam novis Lectorum conatibus

investigentur, & benigne suppleantur, enixe rogo._

* * * * *

IN

VIRI PRÆSTANTISSIMI

D. ISAACI NEWTONI

OPUS HOCCE

MATHEMATICO-PHYSICUM

_Sæculi Gentisque nostræ Decus egregium._

En tibi norma Poli, & divæ libramina Molis,

Computus atque Jovis; quas, dum primordia rerum

Pangeret, omniparens Leges violare Creator

Noluit, æternique operis fundamina fixit.

Intima panduntur victi penetralia cæli,

Nec latet extremos quæ Vis circumrotat Orbes.

Sol solio residens ad se jubet omnia prono

Tendere descensu, nec recto tramite currus

Sidereos patitur vastum per inane moveri;

Sed rapit immotis, se centro, singula Gyris.

Jam patet horrificis quæ sit via flexa Cometis;

Jam non miramur barbati Phænomena Astri.

Discimus hinc tandem qua causa argentea Phoebe

Passibus haud æquis graditur; cur subdita nulli

Hactenus Astronomo numerorum fræna recuset:

Cur remeant Nodi, curque Auges progrediuntur.

Discimus & quantis refluum vaga Cynthia Pontum

Viribus impellit, dum fractis fluctibus Ulvam

Deserit, ac Nautis suspectas nudat arenas;

Alternis vicibus suprema ad littora pulsans.

Quæ toties animos veterum torsere Sophorum,

Quæque Scholas frustra rauco certamine vexant

Obvia conspicimus nubem pellente Mathesi.

Jam dubios nulla caligine prægravat error

Queis Superum penetrare domos atque ardua Coeli

Scandere sublimis Genii concessit acumen.

Surgite Mortales, terrenas mittite curas

Atque hinc coeligenæ vires dignoscite Mentis

A pecudum vita longe lateque remotæ.

Qui scriptis jussit Tabulis compescere Cædes

Furta & Adulteria, & perjuræ crimina Fraudis;

Quive vagis populis circumdare moenibus Urbes

Autor erat; Cererisve beavit munere gentes;

Vel qui curarum lenimen pressit ab Uva;

Vel qui Niliaca monstravit arundine pictos

Consociare sonos, oculisque exponere Voces;

Humanam sortem minus extulit; utpote pauca

Respiciens miseræ solummodo commoda vitæ.

Jam vero Superis convivæ admittimur, alti

Jura poli tractare licet, jamque abdita coecæ

Claustra patent Terræ rerumque immobilis ordo,

Et quæ præteriti latuerunt sæcula mundi.

Talia monstrantem mecum celebrate Camænis,

Vos qui coelesti gaudetis nectare vesci,

_NEWTONVM_ clausi reserantem scrinia Veri,

_NEWTONVM_ Musis charum, cui pectore puro

Phoebus adest, totoque incessit Numine mentem:

Nec fas est propius Mortali attingere Divos.

_EDM. HALLEY._

* * * * *

PHILOSOPHIÆ

NATURALIS

Principia

MATHEMATICA.

* * * * *

Definitiones.

* * * * *

Def. I.

_Quantitas Materiæ est mensura ejusdem orta ex illius Densitate &

Magnitudine conjunctim._

Aer duplo densior in duplo spatio quadruplus est. Idem intellige de Nive et

Pulveribus per compressionem vel liquefactionem condensatis. Et par est

ratio corporum omnium, quæ per causas quascunq; diversimode condensantur.

Medii interea, si quod fuerit, interstitia partium libere pervadentis, hic

nullam rationem habeo. Hanc autem quantitatem sub nomine corporis vel Massæ

in sequentibus passim intelligo. Innotescit ea per corporis cujusq; pondus.

Nam ponderi proportionalem esse reperi per experimenta pendulorum

accuratissime instituta, uti posthac docebitur.

Def. II.

_Quantitas motus est mensura ejusdem orta ex Velocitate et quantitate

Materiæ conjunctim._

Motus totius est summa motuum in partibus singulis, adeoq; in corpore duplo

majore æquali cum Velocitate duplus est, et dupla cum Velocitate

quadruplus.

Def. III.

_Materiæ vis insita est potentia resistendi, qua corpus unumquodq;, quantum

in se est, perseverat in statu suo vel quiescendi vel movendi uniformiter

in directum._

Hæc semper proportionalis est suo corpori, neq; differt quicquam ab inertia

Massæ, nisi in modo concipiendi. Per inertiam materiæ fit ut corpus omne de

statu suo vel quiescendi vel movendi difficulter deturbetur. Unde etiam vis

insita nomine significantissimo vis inertiæ dici possit. Exercet vero

corpus hanc vim solummodo in mutatione status sui per vim aliam in se

impressam facta, estq; exercitium ejus sub diverso respectu et Resistentia

et Impetus: Resistentia quatenus corpus ad conservandum statum suum

reluctatur vi impressæ; Impetus quatenus corpus idem, vi resistentis

obstaculi difficulter cedendo, conatur statum ejus mutare. Vulgus

Resistentiam quiescentibus et Impetum moventibus tribuit; sed motus et

quies, uti vulgo concipiuntur, respectu solo distinguuntur ab invicem, neq;

semper vere quiescunt quæ vulgo tanquam quiescentia spectantur.

Def. IV.

_Vis impressa est actio in corpus exercita, ad mutandum ejus statum vel

quiescendi vel movendi uniformiter in directum._

Consistit hæc vis in actione sola, neq; post actionem permanet in corpore.

Perseverat enim corpus in statu omni novo per solam vim inertiæ. Est autem

vis impressa diversarum originum, ut ex ictu, ex pressione, ex vi

centripeta.

Def. V.

_Vis centripeta est qua corpus versus punctum aliquod tanquam ad centrum

trahitur, impellitur, vel utcunq; tendit._

Hujus generis est gravitas, qua corpus tendit ad centrum Terræ: Vis

magnetica, qua ferrum petit centrum Magnetis, et vis illa, quæcunq; sit,

qua Planetæ perpetuo retrahuntur a motibus rectilineis, et in lineis curvis

revolvi coguntur. Est autem vis centripetæ quantitas trium generum,

absoluta, acceleratrix et motrix.

Def. VI.

_Vis centripetæ quantitas absoluta est mensura ejusdem major vel minor pro

efficacia causæ eam propagantis a centro per regiones in circuitu._

Uti virtus Magnetica major in uno magnete, minor in alio.

Def. VII.

_Vis centripetæ quantitas acceleratrix est ipsius mensura Velocitati

proportionalis, quam dato tempore generat._

Uti Virtus Magnetis ejusdem major in minori Distantia, minor in majori: vel

vis gravitans major in Vallibus, minor in cacuminibus præaltorum montium

(ut experimento pendulorum constat) atq; adhuc minor (ut posthac patebit)

in majoribus distantiis a Terra; in æqualibus autem distantiis eadem undiq;

propterea quod corpora omnia cadentia (gravia an levia, magna an parva)

sublata Aeris resistentia, æqualiter accelerat.

Def. VIII.

_Vis centripetæ quantitas motrix est ipsius mensura proportionalis motui,

quem dato tempore generat._

Uti pondus majus in majori corpore, minus in minore; inq; corpore eodem

majus prope terram, minus in cælis. Hæc vis est corporis totius

centripetentia seu propensio in centrum & (ut ita dicam) pondus, &

innotescit semper per vim ipsi contrariam & æqualem, qua descensus corporis

impediri potest.

Hasce virium quantitates brevitatis gratia nominare licet vires absolutas,

acceleratrices & motrices, & distinctionis gratia referre ad corpora, ad

corporum loca, & ad centrum virium: Nimirum vim motricem ad corpus, tanquam

conatum & propensionem totius in centrum, ex propensionibus omnium partium

compositum; & vim acceleratricem ad locum corporis, tanquam efficaciam

quandam, de centro per loca singula in circuitu diffusam, ad movenda

corpora quæ in ipsis sunt; vim autem absolutam ad centrum, tanquam causa

aliqua præditum, sine qua vires motrices non propagantur per regiones in

circuitu; sive causa illa sit corpus aliquod centrale (quale est Magnes in

centro vis Magneticæ vel Terra in centro vis gravitantis) sive alia aliqua

quæ non apparet. Mathematicus saltem est hic conceptus. Nam virium causas &

sedes physicas jam non expendo.

Est igitur vis acceleratrix ad vim motricem ut celeritas ad motum. Oritur

enim quantitas motus ex celeritate ducta in quantitatem Materiæ, & vis

motrix ex vi acceleratrice ducta in quantitatem ejusdem materiæ. Nam summa

actionum vis acceleratricis in singulas corporis particulas est vis motrix

totius. Unde juxta Superficiem Terræ, ubi gravitas acceleratrix seu vis

gravitans in corporibus universis eadem est, gravitas motrix seu pondus est

ut corpus: at si in regiones ascendatur ubi gravitas acceleratrix fit

minor, pondus pariter minuetur, eritq; semper ut corpus in gravitatem

acceleratricem ductum. Sic in regionibus ubi gravitas acceleratrix duplo

minor est, pondus corporis duplo vel triplo minoris erit quadruplo vel

sextuplo minus.

Porro attractiones et impulsus eodem sensu acceleratrices & motrices

nomino. Voces autem attractionis, impulsus vel propensionis cujuscunq; in

centrum, indifferenter et pro se mutuo promiscue usurpo, has vires non

physice sed Mathematice tantum considerando. Unde caveat lector ne per

hujusmodi voces cogitet me speciem vel modum actionis causamve aut rationem

physicam alicubi definire, vel centris (quæ sunt puncta Mathematica) vires

vere et physice tribuere, si forte aut centra trahere, aut vires centrorum

esse dixero.

_Scholium._

Hactenus voces minus notas, quo in sensu in sequentibus accipiendæ sunt,

explicare visum est. Nam tempus, spatium, locum et motum ut omnibus

notissima non definio. Dicam tamen quod vulgus quantitates hasce non aliter

quam ex relatione ad sensibilia concipit. Et inde oriuntur præjudicia

quædam, quibus tollendis convenit easdem in absolutas & relativas, veras &

apparentes, Mathematicas et vulgares distingui.

I. Tempus absolutum verum & Mathematicum, in se & natura sua absq;

relatione ad externum quodvis, æquabiliter fluit, alioq; nomine dicitur

Duratio; relativum apparens & vulgare est sensibilis & externa quævis

Durationis per motum mensura, (seu accurata seu inæquabilis) qua vulgus

vice veri temporis utitur; ut Hora, Dies, Mensis, Annus.

II. Spatium absolutum natura sua absq; relatione ad externum quodvis semper

manet similare & immobile; relativum est spatii hujus mensura seu dimensio

quælibet mobilis, quæ a sensibus nostris per situm suum ad corpora

definitur, & a vulgo pro spatio immobili usurpatur: uti dimensio spatii

subterranei, aerei vel cælestis definita per situm suum ad Terram. Idem

sunt spatium absolutum & relativum, specie & magnitudine, sed non permanent

idem semper numero. Nam si Terra, verbi gratia, movetur, spatium Aeris

nostri quod relative & respectu Terræ semper manet idem, nunc erit una pars

spatii absoluti in quam Aer transit, nunc alia pars ejus, & sic absolute

mutabitur perpetuo.

III. Locus est pars spatii quam corpus occupat, estq; pro ratione spatii

vel absolutus vel relativus. Partem dico spatii, non situm corporis vel

superficiem ambientem. Nam solidorum æqualium æquales semper sunt loci;

Superficies autem ob dissimilitudinem figurarum ut plurimum inæquales sunt;

situs vero proprie loquendo quantitatem non habent, neq; tam sunt loca quam

affectiones locorum. Motus totius idem est cum summa motuum partium, hoc

est, translatio totius de ipsius loco eadem cum summa translationum partium

de locis suis, adeoq; locus totius idem cum summa locorum partium, &

propterea internus & in corpore toto.

IV. Motus absolutus est translatio corporis de loco absoluto in locum

absolutum, relativus de relativo in relativum. Sic in Navi quæ velis passis

fertur, relativus corporis locus est navis regio illa in qua corpus

versatur, seu cavitatis totius pars illa quam corpus implet, quæq; adeo

movetur una cum Navi; & Quies relativa est permansio corporis in eadem illa

navis regione vel parte cavitatis. At Quies vera est permansio corporis in

eadem parte spatii illius immoti in qua Navis ipsa una cum cavitate sua &

contentis universis movetur. Unde si Terra vere quiescit, corpus quod

relative quiescit in Navi, movebitur vere et absolute ea cum Velocitate qua

Navis movetur in Terra. Sin Terra etiam movetur, orietur verus et absolutus

corporis motus partim ex Terræ motu vero in spatio immoto, partim ex Navis

motu relativo in Terra; et si corpus etiam movetur relative in Navi,

orietur verus ejus motus partim ex vero motu Terræ in spatio immoto, partim

ex relativis motibus tum Navis in Terra, tum corporis in Navi, et ex his

motibus relativis orietur corporis motus relativus in Terra. Ut si Terræ

pars illa ubi Navis versatur moveatur vere in Orientem, cum Velocitate

partium 10010, et velis ventoq; feratur Navis in Occidentem cum Velocitate

partium decem, Nauta autem ambulet in Navi Orientem versus cum Velocitatis

parte una, movebitur Nauta vere et absolute in spatio immoto cum

Velocitatis partibus 10001 in Orientem, et relative in Terra Occidentem

versus cum Velocitatis partibus novem.

Tempus absolutum a relativo distinguitur in Astronomia per Æquationem

Temporis vulgi. Inæquales enim sunt dies Naturales, qui vulgo tanquam

æquales pro Mensura Temporis habentur. Hanc inæqualitatem corrigunt

Astronomi ut ex veriore Tempore mensurent motus cælestes. Possibile est ut

nullus sit motus æquabilis quo Tempus accurate mensuretur. Accelerari &

retardari possunt motus omnes, sed fluxus Temporis absoluti mutari nequit.

Eadem est duratio seu perseverantia existentiæ rerum, sive motus sint

celeres, sive tardi, sive nulli; proinde hæc a mensuris suis sensibilibus

merito distinguitur, & ex ijsdem colligitur per Æquationem Astronomicam.

Hujus autem æquationis in determinandis Phænomenis necessitas, tum per

experimentum Horologii oscillatorii, tum etiam per Eclipses Satellitum

Jovis evincitur.

Ut partium Temporis ordo est immutabilis, sic etiam ordo partium Spatii.

Moveantur hæ de locis suis, & movebuntur (ut ita dicam) de seipsis. Nam

Tempora & Spatia sunt sui ipsorum & rerum omnium quasi loca. In Tempore

quoad ordinem successionis; in Spatio quoad ordinem situs locantur

universa. De illorum Essentia est ut sint loca, & loca primaria moveri

absurdum est. Hæc sunt igitur absoluta loca, & solæ translationes de his

locis sunt absoluti motus.

Verum quoniam hæ spatii partes videri nequeunt, & ab invicem per sensus

nostros distingui, earum vice adhibemus mensuras sensibiles. Ex

positionibus enim & distantiis rerum a corpore aliquo, quod spectamus ut

immobile, definimus loca universa; deinde etiam & omnes motus æstimamus cum

respectu ad prædicta loca, quatenus corpora ab iisdem transferri

concipimus. Sic vice locorum & motuum absolutorum relativis utimur, nec

incommode in rebus humanis: in Philosophicis autem abstrahendum est a

sensibus. Fieri etenim potest ut nullum revera quiescat corpus, ad quod

loca motusq; referantur.

Distinguuntur autem Quies & Motus absoluti & relativi ab invicem per eorum

proprietates, causas & effectus. Quietis proprietas est, quod corpora vere

quiescentia quiescunt inter se. Ideoq; cum possibile sit ut corpus aliquod

in regionibus fixarum, aut longe ultra, quiescat absolute; sciri autem non

possit ex situ corporum ad invicem in regionibus nostris, utrum horum

aliquod ad longinquum illud datam positionem servet, quies vera ex horum

situ inter se definiri nequit.

Motus proprietas est, quod partes quæ datas servant positiones ad tota,

participant motus eorundem totorum. Nam gyrantium partes omnes conantur

recedere de axe motus, et progredientium impetus oritur ex conjuncto impetu

partium singularum. Igitur motis corporibus ambientibus, moventur quæ in

ambientibus relative quiescunt. Et propterea motus verus et absolutus

definiri nequit per translationem e vicinia corporum, quæ tanquam

quiescentia spectantur. Debent corpora externa non solum tanquam

quiescentia spectari, sed etiam vere quiescere. Alioquin inclusa omnia,

præter translationem e vicinia ambientium, participabunt etiam ambientium

motus veros, et sublata illa translatione non vere quiescent, sed tanquam

quiescentia solummodo spectabuntur; sunt enim ambientia ad inclusa ut

totius pars exterior ad partem interiorem, vel ut cortex ad nucleum. Moto

autem cortice, nucleus etiam, absq; translatione de vicinia corticis, ceu

pars totius, movetur.

Præcedenti proprietati affinis est, quod moto loco movetur una locatum,

adeoq; corpus, quod de loco moto movetur, participat etiam loci sui motum.

Igitur motus omnes, qui de locis motis fiunt, sunt partes solummodo motuum

integrorum et absolutorum, et motus omnis integer componitur ex motu

corporis de loco suo primo, et motu loci hujus de loco suo, et sic

deinceps, usq; dum perveniatur ad locum immotum, ut in exemplo Nautæ supra

memorato. Unde motus integri et absoluti non nisi per loca immota definiri

possunt, et propterea hos ad loca immota, relativos ad mobilia supra

retuli: Loca autem immota non sunt, nisi quæ omnia ab infinito in infinitum

datas servant positiones ad invicem, atq; adeo semper manent immota,

spatiumq; constituunt quod immobile appello.

Causæ, quibus motus veri et relativi distinguuntur ab invicem, sunt vires

in corpora impressæ ad motum generandum. Motus verus nec generatur nec

mutatur nisi per vires in ipsum corpus motum impressas: at motus relativus

generari et mutari potest absq; viribus impressis in hoc corpus. Sufficit

enim ut imprimantur in alia solum corpora ad quæ fit relatio, ut ijs

cedentibus mutetur relatio illa in qua hujus quies vel motus relativus

consistit. Rursus motus verus a viribus in corpus motum impressis semper

mutatur, at motus relativus ab his viribus non mutatur necessario. Nam si

eædem vires in alia etiam corpora, ad quæ fit relatio, sic imprimantur ut

situs relativus conservetur, conservabitur relatio in qua motus relativus

consistit. Mutari igitur potest motus omnis relativus ubi verus

conservatur, et conservari ubi verus mutatur; et propterea motus verus in

ejusmodi relationibus minime consistit.

Effectus quibus motus absoluti et relativi distinguuntur ab invicem, sunt

vires recedendi ab axe motus circularis. Nam in motu circulari nude

relativo hæ vires nullæ sunt, in vero autem et absoluto majores vel minores

pro quantitate motus. Si pendeat situla a filo prælongo, agaturq; perpetuo

in orbem donec filum a contorsione admodum rigescat, dein impleatur aqua,

et una cum aqua quiescat; tum vi aliqua subitanea agatur motu contrario in

orbem, et filo se relaxante, diutius perseveret in hoc motu: superficies

aquæ sub initio plana erit, quemadmodum ante motum vasis, at postquam, vi

in aquam paulatim impressa, effecit vas, ut hæc quoq; sensibiliter revolvi

incipiat, recedet ipsa paulatim e medio, ascendetq; ad latera vasis,

figuram concavam induens, (ut ipse expertus sum) et incitatiore semper motu

ascendet magis & magis, donec revolutiones in æqualibus cum vase temporibus

peragendo, quiescat in eodem relative. Indicat hic ascensus conatum

recedendi ab axe motus, & per talem conatum & innotescit & mensuratur motus

aquæ circularis verus & absolutus, motuiq; relativo hic omnino contrarius.

Initio ubi maximus erat aquæ motus relativus in vase, motus ille nullum

excitabat conatum recedendi ab axe: Aqua non petebat circumferentiam

ascendendo ad latera vasis, sed plana manebat, & propterea motus illius

circularis verus nondum inceperat. Postea vero ut aquæ motus relativus

decrevit, ascensus ejus ad latera vasis indicabat conatum recedendi ab axe,

atq; hic conatus monstrabat motum illius circularem verum perpetuo

crescentem, ac tandem maximum factum ubi aqua quiescebat in vase relative.

Igitur conatus iste non pendet a translatione aquæ respectu corporum

ambientium, & propterea motus circularis verus per tales translationes

definiri nequit. Unicus est corporis cujusq; revolventis motus vere

circularis, conatui unico tanquam proprio & adæquato effectui respondens;

motus autem relativi pro varijs relationibus ad externa innumeri sunt, &

relationum instar, effectibus veris omnino destituuntur, nisi quatenus de

vero illo & unico motu participant. Unde & in Systemate eorum qui Cælos

nostros infra Cælos fixarum in orbem revolvi volunt, & Planetas secum

deferre; Planetæ & singulæ Cælorum partes, qui relative quidem in Cælis

suis proximis quiescunt, moventur vere. Mutant enim positiones suas ad

invicem (secus quam fit in vere quiescentibus) unaq; cum cælis delati

participant eorum motus, & ut partes revolventium totorum, ab eorum axibus

recedere conantur.

Igitur quantitates relativæ non sunt eæ ipsæ quantitates quarum nomina præ

se ferunt, sed earum mensuræ illæ sensibiles (veræ an errantes) quibus

vulgus loco mensuratarum utitur. At si ex usu definiendæ sunt verborum

significationes; per nomina illa Temporis, Spatij, Loci & Motus proprie

intelligendæ erunt hæ mensuræ; & sermo erit insolens & pure Mathematicus si

quantitates mensuratæ hic subintelligantur. Proinde vim inferunt Sacris

literis qui voces hasce de quantitatibus mensuratis ibi interpretantur.

Neq; minus contaminant Mathesin & Philosophiam qui quantitates veras cum

ipsarum relationibus & vulgaribus mensuris confundunt.

Motus quidem veros corporum singulorum cognoscere, & ab apparentibus actu

discriminare, difficillimum est; propterea quod partes spatij illius

immobilis in quo corpora vere moventur, non incurrunt in sensus. Causa

tamen non est prorsus desperata. Nam suppetunt argumenta partim ex motibus

apparentibus, qui sunt motuum verorum differentiæ, partim ex viribus quæ

sunt motuum verorum causæ & effectus. Ut si globi duo ad datam ab invicem

distantiam filo intercedente connexi, revolverentur circa commune

gravitatis centrum; innotesceret ex tensione fili conatus globorum

recedendi ab axe motus, & inde quantitas motus circularis computari posset.

Deinde si vires quælibet æquales in alternas globorum facies ad motum

circularem augendum vel minuendum simul imprimerentur, innotesceret ex

aucta vel diminuta fili tensione augmentum vel decrementum motus; & inde

tandem inveniri possent facies globorum in quas vires imprimi deberent, ut

motus maxime augeretur, id est facies posticæ, sive quæ in motu circulari

sequuntur. Cognitis autem faciebus quæ sequuntur & faciebus oppositis quæ

præcedunt, cognosceretur determinatio motus. In hunc modum inveniri posset

& quantitas & determinatio motus hujus circularis in vacuo quovis immenso,

ubi nihil extaret externum & sensibile, quocum globi conferri possent. Si

jam constituerentur in spatio illo corpora aliqua longinqua datam inter se

positionem servantia, qualia sunt stellæ fixæ in regionibus nostris: sciri

quidem non posset ex relativa globorum translatione inter corpora, utrum

his an illis tribuendus esset motus. At si attenderetur ad filum &

inveniretur tensionem ejus illam ipsam esse quam motus globorum requireret;

concludere liceret motum esse globorum, & tum demum ex translatione

globorum inter corpora, determinationem hujus motus colligere. Motus autem

veros ex eorum causis, effectibus & apparentibus differentijs colligere, &

contra, ex motibus seu veris seu apparentibus, eorum causas & effectus,

docebitur fusius in sequentibus. Hunc enim in finem Tractatum sequentem

composui.

* * * * *

AXIOMATA

SIVE

LEGES MOTUS

* * * * *

Lex. I.

_Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi

uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur

statum illum mutare._

Projectilia perseverant in motibus suis nisi quatenus a resistentia aeris

retardantur & vi gravitatis impelluntur deorsum. Trochus, cujus partes

cohærendo perpetuo retrahunt sese a motibus rectilineis, non cessat rotari

nisi quatenus ab aere retardatur. Majora autem Planetarum & Cometarum

corpora motus suos & progressivos & circulares in spatiis minus

resistentibus factos conservant diutius.

Lex. II.

_Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressæ, & fieri

secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur._

Si vis aliqua motum quemvis generet, dupla duplum, tripla triplum

generabit, sive simul & semel, sive gradatim & successive impressa fuerit.

Et hic motus quoniam in eandem semper plagam cum vi generatrice

determinatur, si corpus antea movebatur, motui ejus vel conspiranti

additur, vel contrario subducitur, vel obliquo oblique adjicitur, & cum eo

secundum utriusq; determinationem componitur.

Lex. III.

_Actioni contrariam semper & æqualem esse reactionem: sive corporum

duorum actiones in se mutuo semper esse æquales & in partes contrarias

dirigi._

Quicquid premit vel trahit alterum, tantundem ab eo premitur vel trahitur.

Siquis lapidem digito premit, premitur & hujus digitus a lapide. Si equus

lapidem funi allegatum trahit, retrahetur etiam & equus æqualiter in

lapidem: nam funis utrinq; distentus eodem relaxandi se conatu urgebit

Equum versus lapidem, ac lapidem versus equum, tantumq; impediet progressum

unius quantum promovet progressum alterius. Si corpus aliquod in corpus

aliud impingens, motum ejus vi sua quomodocunq; mutaverit, idem quoque

vicissim in motu proprio eandem mutationem in partem contrariam vi alterius

(ob æqualitatem pressionis mutuæ) subibit. His actionibus æquales fiunt

mutationes non velocitatum sed motuum, (scilicet in corporibus non aliunde

impeditis:) Mutationes enim velocitatum, in contrarias itidem partes factæ,

quia motus æqualiter mutantur, sunt corporibus reciproce proportionales.

Corol. I.

[Illustration]

_Corpus viribus conjunctis diagonalem parallelogrammi eodem tempore

describere, quo latera separatis._

Si corpus dato tempore, vi sola M, ferretur ab A ad B, & vi sola N, ab A ad

C, compleatur parallelogrammum ABDC, & vi utraq; feretur id eodem tempore

ab A ad D. Nam quoniam vis N agit secundum lineam AC ipsi BD parallelam,

hæc vis nihil mutabit velocitatem accedendi ad lineam illam BD a vi altera

genitam. Accedet igitur corpus eodem tempore ad lineam BD sive vis N

imprimatur, sive non, atq; adeo in fine illius temporis reperietur alicubi

in linea illa BD. Eodem argumento in fine temporis ejusdem reperietur

alicubi in linea CD, & idcirco in utriusq; lineæ concursu D reperiri

necesse est.

Corol. II.

_Et hinc patet compositio vis directæ AD ex viribus quibusvis obliquis

AB & BD, & vicissim resolutio vis cujusvis directæ AD in obliquas

quascunq; AB & BD. Quæ quidem Compositio & resolutio abunde confirmatur

ex Mechanica._

[Illustration]

Ut si de rotæ alicujus centro O exeuntes radij inæquales OM, ON filis MA,

NP sustineant pondera A & P, & quærantur vires ponderum ad movendam rotam:

per centrum O agatur recta KOL filis perpendiculariter occurrens in K & L,

centroq; O & intervallorum OK, OL majore OL describatur circulus occurrens

filo MA in D: & actæ rectæ OD parallela sit AC & perpendicularis DC.

Quoniam nihil refert utrum filorum puncta K, L, D affixa sint vel non

affixa ad planum rotæ, pondera idem valebunt ac si suspenderentur a punctis

K & L vel D & L. Ponderis autem A exponatur vis tota per lineam AD, & hæc

resolvetur in vires AC, CD, quarum AC trahendo radium OD directe a centro

nihil valet ad movendam rotam; vis autem altera DC, trahendo radium DO

perpendiculariter, idem valet ac si perpendiculariter traheret radium OL

ipsi OD æqualem; hoc est idem atq; pondus P, quod sit ad pondus A ut vis DC

ad vim DA, id est (ob similia triangula ADC, DOK,) ut OK ad OD seu OL.

Pondera igitur A & P, quæ sunt reciproce ut radii in directum positi OK &

OL, idem pollebunt & sic consistent in æquilibrio: (quæ est proprietas

notissima Libræ, Vectis & Axis in Peritrochio:) sin pondus alterutrum sit

majus quam in hac ratione, erit vis ejus ad movendam rotam tanto major.

Quod si pondus p ponderi P æquale partim suspendatur filo Np, partim

incumbat plano obliquo pG: agantur pH, NH, prior horizonti, posterior plano

pG perpendicularis; & si vis ponderis p deorsum tendens, exponatur per

lineam pH, resolvi potest hæc in vires pN, HN. Si filo pN perpendiculare

esset planum aliquod pQ secans planum alterum pG in linea ad horizontem

parallela; & pondus p his planis pQ, pG solummodo incumberet; urgeret illud

hæc plana viribus pN, HN perpendiculariter, nimirum planum pQ vi pN &

planum pG vi HN. Ideoque si tollatur planum pQ ut pondus tendat filum,

quoniam filum sustinendo pondus, jam vicem præstat plani sublati, tendetur

illud eadem vi pN, qua planum antea urgebatur. Unde tensio fili hujus

obliqui erit ad tensionem fili alterius perpendicularis PN, ut pN ad pH.

Ideoq; si pondus p sit ad pondus A in ratione quæ componitur ex ratione

reciproca minimarum distantiarum filorum suorum AM, pN a centro rotæ, &

ratione directa pH ad pN; pondera idem valebunt ad rotam movendam, atq;

adeo se mutuo sustinebunt, ut quilibet experiri potest.

Pondus autem p planis illis duobus obliquis incumbens, rationem habet cunei

inter corporis fissi facies internas: & inde vires cunei & mallei

innotescunt: utpote cum vis qua pondus p urget planum pQ sit ad vim, qua

idem vel gravitate sua vel ictu mallei impellitur secundum lineam pH in

plano, ut pN ad pH; atq; ad vim qua urget planum alterum pG ut pN ad NH.

Sed & vis Cochleæ per similem virium divisionem colligitur; quippe quæ

cuneus est a vecte impulsus. Usus igitur Corollarij hujus latissime patet,

& late patendo veritatem ejus evincit, cum pendeat ex jam dictis Mechanica

tota ab Authoribus diversimode demonstrata. Ex hisce enim facile derivantur

vires Machinarum, quæ ex Rotis, Tympanis, Trochleis, Vectibus, radijs

volubilibus, nervis tensis & ponderibus directe vel oblique ascendentibus,

cæterisq; potentijs Mechanicis componi solent, ut & vires Nervorum ad

animalium ossa movenda.

Corol. III.

_Quantitas motus quæ colligitur capiendo summam motuum factorum ad

eandem partem, & differentiam factorum ad contrarias, non mutatur ab

actione corporum inter se._

Etenim actio eiq; contraria reactio æquales sunt per Legem 3, adeoq; per

legem 2, æquales in motibus efficiunt mutationes versus contrarias partes.

Ergo si motus fiunt ad eandem partem, quicquid additur motui corporis

fugientis subducetur motui corporis insequentis sic, ut summa maneat eadem

quæ prius. Sin corpora obviam eant, æqualis erit subductio de motu

utriusq;, adeoq; differentia motuum factorum in contrarias partes manebit

eadem.

Ut si corpus sphæricum A sit triplo majus corpore sphærico B, habeatq; duas

velocitatis partes, et B sequatur in eadem recta cum velocitatis partibus

decem, adeoq; motus ipsius A sit ad motum ipsius B ut sex ad decem;

ponantur motus illis esse partium sex & decem, & summa erit partium

sexdecim. In corporum igitur concursu, si corpus A lucretur motus partes

tres vel quatuor vel quinq; corpus B amittet partes totidem, adeoq; perget

corpus A post reflexionem cum partibus novem vel decem vel undecim; & B cum

partibus septem vel sex vel quinq; existente semper summa partium sexdecim

ut prius. Sin corpus A lucretur partes novem vel decem vel undecim vel

duodecim, adeoq; progrediatur post concursum cum partibus quindecim vel

sexdecim vel septendecim vel octodecim; corpus B amittendo, tot partes quot

A lucratur, vel progredietur cum una parte, amissis partibus novem, vel

quiescet amisso motu suo progressivo partium decem, vel regredietur cum una

parte amisso motu suo & (ut ita dicam) una parte amplius, vel regredietur

cum partibus duabus ob detractum motum progressivum partium duodecim. Atq;

ita summæ motuum conspirantium 15 + 1 vel 16 + 0, differentiæ contrariorum

17 - 1 & 18 - 2 semper erunt partium sexdecim ut ante concursum &

reflexionem. Cognitis autem motibus quibuscum corpora post reflexionem

pergent, invenietur cujusq; velocitas ponendo eam esse ad velocitatem ante

reflexionem ut motus post ad motum ante. Ut in casu ultimo, ubi corporis A

motus erat partium sex ante reflexionem; partium octodecim postea, &

velocitas partium duarum ante reflexionem; invenietur ejus velocitas

partium sex post reflexionem, dicendo, ut motus partes sex ante reflexionem

ad motus partes octodecim postea, ita velocitatis partes duæ ante

reflexionem ad velocitatis partes sex postea.

Quod si corpora vel non Sphærica vel diversis in rectis moventia incidant

in se mutuo oblique, & requirantur eorum motus post reflexionem,

cognoscendus est situs plani a quo corpora concurrentia tanguntur in puncto

concursus; dein corporis utriusq; motus (per Corol. 2.) distinguendus est

in duos, unum huic plano perpendicularem, alterum eidem parallelum: motus

autem paralleli, propterea quod corpora agant in se invicem secundum lineam

huic plano perpendicularem, retinendi sunt iidem post reflexionem atq;

antea, & motibus perpendicularibus mutationes æquales in partes contrarias

tribuendæ sunt sic, ut summa conspirantium & differentia contrariorum

maneat eadem quæ prius. Ex hujusmodi reflexionibus oriri etiam solent motus

circulares corporum circa centra propria. Sed hos casus in sequentibus non

considero, & nimis longum esset omnia huc spectantia demonstrare.

Corol. IIII.

_Commune gravitatis centrum ab actionibus corporum inter se non mutat

statum suum vel motus vel quietis, & propterea corporum omnium in se

mutuo agentium (exclusis actionibus & impedimentis externis) commune

centrum gravitatis vel quiescit vel movetur uniformiter in directum._

Nam si puncta duo progrediantur uniformi cum motu in lineis rectis &

distantia eorum dividatur in ratione data, punctum dividens vel quiescet

vel progredietur uniformiter in linea recta. Hoc postea in Lemmate xxiii

demonstratur in plano, & eadem ratione demonstrari potest in loco solido.

Ergo si corpora quotcunq; moventur uniformiter in lineis rectis, commune

centrum gravitatis duorum quorumvis, vel quiescit vel progreditur

uniformiter in linea recta, propterea quod linea horum corporum centra in

rectis uniformiter progredientia jungens, dividitur ab hoc centro communi

in ratione data: similiter & commune centrum horum duorum & tertii cujusvis

vel quiescit vel progreditur uniformiter in linea recta, propterea quod ab

eo dividitur distantia centri communis corporum duorum & centri corporis

tertii in data ratione. Eodem modo & commune centrum horum trium & quarti

cujusvis vel quiescit vel progreditur uniformiter in linea recta, propterea

quod ab eo dividitur distantia inter centrum commune trium & centrum quarti

in data ratione, & sic in infinitum. Igitur in systemate corporum quæ

actionibus in se invicem, alijsq; omnibus in se extrinsecus impressis,

omnino vacant, adeoq; moventur singula uniformiter in rectis singulis,

commune omnium centrum gravitatis vel quiescit vel movetur uniformiter in

directum.

Porro in systemate duorum corporum in se invicem agentium, cum distantiæ

centrorum utriusq; a communi gravitatis centro sint reciproce ut corpora,

erunt motus relativi corporum eorundem vel accedendi ad centrum illud vel

ab eodem recedendi, æquales inter se. Proinde centrum illud a motuum

æqualibus mutationibus in partes contrarias factis, atq; adeo ab actionibus

horum corporum inter se, nec promovetur nec retardatur nec mutationem

patitur in statu suo quoad motum vel quietem. In systemate autem corporum

plurium, quoniam duorum quorumvis in se mutuo agentium commune gravitatis

centrum ob actionem illam nullatenus mutat statum suum; & reliquorum,

quibuscum actio illa non intercedit, commune gravitatis centrum nihil inde

patitur; distantia autem horum duorum centrorum dividitur, a communi

corporum omnium centro, in partes summis totalibus corporum, quorum sunt

centra, reciproce proportionales, adeoq; centris illis duobus statum suum

movendi vel quiescendi servantibus, commune omnium centrum servat etiam

statum suum; manifestum est quod commune illud omnium centrum, ob actiones

binorum corporum inter se, nunquam mutat statum suum quoad motum & quietem.

In tali autem systemate actiones omnes corporum inter se, vel inter bina

sunt corpora, vel ab actionibus inter bina compositæ, & propterea communi

omnium centro mutationem in statu motus ejus vel Quietis nunquam inducunt.

Quare cum centrum illud ubi corpora non agunt in se invicem, vel quiescit,

vel in recta aliqua progreditur uniformiter, perget idem, non obstantibus

corporum actionibus inter se, vel semper quiescere, vel semper progredi

uniformiter in directum, nisi a viribus in systema extrinsecus impressis

deturbetur de hoc statu. Est igitur systematis corporum plurium Lex eadem

quæ corporis solitarii, quoad perseverantiam in statu motus vel quietis.

Motus enim progressivus seu corporis solitarii seu systematis corporum ex

motu centri gravitatis æstimari semper debet.

Corol. V.

_Corporum dato spatio inclusorum ijdem sunt motus inter se, sive

spatium illud quiescat, sive moveatur idem uniformiter in directum

absq; motu circulari._

Nam differentiæ motuum tendentium ad eandem partem, & summæ tendentium ad

contrarias, eadem sunt sub initio in utroq; casu (ex hypothesi) & ex his

summis vel differentiis oriuntur congressus & impetus quibus corpora se

mutuo feriunt. Ergo per Legem 2 æquales erunt congressuum effectus in

utroq; casu, & propterea manebunt motus inter se in uno casu æquales

motibus inter se in altero. Idem comprobatur experimento luculento. Motus

omnes eodem modo se habent in Navi, sive ea quiescat, sive moveatur

uniformiter in directum.

Corol. VI.

_Si corpora moveantur quomodocunq; inter se & a viribus

acceleratricibus æqualibus secundum lineas parallelas urgeantur;

pergent omnia eodem modo moveri inter se ac si viribus illis non essent

incitata._

Nam vires illæ æqualiter (pro quantitatibus movendorum corporum) & secundum

lineas parallelas agendo, corpora omnia æqualiter (quoad velocitatem)

movebunt (per Legem 2.) adeoq; nunquam mutabunt positiones & motus eorum

inter se.

_Scholium_

[Illustration]

Philosophiae Naturalis Principia Mathematica · 第 1 / 33 段