0.13 : Gravitational Force

בשנים שקדמו לניוטון רווחה אמונה כללית שחוקים שונים שולטים בעצמים בשמים מאשר עצמים על פני כדור הארץ. כאשר קפלר כתב את שלושת חוקי תנועת כוכבי הלכת, והסביר בפירוט את התכונות הגיאומטריות של מסלולי כוכבי הלכת סביב השמש, לא היה רעיון מיידי להבחין בקשר שלהם לחוקים בסיסיים יותר. היה זה אייזק ניוטון שבשנים 1665-66 הבין את הקשר בין תנועת כוכבי הלכת, תנועת הירח סביב כדור הארץ והתופעה היומיומית של עצמים הנופלים על פני כדור הארץ. תופעה אוניברסלית זו ידועה כיום בשם כבידה.

למרות שזה נשמע נפוץ היום, הקביעה כי אותה תופעה שולטת בתנועת העצמים על כדור הארץ ובתנועת הירח סביב כדור הארץ הייתה מהפכנית בימיו של ניוטון. הוא הבין כי לתאוצה של הירח הצנטריפטלי סביב כדור הארץ ולתאוצה הנובעת מכוח הכבידה יש יחס ביחס הפוך לריבוע המרחק של העצם המתאים מכדור הארץ. מכיוון שהתאוצה אינה תלויה במסה, על פי חוקי התנועה שלו, הכוח חייב להיות פרופורציונלי למסה. תובנה זו הובילה אותו לנסח את חוק הכבידה הקרוי על שמו.

פיסת מידע נוספת שנדרשה להשלמת חוק הכבידה של ניוטון הייתה קבוע הכבידה, שנגזר באופן ניסיוני. הניסוי המוצלח הראשון למדידת הקבוע בוצע על ידי הנרי קוונדיש. ברגע שערכו של קבוע זה היה ידוע, יחד עם חוקי התנועה של ניוטון, ניתן היה לגזור את חוקי תנועת כוכבי הלכת של קפלר.