Cursuri - Torricelli și Newton

Newton și Torricelli

Student pregătit pentru clasa 8T.

Școala secundară № 136.

Isaac Newton sa născut într-un mic sat din familia unui mic fermier, care a murit cu trei luni înainte de nașterea fiului său. Copilul sa născut prematur; există o legendă că era atât de mic încât a fost plasat într-o mănușă din piele de oaie, așezată pe o bancă, de unde a căzut odată și a lovit capul greu pe podea.







Când copilul era de trei ani, mama sa sa recăsătorit și a plecat, lăsându-l în grija bunicii ei. Newton a devenit morbid și nesportiv, predispus la vis. El a fost atras de poezie și pictura, el, departe de colegii săi, a făcut zmee, a inventat o moară de vânt, un ceas de apă, un cărucior cu pedale. A fost dificil pentru Newton să înceapă viața școlară. El a studiat rău, a fost un băiat slab și, odată ce colegii lui l-au bătut până a pierdut conștiința. A avea o astfel de poziție umilitoare a fost insuportabilă pentru un ambițios Newton și a existat un singur lucru: să se evidențieze succesul studiului. O muncă puternică, a realizat că a ocupat primul loc în clasă.

Interesul pentru tehnologie la făcut pe Newton să se gândească la fenomenele naturii; el a studiat, de asemenea, matematica în profunzime. Acest lucru mai târziu, a scris Jean-Baptiste Biot: „Unul dintre unchii lui, găsindu-l o dată sub acoperirea cu o carte în mâinile sale, a pierdut în gândire profundă, a luat cartea sa, și a constatat că el a fost ocupat rezolvarea problemelor matematice. Împușcat de o asemenea direcție serioasă și activă a unui astfel de tânăr, el ia convins pe mama să nu mai reziste dorinței fiului său și să-l trimită să-și continue studiile ". După o pregătire serioasă, Newton, în 1660, a intrat în Cambridge ca Subsizfr'a (așa-numiții studenți săraci care erau obligați să servească membri ai colegiului, ceea ce nu putea decât să-l încarce pe Newton).

Începutul creativității. optică

Timp de șase ani, Newton a promovat toate gradele colegiului și și-a pregătit toate descoperirile minore. În 1665, Newton a devenit Maestru al Artelor.

În același an, când epidemia de ciumă a furios în Anglia, el a decis să se stabilească temporar în Woolsthorpe. A fost acolo că a început să urmărească în mod activ optica; căutarea unor modalități de a elimina aberațiile cromatice în lentilele lentilelor a condus Newton să studieze ceea ce se numește acum dispersie, adică dependența indexului de refracție de frecvență. Multe dintre experimentele sale (și există mai mult de o mie) au devenit clasice și se repetă astăzi în școli și institute.

Leitmotivul tuturor studiilor a fost dorința de a înțelege natura fizică a luminii. La început, Newton era înclinat să se gândească că lumina este valuri în eterul total, dar mai târziu a abandonat această idee, hotărând că rezistența din eter ar trebui să împiedice în mod vizibil mișcarea corpurilor celeste. Aceste argumente au condus-o pe Newton la ideea că lumina este un flux de particule speciale, corpusculi emise de o sursă și care se mișcă rectiliniu până când întâlnesc obstacole. Modelul corpuscular explica nu numai caracterul direct al propagării luminii, ci și legea reflexiei (reflexia elastică) și, într-adevăr, nu fără o presupunere suplimentară, legea refracției. Această ipoteză a constat în faptul că corpusculii ușori, care zboară până la suprafața apei, de exemplu, ar trebui să fie atrași de ea și, prin urmare, experiență de accelerare. Conform acestei teorii, viteza luminii în apă ar trebui să fie mai mare decât în ​​aer (care a intrat în conflict cu datele experimentale ulterioare).

Formarea teoriei corpusculare a luminii a influențat în mod explicit, la acel moment deja, în principal, pentru a finaliza lucrările, care urma să fie rezultatul principal al marilor lucrări ale lui Newton - crearea unui unificat, bazat pe el a formulat legile mecanicii de imaginea fizică a lumii.

În centrul acestei imagini se află noțiunea de puncte materiale - particule infinitezimale fizice ale materiei și legile care reglementează mișcarea lor. Tocmai formula exactă a acestor legi și-a dat mecanica newtoniană completitudine și completitudine. Prima dintre aceste legi a fost, de fapt, definiția sistemelor de referință inerțiale: în astfel de sisteme, punctele materiale care nu au niciun efect se mișcă uniform și rectiliniu. A doua lege a mecanicii joacă un rol central. Se spune că schimbarea cantității, mișcarea (produsul de masă pe viteză) pe unitate de timp este egală cu forța care acționează asupra punctului material. Masa fiecăruia dintre aceste puncte este neschimbată; în general, toate aceste puncte nu sunt "abrazate", conform expresiei lui Newton, fiecare dintre ele fiind eternă, adică nu poate apărea nici să fie distrusă. Punctele materiale interacționează, iar măsura cantitativă a impactului asupra fiecăruia este forța. Sarcina de a afla ce sunt aceste forțe este problema rădăcinilor mecanicii.

În sfârșit, a treia lege - legea "egalității de acțiune și opoziției" a explicat de ce impulsul total al oricărui organism care nu are influențe externe rămâne neschimbat, indiferent de modul în care interacționează constituenții săi.

Definitiile lui Newton in "Inceputurile"

Legea gravitației universale

Punerea problema de a studia diferitele forțe, Newton însuși a dat mai întâi un exemplu strălucit de decizia arătând legea gravitației: forța de atracție gravitațională dintre corpuri ale căror dimensiuni sunt mult mai mici decât distanța dintre ele este direct proporțională cu masele lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele și îndreptate de-a lungul liniei care unește directa lor. Legea gravitației a permis Newton pentru a da o explicație cantitativă a mișcării planetelor în jurul Soarelui și Lunii în jurul Pământului, pentru a înțelege natura mareelor. Acest lucru nu a putut decât să facă o mare impresie asupra minții cercetătorilor. Programul este o singură descriere mecanică a tuturor fenomenelor naturale - și „terestre“ și „cerească“ timp de mai mulți ani sa stabilit în fizica. Mai mult decât atât, mulți fizicieni timp de două secole, însăși problema limitelor de aplicabilitate a legilor lui Newton este nejustificată.

Din cea de-a treia carte a "Începuturilor" de I. Newton (Despre sistemul de pace)







Departamentul Lucas din Cambridge

Fiind om foarte prudent (ca să nu spunem timid), Newton, în plus față de voința sa, a fost uneori târât în ​​discuții și conflicte dureroase. Deci, teoria sa despre lumină și culori, expusă în 1675, a provocat astfel de atacuri, încât Newton a decis să nu publice nimic despre optică, în timp ce Hooke, cel mai înspăimântător adversar al său, este în viață. Newton a trebuit să ia parte la evenimente politice. Din 1688 până în 1694 a fost membru al parlamentului. În acea vreme, în 1687, a fost publicată lucrarea principală "Principiile matematice ale filosofiei naturale" - baza mecanicii tuturor fenomenelor fizice, de la mișcarea corpurilor cerești până la propagarea sunetului. Timp de câteva secole, acest program a determinat dezvoltarea fizicii, iar semnificația ei nu a fost epuizată până în prezent.

Stresul nervos și psihic stresant a dus la faptul că, în 1692, Newton a devenit bolnav psihic. Un impuls imediat în acest sens a fost un incendiu în care toate manuscrisele care fuseseră pregătite au fost pierdute. Doar până în 1694 el, în opinia lui Huygens, "... începe să-i înțeleagă cartea" Începutul ".

Sentimentul constant de opresiune a insecurității materiale a fost, fără îndoială, una din cauzele bolii lui Newton. Prin urmare, pentru că era important poziția superintendent al Monetariei la catedra de conservare la Cambridge. După ce sa angajat cu zel în munca sa și a obținut rapid succese notabile, a fost numit regizor în 1699. Era imposibil să se combine acest lucru cu predarea, iar Newton sa mutat la Londra. La sfârșitul anului 1703 a fost ales președinte al Societății Regale. În acel timp, Newton ajunsese la înălțimea gloriei. În 1705, el a fost ridicat la demnitatea de cavaler, dar, având un apartament mare, cu șase servitori și o mulțime de călătorie, este încă singur. Este timpul să creativitatea activă în spatele, iar Newton este limitată la prepararea publicației „Optica“, reemiterea „elementelor“ și interpretarea Scripturii (el deține interpretarea Apocalipsei, lucrarea profetului Daniel).

Newton a fost îngropat în Westminster Abbey. Inscripția de pe mormântul său se termină cu cuvintele: "Să se bucure muritorii că în mijlocul lor a trăit un asemenea ornament al rasei umane".

Torricelli Evangelista (1608-47), fizician italian și matematician. Elevul lui Galileo. A inventat un barometru cu mercur, a descoperit existența presiunii atmosferice și a vidului (golirea torriceliană). El a derivat o formulă care a fost numită după el.

Torricelli a venit dintr-o familie nobilă și a primit o educație bună. La vârsta de douăzeci de ani sa mutat la Roma și a devenit student al matematicii prin Benedetto Castelli (1577-1644), care a predat anterior la Pisa, el face acolo un susținător fervent, prieten al lui Galileo Galilei și un promotor activ al ideilor sale. Când la Duke toscan profesor curte peripatetician Boskalya, cu sprijinul activ al ducesa-mama, a ridicat problema incompatibilitatea descoperirilor Galileo și declarațiile cu pozițiile bisericii canonice, și anume Castelli a avut curajul să se alăture dezbaterii.

Dintre toți discipolii lui Castelli, Torricelli, de douăzeci de ani, a fost cel mai mult atras de lucrările lui Galileo. El chiar a continuat cercetarea lui Galileo, oferind nou studiu al unor prevederi din care au apărut în 1638 majore profesor de lucru „Conversații și dovezi matematice, referitoare la două noi ramuri ale științei în legătură cu mecanica și mișcarea locală.“

Cu puțin timp înainte de sfârșitul vieții lui Galileo (deși de timpul pierdut complet din vedere) a făcut cunoștință cu activitatea Torricelli și așa le-a lăudat, că la propunerea Castelli invitat Torricelli la Arcetri sale ca asistent în studii de mecanică (1641).

Lucrarea lui Torricelli sub supravegherea directă a marelui profesor a durat, din păcate, doar trei luni, până la moartea lui Galileo. Dar chiar și în această perioadă s-au făcut multe: a fost scrisă continuarea "Conversație. "(A fost publicată mai târziu).

Marele duce al Toscanei, după moartea lui Galileo, la numit pe Torricelli la postul vacant de matematician al curții, pe care a rămas până la sfârșitul vieții sale scurte. În același timp a fost profesor la Universitatea din Florența.

Funcționează pe mecanică

cercetarea privind mecanicii, începută de către Galileo, Torricelli continuă, în special, tratat problema corpurilor grele de alunecare în jos un plan înclinat, și (nu știind că a fost deja făcut înainte de Galileo însuși) a demonstrat că viteza acestor organisme sunt determinate numai de înălțimea locației lor inițială. El a acordat, de asemenea, o atenție deosebită studiului mișcării corpurilor turnate în unghiuri diferite față de orizont. În lucrarea din Torricelli sunt date mese balistice (pentru cititorii care nu vorbesc limba latină, Torricelli chiar merge la limba italiană).

Lucrează pe mișcarea lichidelor

Cu toate acestea, principalele rezultate științifice ale lui Torricelli se referă la mișcarea corpurilor non-rigide, ceea ce au făcut predecesorii săi, inclusiv profesorul său principal, Galileo, și lichidele sale. El este adesea considerat chiar un creator al hidrodinamicii.

El sa ocupat în mare măsură de întrebări legate de fluxul de jeturi lichide din găurile din pereții vaselor. Deci, a descoperit că aceste jeturi au o formă parabolică.

Nu se limitează la o descriere calitativă, Torricelli a căutat să exploreze aspectul cantitativ al fenomenelor. În lucrarea sa consacrată mișcării fluidelor pot fi găsite următoarele cuvinte remarcabile: „vede din vasul de apa are la expirarea aceeași viteză, care ar avea un corp greu arbitrar, și, prin urmare, o singură picătură de aceeași apă, în cădere liberă de la nivelul superior al apă până la nivelul găurii ".

Torricelli a constatat că raportul dintre ratele la care fluxul de fluid din deschiderile dispuse la distanțe diferite față de suprafața lichidului, egal cu raportul dintre rădăcinile pătrate ale acestor distanțe. Din aceasta rezultă că cantitatea de lichid care curge în același timp, de a fi pe o deschidere inferioară orizontală a vasului, scade aritmetic, compus din numere impare (cm. Formula lui Torricelli).

Făcând un dispozitiv care permitea curgerea ascendentă a lichidului care curgea din vas, Torricelli se asigura că se ridică sub nivelul superior al lichidului din vasul propriu-zis. Dar el a invocat ipoteza că problema este aici în rezistența pe care jetul o întâmpină. Este ușor de văzut în această dintre primele presupuneri legate de legea conservării energiei.

Dovada existenței atmosferei

Dar meritul principal al lui Torricelli este dovada prezenței presiunii atmosferice. Aparent, primul care a făcut o declarație cu privire la existența presiunii atmosferice, a fost „filozofeze despre natură și râs la Aristotel și toate Peripatetics“ Giovanni Battista Balian (1582-1666). În 1644 el a scris: „Suntem cufundat în partea de jos a nemărginită dezastrului aerian de mare, care, după cum știm din experimente incontestabile, are greutate, si este cea mai mare aproape de suprafața Pământului. “.

Chiar și Galileo știa că apa din puțuri poate fi ridicată de o pompă de aspirație numai pentru o înălțime limitată (aproximativ 10 m). Torricelli a dat o explicație corectă, legând creșterea apei într-o astfel de pompă cu presiunea aerului atmosferic. Din această explicație rezulta că, în cazul în care în locul apei este mercur, proporția care este de 14 ori mai mare decât cea a apei, coloana de mercur atmosfera de egalizare a presiunii trebuie să fie, respectiv, înălțimea de 14 ori mai mică decât apa,

Un test direct al experienței realizate în numele lui Torricelli de către discipolul său, Viviani, a confirmat acest lucru. În 1643 ambele au făcut următoarea experiență: „Au luat tubul în două coți, umplut cu mercur și răsturnat într-un vas cu mercur și a acoperit capătul deschis al acestuia. Când acest capăt a fost deschis, mercurul din tub a scăzut la o înălțime de 1,5 coți, rămânând apoi la acest nivel. De fapt, aceasta a fost inventarea unui barometru cu mercur. Vacanța formată deasupra mercurului a fost denumită mai târziu Torricellium.

Această experiență, printre altele, a respins doctrina care a avut loc de mai mulți ani că "natura este frică de gol".

Torricelli a realizat existența presiunii atmosferice și a deschis prin intermediul dispozitivului inventat de el că se poate modifica, a mers mai departe, prezicând că această presiune ar trebui să fie schimbat și, în funcție de înălțimea pe care a fost confirmată în curând prin observație directă. Torricelli chiar a dat seama că vântul asupra pământului cauzat de faptul că în diferite părți ale presiunii atmosferice poate fi (cel puțin, din cauza diferenței de temperatură) diferită.

Descoperirea lui Torricelli a fost trezită în lumea academică de mare interes. Poate că, în acest context, celelalte realizări ale sale nu păreau mai luminoase. Dar ele nu pot fi ignorate. Deci, nu a fost doar un om de știință renumit, ci și unul dintre cei mai buni maeștri în fabricarea lentilelor pentru instrumente optice.

Torricelli avea mulți studenți, el era cunoscut pe scară largă nu numai în Italia, ci și dincolo de granițele sale.

Rezumatul a fost pregătit folosind enciclopedia electronică Cyril și Metodiu.

Mai mult de lucru pe fizică







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: