Физические исследования xviii столетия
TRANSCRIPT
Развитие механики
Изучение тепловых явлений
Появление фотометрии
Теория электрический явлений
Физика XVIII века
2
Наследство XVII века
Исаак Ньютон:
«Математические начала
натуральной философии»
Всемирное тяготение
Три закона движения
4
Леонард Эйлер
Швейцарский, немецкий и
российский математик и
механик, внёсший
фундаментальный вклад
в развитие этих наук
(а также физики,
астрономии и ряда
прикладных наук)
1707— 1783 7
«Механика, изложенная аналитически»
Ньютон
Изменение количества
движения пропорционально
приложенной движущей
силе и происходит по
направлению той прямой, по
которой эта сила
действует.
Эйлер
9
Жозеф Луи Лагранж
Французский математик,
астроном и механик
итальянского происхождения.
Внёс грандиозный вклад в
развитие анализа, теории
чисел, теорию вероятностей и
численные методы, создал
вариационное исчисление.
1736 — 1813 16
Если какая-либо система любого числа тел или точек, на
каждую из которых действуют любые силы, находится в
равновесии и если этой системе сообщить любое малое
движение, в результате которого каждая точка пройдёт
бесконечно малый путь, то сумма сил, помноженных
каждая соответственно на путь, проходимый по
направлению силы точкой, к которой она приложена,
будет всегда равна нулю, если малые пути, проходимые
в направлении сил, считать положительными, а
проходимые в противоположном направлении считать
отрицательными
Принцип возможных перемещений
18
Ai
Герон, Ферма – свет движется по пути
наименьшего времени
Бернулли – задача о брахистохроне
Мопертюи – наименьшее количество
действия, ~ v и ~ s
Эйлер – применение к статике
Лагранж – обобщение в виде
вариационного принципа
Якоби – современная формулировка
Принцип наименьшего действия
19
Применив его, Лагранж получает общую формулу
А из неё выводит законы и уравнения движения
Принцип наименьшего действия
20
Ранняя формулировка закона сохранения энергии,
при том, что понятий работа и энергия ещё не было
Принцип сохранения живых сил
21
Введение обобщённых координат
Выделение функций T и V, которые сейчас
называются кинетической и потенциальной
энергией
Если ввести L = T – V, то уравнения
примут современный вид:
Уравнения движения
Лагранжевой механики
23
II Изучение тепловых
явлений
Появление термометров
Создание калориметрии
Теория теплорода
Кинетическая теория теплоты
24
XVIII век
Механика
Зрелая, вполне
определившаяся наука
Развитый теоретический
и мат. аппарат
Наука о теплоте
Только первые шаги
Успехи в экспериментах,
но не в теории
25
Гийом Амонтон
1663 — 1705
29
Газовый термометр,
основанный на упругости,
а не тепловом расширении
Концепция абсолютного
нуля
Габриэль Фаренгейт
1686 — 1736
30
Спиртовые и ртутные термометры
современного вида
Шкала Фаренгейта (1724)
0 – t смеси воды, льда и нашатыря
96 – нормальная t тела
32 – таяние льда
До сих пор применяется в США
Рене Реомюр
1683 — 1757
31
Использовал спиртовые
термометры
Шкала Реомюра (1730):
0 – замерзание воды
80 – кипение воды
Андерс Цельсий
1701 — 1744
32
Тщательная проверка постоянства
температурных точек
Шкала Цельсия (1742):
100 – замерзание воды
0 – кипение воды при
заданном давлении
Линней и/или Штремер
перевернули шкалу
Жозеф Делиль
1688 — 1768
33
Meanwhile, in Russia…
Шкала Делиля (1730):
150 – замерзание воды
0 – кипение воды
Применялась в XVIII веке в
России (Ломоносов перевернул)
Георг Вильгельм Рихман
1711 — 1753
36
Задача о температуре смеси (1750)
Понимание потерь тепла:
нагрев сосуда и термометра;
рассеяние в окружающую среду
Джозеф Блэк
1728 — 1799
38
Чётко разграничивал температуру и
количество теплоты
Пришёл к понятию скрытой теплоты
плавления и испарения
Первым ввёл термин теплоёмкость
– основы калориметрии
Невесомая невидимая жидкость,
перетекающая от нагретого тела к
холодному
Хорошо согласовывается с
калориметрическими формулами
Поддерживалась большинством в
XVIII веке ← в том числе Блэком
Теплород
40
Михаил Ломоносов
1711 — 1765
41
Гипотеза: теплота – это форма движения
нечувствительных частиц
Движение – вращательное (не угадал)
Зато верные следствия:
Ускорение движения = увеличение теплоты
Высокая температура = быстрое движение
Тепло переходит от горячего к холодному
за счёт столкновений частиц
Почти второе начало термодинамики!
Сохранение тепла
Абсолютный нуль
Идея теплового излучения
Идеи Ломоносова, Бернулли, … о кинетической
природе тепла не были приняты современниками
Идея теплорода не только воцарилась в
термодинамике, но и была расширена добавлением
других невесомых жидкостей: световых,
электрических, магнитных….
Хоть эта концепция была и неверна, но она была в то
время ближе к эксперименту, обосновывала
количественные результаты и развивала его технику
Концепция невесомых
42
XVIII век
Механика
Зрелая, вполне
определившаяся наука
Развитый теоретический
и мат. аппарат
Наука о теплоте
Только первые шаги
(зато быстрые)
Успехи в экспериментах,
но не в теории
43