Vis viva -Vis viva

Vis viva (z łaciny oznacza „żywą siłę”) jest historycznym terminem używanym do opisu tego, co obecnie nazywamy energią kinetyczną we wczesnym sformułowaniu zasady zachowania energii .

Przegląd

Zaproponowana przez Gottfrieda Leibniza w latach 1676–1689 teoria ta budziła kontrowersje, gdyż wydawała się sprzeciwiać teorii zachowania ilości ruchu, którą głosił René Descartes . Ilość ruchu różni się od pędu . Leibniz przyjął zasadę zachowania pędu, ale odrzucił jej kartezjańską wersję.

Teoria ta została w końcu wchłonięta przez współczesną teorię energii, chociaż termin ten nadal przetrwał w kontekście mechaniki nieba poprzez równanie vis viva .

Termin ten pochodzi od Niemca Gottfrieda Wilhelma Leibniza , który w latach 1676-1689 po raz pierwszy spróbował sformułowania matematycznego. Leibniz zauważył, że w wielu układach mechanicznych (o kilku masach , m _i każdy z prędkością v _i ) wielkość:

${\ Displaystyle \ suma _ {i} m_ {i} v_ {i} ^ {2}}$

został zachowany. Nazwał tę wielkość vis viva lub „żywą siłą” systemu. Zasada, która została teraz zrealizowana, stanowi dokładne stwierdzenie zasady zachowania energii kinetycznej w zderzeniach sprężystych i jest niezależna od zasady zachowania pędu .

Jednak wielu fizyków w tym czasie nie było świadomych tego faktu, a zamiast tego byli pod wpływem prestiżu Sir Isaaca Newtona w Anglii i René Descartesa we Francji , z których obaj promowali zachowanie pędu jako zasadę przewodnią. Tak więc pęd :

${\ Displaystyle \, \! \ suma _ {i} m_ {i} \ mathbf {v} _ {i}}$

był utrzymywany przez rywalizujący obóz jako zachowany vis viva . To głównie inżynierowie, tacy jak John Smeaton , Peter Ewart , Karl Holtzmann , Gustave-Adolphe Hirn i Marc Seguin , sprzeciwiali się, że samo zachowanie pędu nie jest wystarczające do praktycznych obliczeń i którzy wykorzystali zasadę Leibniza. Zasada ta była również broniona przez niektórych chemików, takich jak William Hyde Wollaston .

Francuski matematyk Émilie du Châtelet , który dobrze znał mechanikę Newtona, rozwinął koncepcję Leibniza i, łącząc ją z obserwacjami Gravesande Willema , wykazał, że vis viva zależy od kwadratu prędkości.

Członkowie środowiska akademickiego, tacy jak John Playfair , szybko zauważyli , że energia kinetyczna wyraźnie nie jest zachowana. Jest to oczywiste dla współczesnej analizy opartej na drugiej zasadzie termodynamiki, ale w XVIII i XIX wieku los utraconej energii był wciąż nieznany. Stopniowo zaczęto podejrzewać, że ciepło nieuchronnie generowane przez ruch jest inną formą vis viva . W 1783 Antoine Lavoisier i Pierre-Simon Laplace dokonali przeglądu dwóch konkurujących ze sobą teorii: vis viva i teorii kalorycznej . Liczyć Rumford jest 1798 obserwacje wydzielanie ciepła podczas wiercenia z armatki dodano większą wagę w widoku że ruch mechaniczny może być przekształcana w ciepło. Vis viva zaczęła być teraz znana jako energia , po tym, jak termin ten został po raz pierwszy użyty w tym znaczeniu przez Thomasa Younga w 1807 roku.

Fragment artykułu Daniela Bernoulliego , opublikowanego w 1741 roku, z definicją vis viva z mnożnikiem 1/2.

Ponowna kalibracja vis viva o współczynnik połówkowy, czyli:

${\ Displaystyle E = {\ Frac {1} {2}} \ suma _ {i} m_ {i} v_ {i} ^ {2}}$

był w dużej mierze wynikiem prac Gasparda-Gustave'a Coriolisa i Jeana-Victora Ponceleta w latach 1819–1839, chociaż dzisiejszą definicję można niekiedy znaleźć wcześniej (np. w tekstach Daniela Bernoulliego ).

Pierwszy nazwał go quantité de travail (ilość pracy), a drugi travail mécanique (praca mechaniczna) i obaj opowiadali się za jego zastosowaniem w obliczeniach inżynierskich.

Zobacz też

• Oszczędzanie energii: rozwój historyczny
• Élan witalny
• Energia kinetyczna
• Ortogeneza
• Potencjał i aktualność
• Równanie Vis-viva

Uwagi

Bibliografia

• George E. Smith, „Spór o Vis Viva: kontrowersje na świcie dynamiki” , Physics Today 59 (październik 2006) Wydanie 10, s. 31-36. [2] (patrz także errata )