Vis viva

Vis viva (от латинского «жизненная сила») — исторический термин, используемый для описания величины, похожей на кинетическую энергию, в ранней формулировке принципа сохранения энергии .

Обзор

Предложенная Готфридом Лейбницем в период 1676–1689 годов, теория была спорной, поскольку, казалось, противоречила теории сохранения количества движения, отстаиваемой Рене Декартом . ^{[ 1 ]} Количество движения Декарта отличалось от импульса , но Ньютон определил количество движения как соединение количества материи и скорости в определении II своих «Начал». В определении III он определил силу, которая сопротивляется изменению движения, как инерцию Декарта. Третий закон движения Ньютона (на каждое действие есть равное и противоположное противодействие) также эквивалентен принципу сохранения импульса . Лейбниц принял принцип сохранения импульса, но отверг его картезианскую версию. ^{[ 2 ]} Разница между этими идеями заключалась в том, было ли количество движения просто связано с сопротивлением тела изменению скорости (vis inertia) или же количество силы тела, вызванной его движением (vis viva), было связано с квадратом его скорости. .

Эта теория в конечном итоге была поглощена современной теорией энергии , хотя этот термин все еще сохраняется в контексте небесной механики через vis viva уравнение . Английский эквивалент «жизненная сила» также использовался, например, Джорджем Уильямом Хиллом . ^{[ 3 ]}

Этот термин принадлежит немецкому философу Готфриду Вильгельму Лейбницу , который первым предпринял попытку математической формулировки с 1676 по 1689 год. Лейбниц заметил, что во многих механических системах (из нескольких масс , m _i каждая со скоростью vi ₎ величина ^{[ 4 ]}

\sum _{i}m_{i}v_{i}^{2}

был законсервирован. Он назвал эту величину vis viva или «жизненной силой» системы. ^{[ 4 ]} Этот принцип представляет собой точное утверждение о сохранении кинетической энергии при упругих столкновениях , которое не зависит от сохранения импульса .

Однако многие физики в то время не знали об этом факте и вместо этого находились под влиянием престижа сэра Исаака Ньютона в Англии и Рене Декарта во Франции , оба из которых выдвинули сохранение импульса в качестве руководящего принципа. Таким образом, импульс : ^{[ 4 ]}

\,\!\sum _{i}m_{i}\mathbf {v} _{i}

конкурирующий лагерь считал консервируемым vis viva . В основном инженеры, такие как Джон Смитон , Питер Юарт , Карл Хольцман , Гюстав-Адольф Хирн и Марк Сеген, возражали, что сохранения импульса само по себе недостаточно для практических расчетов, и использовали принцип Лейбница. Этот принцип также отстаивали некоторые химики , такие как Уильям Хайд Волластон .

Французский математик Эмили дю Шатле , хорошо разбиравшийся в механике Ньютона, развил концепцию Лейбница и, объединив ее с наблюдениями Виллема Гравезанда , показал, что vis viva зависит от квадрата скоростей. ^{[ 5 ]}

Представители академического истеблишмента, такие как Джон Плейфейр, сразу же отметили, что кинетическая энергия явно не сохраняется. Это очевидно для современного анализа, основанного на втором законе термодинамики , но в XVIII и XIX веках судьба потерянной энергии была еще неизвестна. Постепенно стали подозревать, что тепло , неизбежно порождаемое движением, является еще одной формой vis viva . В 1783 году Антуан Лавуазье и Пьер-Симон Лаплас рассмотрели две конкурирующие теории: vis viva и теорию калорийности . ^[1] Наблюдения графа Румфорда в 1798 году за выделением тепла во время растачивания пушек еще . больше усилили мнение о том, что механическое движение может быть преобразовано в тепло Vis viva стала называться энергией после того, как Томас Янг впервые использовал этот термин в 1807 году.

Отрывок из Даниэля Бернулли , датированной 1736 годом: статьи ^{[ 6 ]} с определением vis viva с 1 ⁄ множитель .

Перекалибровка vis viva для включения коэффициента половинного, а именно:

E={\frac {1}{2}}\sum _{i}m_{i}v_{i}^{2}

во многом был результатом работы Гаспара-Гюстава Кориолиса и Жана-Виктора Понселе в период 1819–1839 гг. ^{[ 7 ]} хотя современное определение иногда можно встретить и раньше (например, в Даниила Бернулли текстах ). Первый называл его quantité de travail (количество работы), а второй — travail mécanique (механическая работа), и оба выступали за его использование в инженерных расчетах.

См. также

Примечания

^ Макдонаф, Джеффри К. (2021), «Философия физики Лейбница» , в Залте, Эдвард Н. (редактор), Стэнфордская энциклопедия философии (изд. осенью 2021 г.), Лаборатория метафизических исследований, Стэнфордский университет , получено в 2021–2008 гг. -28
^ Макдонаф, Джеффри К. (2021), «Философия физики Лейбница» , в Залте, Эдвард Н. (редактор), Стэнфордская энциклопедия философии (изд. осенью 2021 г.), Лаборатория метафизических исследований, Стэнфордский университет , получено в 2021–2008 гг. -28
^ См . «Замечания об устойчивости планетных систем» , 1874 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Смит, Джордж Э. (октябрь 2006 г.). «Спор vis viva: полемика на заре динамики» . Физика сегодня . 59 (10): 31–36. Бибкод : 2006PhT....59j..31S . дои : 10.1063/1.2387086 . ISSN 0031-9228 .
^ Мусиелак, Дора (2014). «Маркиза дю Шатле: противоречивая женщина науки». arXiv : 1406.7401 [ math.HO ].
^ Бернулли Д. (1741). «О некоторых механических законах...» Записки Императорской Петрополитанской академии наук (За 1736 год) . 8 : 99–127 . Проверено 18 ноября 2023 г.
^ Кориолис, Гюстав (1829). О расчете действия машин, или Соображения об использовании двигателей и об их оценке: служить введением в специальное изучение машин . Карильян-Гёри (Париж). п. 17 . Проверено 18 ноября 2023 г.

Ссылки

Джордж Э. Смит, «Спор Vis Viva: полемика на заре динамики» , Physics Today 59 (октябрь 2006 г.), выпуск 10, стр. 31–36. [2] (см. также опечатка )

[1] Макдонаф, Джеффри К. (2021), «Философия физики Лейбница» , в Залте, Эдвард Н. (редактор), Стэнфордская энциклопедия философии (изд. осенью 2021 г.), Лаборатория метафизических исследований, Стэнфордский университет , получено в 2021–2008 гг. -28

[2] Макдонаф, Джеффри К. (2021), «Философия физики Лейбница» , в Залте, Эдвард Н. (редактор), Стэнфордская энциклопедия философии (изд. осенью 2021 г.), Лаборатория метафизических исследований, Стэнфордский университет , получено в 2021–2008 гг. -28

[3] См . «Замечания об устойчивости планетных систем» , 1874 г.

[:0-4] Jump up to: ^а ^б ^с Смит, Джордж Э. (октябрь 2006 г.). «Спор vis viva: полемика на заре динамики» . Физика сегодня . 59 (10): 31–36. Бибкод : 2006PhT....59j..31S . дои : 10.1063/1.2387086 . ISSN 0031-9228 .

[5] Мусиелак, Дора (2014). «Маркиза дю Шатле: противоречивая женщина науки». arXiv : 1406.7401 [ math.HO ].

[6] Бернулли Д. (1741). «О некоторых механических законах...» Записки Императорской Петрополитанской академии наук (За 1736 год) . 8 : 99–127 . Проверено 18 ноября 2023 г.

[7] Кориолис, Гюстав (1829). О расчете действия машин, или Соображения об использовании двигателей и об их оценке: служить введением в специальное изучение машин . Карильян-Гёри (Париж). п. 17 . Проверено 18 ноября 2023 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

v т и Готфрид Вильгельм Лейбниц
Математика и философия	Попеременный последовательный тест Лучший из всех возможных миров Споры об исчислении Калькулятор Универсальная характеристика Совместимость Разница Динамизм Личность неразличимых Индивидуация Закон непрерывности колесо Лейбница Разрыв Лейбница Обозначения Лейбница Общий язык Универсальная математика Предустановленная гармония Полнота Достаточная причина Спаси правду Теодицея Трансцендентный закон однородности Рационализм Универсальная наука Vis viva Вполне обоснованное явление
Работает	Комбинаторное искусство (1666) Беседы о метафизике (1686) Новые очерки человеческого понимания (1704 г.) Теодицея (1710 г.) Монадология (1714 г.) Переписка Лейбница-Кларка (1715–1716)
Категория