Лекция (1183880), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Дал полную количественную теорию приливов и отливов, хоть это и требует решения проблемы трёх тел - при помощи своей теории возмущений (поправка - влияние солнца).

Большое место уделено вопросу движения комет - возвращающихся. Он знал, что кометы движутся по коническим сечениям. По Декарту, однако, их траектория должна быть очень сложной. Причина возникновения силы тяготения не обсуждается.

Оптика Ньютона. Это его основная профессия. До 1704 не публиковал, но делал - изобрёл интерферометр, метод скрещивающихся призм. Свет состоит из разных цветов, неразлагаемых, вместе дающих белый цвет. Свет состоит из корпускул, которые летят и имеют разный сорт. У Гюйгенса свет был волновым процессом, но он тоже много чего не мог объяснить. Однако теория Ньютона казалась более симпатичной, хоть в более плотной среде скорость корпускул больше, чем в свободном пространстве. В 1850 году Физо доказал, что скорость света в воде меньше скорости света в вакууме. Ньютон в своей теории сам сомневался, но принимал, ибо не понимал, как свет движется в пустоте.

Физика и математика у Ньютона. В 1642 году появилась первая механическая счётная машина Паскаля. Сам Ньютон придумал логарифмическую линейку с десятью шкалами и ползунком. Скорость его счёта была раз в 20-30 больше скорости современников. Бином Ньютона, метод последовательных приближений Ньютона и т.п. - всё это помогало ему считать.

В телескоп Ньютон встроил микрометр, чем улучшил многие данные. Ньютон создал всё для механики.

Период невесомых. 18 век. После Ньютона.

Ньютон задал механистическое направление исследований. Что трудно применимо к электричеству. Носители электрических, магнитных, тепловых, световых сил есть невесомые жидкости.

Как решать механические задачи;

1. Придумать уравнения, описывающие законы движения материальных точек.

2. Придумать, что делать с реакциями связи.

Теория теплоты в 18 веке.

До 18 века не было градусника и шкалы температур. Термоскоп Галилея зависел от обстоятельств.

1. Калориметрия. Появлялось понятие теплоёмкости.

2. Середина 18 века. При исследовании фазового перехода открыта скрытая теплота парообразования (Блэк), скрытая теплота плавления.

В конце 18 века всё это было обобщено.

Период невесомых. Теория теплоты.

Получила развития калориметрия. Термометры Фаренгейта, Цельсия на спирту и ртути. Газовый термометр - начало 18 века (точнее прочих). Стали отличать теплоту и температуру. Введено понятие теплоёмкости. Итог века - в книге "Мемуар о теплоте", Лавуазье, Лаплас - 1783 год. Лавуазье погиб на гильотине как сторонник монархии в 1784, Лаплас же продолжал жить.

Особенности развития производства в 18 веке.

Стали внедряться машины и техника - машинное производство. Механика в почёте, как и динамике. Изобретена паровая машина, Уаттом. В России был Ползунов, но его машина сломалась сразу, как немного поработала.

Политические события: создание США, Великая французская революция, реформы Петра I.

Развитие философии. С точки зрения истории развития физики нас скорее интересует логика её развития. Англия - Беркли, Юнг. Франция, Германия - Кант. Картезианство и ньютонианство. К началу 18 века были сторонники Ньютона (мир и существующие в нём силы, их природу не обсуждаем, дальнодействие, Земля - сплющенный арбуз) и сторонники Декарта (последний натурфилософ, необходимо исходить их некоторых общих принципов, материя повсюду, она сохраняется и количество движения её сохраняется, силы возникают контактным образом - близкодействие, Земля - вытянутая дыня). Эти две теории порой весьма противоречили друг другу. Спор был также околонаучным, так как Декарт - француз, а Ньютон - англичанин. Декарт мечтал объяснить всё, а Ньютон - только кусочки. Декарт со своей задачей не справился.

Принципы и математический аппарат механики

Эйлер рассмотрел законы Ньютона, выдвинул на первый план второй закон, переписал его математическим языком для системы материальных точек, например, твёрдого тела. Ввёл понятия момента инерции, свободных осей, центра масс. После Эйлера задачи механики стало возможно решать для многих точек.

Клеро. В 1758 году согласно Галлею должна была появиться комета. Но не появилась. Клеро же перенёс её появление на весну 59го, ошибившись всего на пару дней, что и позволило утвердиться теории Ньютона во Франции. Сводил задачи динамики к задачам статики. То есть можно объяснять движение тел со связями. Стали развиваться и процветать вариационные принципы механики. Появляется некий принцип Даламбера - Лагранжа.

Метод Лагранжа. В 1788 году вышла "Аналитическая механика". Там он проанализировал всё, что было до него, и поставил задачу решения механических проблем без использования картинок.

Электричество и магнетизм

Возникли мощные электростатические машины, которые очень хотелось применять в военных целях. Статическим электричеством пытались лечить болезни, удалось лишь подобие иглоукалывания.

В 1729 Грэй открыл явление электропроводности. Он же поделил материал на проводники и непроводники. 1734, Дюфе открыл, что электричество бывает двух видов - смоляное и стеклянное. Были одножидкостная и двухжидкостная теории. Открыли то, что молния - тоже электричество. Франклин извлёк электричество из облака с помощью воздушного змея и предложил громоотвод. В Европе громоотвод считали некоторое время богохульным изобретением.

Открытие закона Кулона. В 80е годы 18 века. До него был ещё Кавендиш. Кулон создал крутильные весы, силу они измеряют очень точно. Ожидал увидеть закон подобный закону всемирного тяготения. Влияние расстояние проверялось легко, а вот с произведением заряда пришлось помучиться. Он свято верил в закон равноразделения заряда. Сторонник двухжидкостной теории. Экспериментировал с магнитами.

Конец 18 века. Гальвани исследовал как влияет электричество на мышцы лягушки. Пришёл к выводу, что открыл животное электричество. Медицина пыталась найти первоисточник его, физики изгнали лягушку из эксперимента - преуспели и те, и другие. Открыли КРП. Вольта создаёт первый источник постоянного тока - вольтов стол.

Оптика в 18 веке. В 1704 - "Оптика" Ньютона, где он подытожил свои труды в 17 веке; был осторожным сторонником корпускулярной теории, так как с ней у него меньше проблем. В 18 веке довлел авторитет Ньютона (вернее, интерпретация его идей, не всегда с ними совпадающая), хотя Гюйгенс был ближе к истине.

Фотометрия - Ламбер, Гуген. Гопкинс в 18 веке, рассматривая свет через носовой платок и перемещая его перед носом, возникают цветовые полосы, появляющиеся вне зависимости от положения платка. Отправил наблюдение в Европу астроному, тот всё просёк и сварганил дифракционную решётку, опубликовал статью... Но это никому было не надо. До Фраунгофера.

Наука в России 18 века.

До реформ Петра I учебных заведений было весьма мало, да и те теологические. После смерти Петра в 1725 году открывается Императорская Петербургская Академия Наук. Обычно академия существует на взносы, но у нас им платило государство. Поначалу академиков завозили из-за рубежа, им платили очень большие деньги, потому первоначальный состав был блестящий. Однако из-за интриг впоследствии многие поуезжали. Академия должна была содержать университет, для подготовки замены "привозным" академикам. Что тем не нравилось. Там же была организована гимназия. Первые академики появились в 1745 году, сразу два. Тредиаковский и Ломоносов. Они стали профессорами (тогда - академиками). В 1755 появляется Московский Университет. Идея была в 1754 году, открыли в мае 55го. Говорят, дата подписи в оригинальном приказе была подправлена. Приказ - в январе, инаугурация - в мае. Первые два десятка человек в первый год физику не слушали, на следующий год её читал аббат Франкози. В 55 году Академия Наук выделила приборы (физкабинет). К лету 1755 года университет точно существовал, физику начали читать с 57 года, ибо без демонстраций тогда физика не преподавалась.

Михаил Васильевич Ломоносов. 1711.11.19 - 1765.04.15. Родился близ Матигор, единственный ребёнок в семье, отец на радостях выкопал пруд. Умер в Петербурге. Пришёл в Москву за обозом с сёмгой. В Москве он назвался дворянином (в Петербурге его слова могли и проверить), поступил в славяно-греко-латинскую академию (31) и до 35 года усердно там трудился. Учился ещё в Духовной Академии в Киеве, но потом вернулся в Москву. Как хороший ученик был отправлен в Петербургский Университет, а с 36 года по 41 - в Германии. По профессии - химик. Однако и по физике много писал. 42 год - адьютор Академии наук, то есть сам мог проводить исследования. Позже стал академиком. Про Ломоносова ходит много всяких легенд, типа пил, дебоширил. Но в то время это было характерно для всего мира, раз, и врут много, два. По поводу его происхождения - отец его возил товары за границу, хоть и черносошный крестьянин. Книги читал на Соловецких островах, в монастыре с большой библиотекой.

Ломоносов был сторонником корпускулярной философии. Корпускулярная философия основана Лейбницем, её придерживался Вольф - учитель Ломоносова. Но у них корпускулы - идеальное начало, а Ломоносов читал Бойля с его реальными корпускулами. Развивал свою молекулярно-кинетическую теорию. Его поддерживал Эйлер, авторитет на все времена.

Ломоносов открыл закон сохранения массы - обжиг свинца в запаянной реторте. Лавуазье же опубликовал свои результаты. Хоть чересчур скромным Ломоносов не был, просто вес и масса у него были связаны нелинейно, и с недоверием относился к своему открытию.

Построил ночезрительную трубу, в которую хорошо видно ночью, и открыл с её помощью атмосферу Венеры.

Был сторонником волновой теории света. Ньютона и Декарта он уважал, но считал, что идти надо своим путём. В качестве примера приводил алмаз - в нём лучи распространяются, не мешая друг другу, что невозможно для корпускул.

Построил теорию атмосферного электричества - восходящие потоки воздуха трутся друг о друга, электризуются, заряд накапливается и т.д.

МГУ им. Ломоносова стал в 1940, до этого был им. Покровского.

Юнг объяснил дифракционные кольца и вычислил длину волны. Объяснил кольца Ньютона, введя гипотезу о потере полволны при отражении от более плотной среды. Но в 1807 году Мабиус открыл явление поляризации при отражении, что согласовалось с теорией Ньютона. В 1815 года оптикой занялся Френель. Предложил для объяснения дифракции вернуться к принципу Гюйгенса, дополнив принципом Френеля => опыт с зеркалами Френеля - исключено влияние границы, существенное у Юнга. Использовал микрометр, короткофокусную линзу. Было объяснено пятно Пуассона, за что Френель получил премию. Его методы стали общепризнанными - методы зон и интегралов (возможен расчёт интенсивностей) Френеля. В 1816 году он узнал о проблемах в физике и оптике. Поставлен опыт о интерференции поляризованного света. Появилась теория света как поперечных волн, что было весьма труднопонимаемо по тем временам. Отсюда и появились теории эфира. По Френелю эфир состоит из частиц, упругость эфира постоянна, плотность перемена. Навье, Коши, Стокс тоже придерживались теории эфира. Модель Маккула - гироскопическая.

Исследования Фраунгофера.

Исследует спектр солнца, переоткрыл дифракционную решётку. Прожил 39 лет. С ним работал Ангстрем. Позже появились интерферометры.

Скорость света.

В 1849 году скорость света была измерена в земных условиях Физо. В 1850 году Фуко измерил скорость света в воде - она оказалась меньше скорости света в воздухе. Корпускулярную теорию похоронили до поры. В 1851 году Физо перемерил скорость света в воде с помощью интерферометра.

Электромагнетизм.

1803 год - профессор Петров медико-хирургической академии построил большую батарейку и наблюдал дугу. Дери наблюдал её в 1812 году - опубликовали оба. В 1819 году Эрстед на одной из лекций для обычных студентов открыл связь между электричеством и магнетизмом (магнитная стрелка и ток). 1826 год - закон Савара - Лапласа, законы Ома, Ампера. В 40х годах эти законы обобщил и изложил человеческим языком Кирхгоф. 1831 год - Фарадей открыл закон электромагнитной индукции. Надобно сказать, у Фарадея исследования тщательно задокументированы. В 1843 году Джоуль открыл закон Джоуля - Ленца. Ленц пришёл к выводу о направлении индукционного тока - правило Ленца. Вебер придумал построение теории электричества, в которую был включён магнетизм. С позиции дальнодействия - при помощи движущихся зарядов, до Лоренца. Фарадей ввёл представление об электромагнитном поле, силовых линиях, открыл в 1845 году явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле.

Открытие закона сохранения и превращения энергии.

Первая половина 19 века, 40е года.

Стало ясно, что магнетизм и электричество взаимосвязаны - Ампер говорил об изгнании магнитной жидкости. Изгнана цветовая жидкость - вместо неё колебания среды. Однако непонятно, как связаны работа и теплота и откуда тепловая жидкость берётся.

1. Превращение работы в тепло. Наиболее характерно проявилось в исследованиях Румпфорда. Он производил стволы для пушек. Жерла высверливались - тепла много. Стружек и водяного пара тоже. С точки зрения теплорода это необъяснимо, то есть работа превращалась в тепло. Деви проводил опыт: брал колокол, откачивал воздух и тёр два кусочка льда при помощи манипуляторов - появлялась вода. Механики считали, что понятие о работе несерьёзно, ибо прикладное. Лазель Карно в 1803 году ввёл определение работы согласно современному представлению. Доказал теорему Карно: чтобы движение передавалось как можно более эффективно, нельзя чтобы оно передавалось скачками.

2. Превращение теплоты в работу.

К тому времени эффективность паровых машин не рассматривалась. Другой Карно решил рассмотреть наиболее эффективные способы построения паровых машин и опубликовал в 1824 году книгу - "О движущей силе огня...". Сади Карно предложил цикл Карно, исходя из теории теплорода, да ещё и сохраняющегося. Машина работает по принципу теплородной мельницы. Предложил два двигателя, включённых друг навстречу другу и предложил идею о неосуществимости вечного двигателя первого рода. У Карно при температуре холодильника 0 градусов и нагревателя t градусов КПД = Ct (С позже стали называть функцией Карно).

Закон сохранения и превращения энергии открыли Майер (первый), Джоуль и Гельмгольц. Каждый добавлял что-то своё.

Майер - врач, учился в Германии, лечил в Париже, зарабатывал в плаваньях. По возвращении на собственные средства занимался наукой. В 1841 году попытался опубликовать свои результаты в даже ныне известном журнале. Её не опубликовали из-за тучи ошибочных заявлений наряду с небольшим числом правильным. Но переход работы в энергию был. Майер отправил статью в 1842 году в другой журнал, медицинский. В начале 50х из-за травли Майер попытался покончить с собой, но в результате умер в 70х. В 51м году он опубликовал статью о случайном открытии этого закона - при кровопускании: 1) увидел у пациента венозную кровь цвета артериальной 2) теория Лавуазье о животной энергии.

Джоуль, пивовар, английский академик (1850). Пытался экспериментально определить механический эквивалент теплоты. В 1847 году опубликовал закон сохранения энергии.

Характеристики

Список файлов лекций