ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Краткие сведения из истории из "Механика " Появлению в физике понятий работа , энергия и закон сохранения энергии предшествовал долгий период накопления человеком знаний о природе, о мире, о законах, которым подчиняются все явления во Вселенной. [c.257] Как было уже сказано, золотым правилом механики в виде что выигрываешь в силе, то проигрываешь в расстоянии пользовались еще древние греки. Но впервые это правило много веков спустя использовал Галилей для решения ряда механических задач. Невозможность создания вечного двигателя была ясна многим ученым еш,е в XV—XVI вв., но впервые утвердил и использовал ее Стевин при расчете равновесия тел на наклонной плоскости. [c.258] Весь этот период до XVIII в. является очень сложной, романтической эпохой подготовки, отыскания и открытия точной формулировки закона сохранения энергии эпохой, когда нужнЪ было очень старательно иногда маскировать и защищать открытия науки от догматов и посягательств церкви. Эта история вполне соответствует историям и духу романов плаща и шпаги, которые были характерны для той эпохи. [c.258] В конце XVIII в. были установлены два фундаментальных (как тогда считали) принципа — теорема о живых силах и принцип невозможности вечного двигателя . Эти принципы выражали собой только два частных случая действия закона сохранения энергии. [c.258] Понадобилось еще более шестидесяти лет XIX в., чтобы ученые поняли, что эти принципы — два выражения одного и того же всеобщего закона природы закона сохранения энергии. Понимание этого в то время не пришло бы, если бы жизнь и производственная деятельность людей не потребовали от ученых ответа на вопросы Как получать из тепла механическую работу Как рассчитывать, паровые машины, шахтные насосы Как вообще превращать тепло и электричество в работу, полезную для человека И в это же время перед учеными особенно остро начал вставать вопрос о всеобщей взаимосвязи всех явлений природы. [c.258] Понятие о работе развивалось вначале в рамках технической механики и инженерного дела. Так, в XVIII в. для оценки работоспособности водоподъемных машин принимают то количество воды, которое поднимает машина на определенную высоту за час. Например, в русском руководстве по горному делу, которое было издано в 1760 г., дается такая характеристика -водоподъемной паровой машины Когда оная машина исправно учреждена, то каждый час вышиною на сорок сажень пятьсот восемьдесят ведер воды поднимает . [c.258] В 1774 г. русский ученый Семен Котельников в своем курсе ме- ханики использует для оценки действия силы произведение силы на расстояние. Он пишет Действие силы равно тягости, умноженной на перейденный ею путь. Действие машины состоит в произведенном количестве движения. А оное количество движения равно тягости, помноженной на путь, ею перейденный. Следовательно, и действие силы равно тягости, помноженной на перейденный ею путь . [c.258] Само слово работа было введено в физику только через тридцать лет, в 1826 г. французским математиком и механиком Жаном Понселе и затем в 1829 г. французским инженером Гюставом Корио-лисом. [c.259] С первых лет XVII в. начался в физике спор о том, что принимать за меру движения, от чего и как зависят запасы движения у тел. Начало спору положила одна из работ знаменитого французского философа, математика и физика Рене Декарта (1596—1650). В этой работе Декарт впервые сформулировал закон сохранения движения и принял за меру движения то, что мы сейчас называем количеством движения (или импульсом) тела. Но Декарт не учитывал векторного характера этой величины и совершил ряд ошибок. [c.259] В 1686 г. крупнейший немецкий математик, физик и философ Готфрид Лейбниц в статье Краткое доказательство примечательной ошибки Декарта и других опровергает закон Декарта. Он дает свой закон — закон живых сил. С этой работы Лейбница и начинается история понятия кинетической энергии. Лейбниц понимал под живой силой величину mv , т. е. удвоенную кинетическую энергию тела. Сам термин кинетическая энергия появился только в начале XIX в. в работе английского ученого Томаса Юнга. Юнг под словом энергия понимал уже способность тела производить работу вследствие приобретенной скорости . [c.259] Понятие потенциальной энергии впервые было дано в девяностых годах XVIII в. в работах французского инженера и математика Лазаря Карно и вошло во всеобщее употребление только в середине XiX в. благодаря трудам английского ученого Ранкина. [c.259] В упомянутой работе Лейбница впервые в своеобразной форме прозвучало научное содержание закона сохранения энергии. Правда, для очень частного случая, когда механическое движение не превращается в другие формы движения материи. [c.259] Однако настоящая научная история закона сохранения энергии в том виде, как мы его понимаем сегодня, начинается с великого ученого, первого русского академика М. В. Ломоносова (1711— 1765). [c.259] В своем письме к петербургскому академику Эйлеру в 1748 г. Ломоносов писал Если встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого... Тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому . [c.259] НОСОВ намного опередил всех других ученых. Понадобилось еще сто лет для того, чтобы формулировка, найденная М. В. Ломоносовым, получила всеобщее признание, чтобы закон сохранения и превращения энергии был признан как общий закон природы, действию которого подчиняется не только неживая, но и живая природа. [c.260] В 1841 г. немецкий врач и физиолог Роберт Майер, занимаясь медицинскими исследованиями, пришел к убеждению о неразрушимости различных движений и о их способности превращаться друг в друга. В 1842 г. он опубликовал свои Замечания о силах неживой природы , в которых рассмотрел превращения механической энергии в тепловую и высказал утверждение о существовании механического эквивалента теплоты. В августе 1843 г. английский физик Джеймс Джоуль напечатал работу О теплоте, выделяемой металлическим проводником электричества , в которой дал описание своих опытов и высказал мысль о существовании связи между тепловой, химической и электрической энергиями. [c.260] Ленц открыл закон, связывающий количество тепла, выделяющегося в проводнике, с силой тока. И, наконец, в 1847 г. вышла знаменитая работа О сохранении силы молодого немецкого врача и естествоиспытателя Германа Гельмгольца, в которой уже полностью обосновывается и утверждается сохранение энергии как всеобщий закон природы. [c.260] Окончательное установление закона сохранения энергии было революционным шагом в науке. Этот закон воедино связал все физические явления, показал во всем величии единство природы. [c.260] Уже в XX в. нашла подтверждение еще одна гениальная догадка Ломоносова, о взаимосвязи законов сохранения массы и энергии. В 1905 г. Эйнштейн в своей теории относительности показал, что инертные свойства тел зависят от полного запаса энергии, содержащейся в этих телах. Он нашел, что инертная масса тела т и энергия Е всех видов, запасенная в этом теле, связаны простым соотношением т=Е/с , где с — скорость света. [c.260] Нами полностью закончено рассмотрение задачи о поступательном движении твердых тел. Теперь можно обратиться к решению задачи о вращательном движении твердых тел. [c.261] Вернуться к основной статье