Опыт Торричелли
- 1 year ago
- 0
- 0
Эванджели́ста Торриче́лли ( итал. Evangelista Torricelli ; 15 октября 1608 , Рим — 25 октября 1647 , Флоренция ) — итальянский математик и физик , ученик Галилея . Известен как автор концепции атмосферного давления и продолжатель дела Галилея в области разработки новой механики .
Родился в Риме 15 октября 1608 года . Посещал школу иезуитов, сначала в Фаэнце, а затем в Риме, где в 1627 году начал изучать математику под руководством Бенедетто Кастелли , друга и ученика Галилео Галилея . Под впечатлением трудов Галилея о движении написал собственное сочинение на ту же тему под названием «Трактат о движении» ( итал. Trattato del moto , 1640 ). Торричелли препроводил своё сочинение Галилею, и последний, тогда уже слепой , пригласил его для сотрудничества при обработке своего последнего сочинения «Беседы о механике».
В 1641 году Торричелли окончательно переехал к Галилею в Арчетри , где стал учеником и секретарем Галилея, а после смерти Галилея ( 1642 ) — его преемником на кафедре математики и философии Флорентийского университета .
В 1644 году развил теорию атмосферного давления, доказал возможность получения так называемой « торричеллиевой пустоты » и изобрёл ртутный барометр .
Торричелли умер от лихорадки (скорее всего, от брюшного тифа) во Флоренции 25 октября 1647 года , через 10 дней после своего 39-летия, и был похоронен в базилике Сан-Лоренцо. Он оставил всё свое имущество своему приёмному сыну Алессандро.
Через шестьдесят восемь лет после смерти Торричелли его гений все еще вызывал восхищение современников, о чем свидетельствует анаграмма под фронтисписом работы «Lezioni accademiche d'Evangelista Torricelli», опубликованной в 1715 году: «En virescit Galileus alter», что означает «Здесь расцветает другой Галилей».
В честь учёного названы:
Работы Торричелли внесли весомый вклад в математику , механику , гидравлику , оптику , баллистику .
В математике Торричелли развил « метод неделимых ». Он применил его (хотя несколько позже Роберваля ) для квадратуры циклоиды , а также для решения задач на проведение касательных . Вслед за Декартом он нашёл длину дуги логарифмической спирали . Обобщил правило квадратуры параболы на случай произвольного рационального показателя степени. При исследовании семейства парабол открыл понятие огибающей .
Точка Торричелли — это точка в плоскости треугольника, сумма расстояний от которой до вершин треугольника имеет наименьшее значение.
Вопрос о нахождении такой точки имеет давнюю историю. Им интересовались крупнейшие ученые эпохи Возрождения — Вивиани, Кавальери и др. Задача Торричелли об отыскании точки, сумма расстояний от которой до трёх данных точек минимальна, имеет большое применение в решении различных технико-экономических задачах. Например, рассмотрим такую задачу: в местах добываются некоторые материалы, потребляемые на центральной станции . Где следует построить , чтобы стоимость доставки грузов из в пункт была наименьшей? Ответ: — точка Торричелли для треугольника с вершинами .
В основном труде по механике «О движении свободно падающих и брошенных тяжёлых тел» ( 1641 ) Торричелли развил идеи Галилея о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести , решил ряд задач баллистики . Использовал кинематические представления, в частности, принцип сложения движений, причём в понимании движения по инерции продвинулся дальше Галилея.
До середины
XVII века
считалось непререкаемым утверждение древнегреческого учёного
Аристотеля
о том, что вода поднимается за поршнем насоса потому, что «природа не терпит пустоты». Однако при сооружении фонтанов во Флоренции обнаружилось, что засасываемая насосами вода не желает подниматься выше 34
футов
. Недоумевающие строители обратились за помощью к престарелому Галилею, который сострил, что, вероятно, природа перестает бояться пустоты на высоте более 34 футов, но все же предложил разобраться в этом своим ученикам — Торричелли и
Вивиани
. Трудно сказать, кто первым догадался, что высота поднятия жидкости за поршнем насоса должна быть тем меньше, чем больше её
плотность
. Так как ртуть в 13 раз плотнее воды, то высота её поднятия за поршнем будет во столько же раз меньше. Тем самым опыт получил возможность «перейти» со стройплощадки в лабораторию и был проведен Вивиани по инициативе Торричелли. Осмысливая результаты эксперимента, Торричелли в 1643 году сделал два вывода: пространство над ртутью в трубке пусто (позже его назовут «торричеллиевой пустотой»), а ртуть не выливается из трубки обратно в сосуд потому, что атмосферный воздух давит на поверхность ртути в сосуде. Из этого следовало, что воздух имеет вес. Это утверждение казалось настолько невероятным, что не сразу было принято учёными того времени.
В 1641 году Торричелли сформулировал закон вытекания жидкости из отверстий в стенке открытого сосуда и вывел формулу для определения скорости вытекания ( формула Торричелли ). Фактически это исследование заложило основу теоретического фундамента гидравлики , построение которого сто лет спустя завершил Даниил Бернулли .
В своём сочинении «Opera geometrica» (Флоренция, 1644 ) Торричелли излагает также свои открытия и изобретения, среди которых самое важное место занимает изобретение ртутного барометра . Простые микроскопы , которые изготовлял Торричелли, были весьма совершенны; он умел также изготовлять большие чечевицеобразные линзы для телескопов . Усовершенствовал артиллерийский угломер.
Кроме изготовления зрительных труб и телескопов, занимался конструированием простых микроскопов, состоящих всего из одной крошечной линзы, которую он получал из капли стекла (расплавляя над пламенем свечи стеклянную палочку). Именно такие микроскопы получили затем широкое распространение.