George Stokes

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
George Gabriel Stokes

George Gabriel Stokes ( Skreen , 13 august 1819 - Cambridge , 1 februarie 1903 ) a fost un matematician și fizician irlandez .

Profesor al Universității din Cambridge , a adus contribuții importante la dinamica fluidelor (de exemplu la ecuațiile Stokes și la ecuațiile Navier-Stokes ), la optică și la fizica matematică (amintiți-vă teorema rotorului , numită și teorema lui Stokes ). A fost numit baronet pentru merite științifice și a fost secretar și mai târziu președinte al Societății Regale .

Biografie

George Stokes a fost fiul cel mic al pastorului Gabriel Stokes, rector al Skreen, județul Sligo , Irlanda , unde s-a născut și a crescut într-o familie protestantă evanghelică . După ce și-a susținut studiile la Skreen, Dublin și Bristol , a intrat la Pembroke College din Cambridge în 1837, unde patru ani mai târziu, a absolvit și a obținut o bursă. [1] S- a căsătorit în 1857 cu fiica astronomului John Thomas Romney Robinson . În conformitate cu statutele colegiului, din cauza căsătoriei a trebuit să demisioneze din funcție, dar a fost reales după doisprezece ani, datorită noilor legi. Și-a ocupat funcția în fundație până în 1902, când cu o zi înainte de 83 de ani, a fost ales la președinție. Nu a deținut acest rol mult timp, deoarece a murit la Cambridge pe 1 februarie al anului următor și a fost înmormântat în cimitirul Mill Road.

Carieră

În 1849, Stokes a fost numit profesor Lucasian de matematică la Cambridge. La 1 iunie 1899 , aniversarea jubileului numirii sale a fost sărbătorită cu o ceremonie la care au participat numeroși reprezentanți ai universităților europene și americane. Rectorul universității i-a acordat lui Stokes o medalie de aur comemorativă, iar busturile de marmură Stokes realizate de Hamo Thornycroft au fost oferite oficial colegiului Pembroke și universității de Lord Kelvin . Sir George Stokes, care a fost numit baronet în 1889, a continuat să lucreze la universitatea sa reprezentând-o în parlament din 1887 până în 1892 ca membru al circumscripției Universității din Cambridge . Pentru o fracțiune din această perioadă (1885-1890) a fost și președinte al Societății Regale, din care fusese unul dintre secretari din 1854. De vreme ce era și profesor Lucasian la acea vreme, Stokes a fost primul care a deținut toate trei posturi în același timp; Isaac Newton a avut și el aceste poziții, dar nu în același timp.

Stokes a fost cel mai mare dintre trio-ul oamenilor de știință, alături de James Clerk Maxwell și Lord Kelvin , care au contribuit substanțial la faima școlii Cambridge de fizică matematică la mijlocul secolului al XIX-lea . Producția științifică a lui Stokes a început în jurul anului 1840 și, din acel an, numărul lucrărilor sale a fost inferior doar strălucirii calității lor. Catalogul de reviste științifice al Societății Regale publică titlurile a peste o sută de memorii pe care le-a publicat după 1883. Unele dintre acestea sunt doar adnotări scurte, altele sunt discuții scurte sau propoziții corective, dar majoritatea sunt tratate lungi și elaborate.

Contribuții la știință

Lucrarea sa științifică a fost caracterizată atât prin claritate și finalitate, cât și prin faptul că s-a confruntat cu probleme care anterior erau considerate nu foarte adaptabile la analiza matematică; în multe cazuri el a dat soluții care fixau o dată pentru totdeauna unele reguli fundamentale. Acest fapt poate fi atribuit extraordinarei sale abilități matematice, combinată cu abilitatea experimentală. De când a construit niște aparate fizice simple în camerele sale de la Pembroke College în 1840, calculele și experimentele matematice au mers mână în mână, ajutându-se și controlându-se reciproc. Scopul lucrării sale a acoperit o gamă largă de investigații fizice, dar după cum își amintește Marie Alfred Cornu în prelegerea Rede din 1899, cea mai mare parte a fost dedicată valurilor și transformărilor pe care le suferă în timp ce trec prin diferite mijloace.

Dinamica fluidelor

Primele publicații ale lui Stokes, efectuate în 1842 și 1843, se refereau la mișcarea fluidelor lente incompresibile și la unele cazuri particulare ale mișcării unui fluid. Acestea au fost urmate în 1845 de un tratat despre fricțiunea fluidelor în mișcare și unul despre echilibrul și mișcarea solidelor elastice; în 1850 a publicat lucrări suplimentare despre efectele produse de fricțiunea internă a fluidelor asupra mișcării pendulelor . De asemenea, el a adus contribuții notabile la teoria sunetului , în special o discuție despre efectul vântului asupra intensității unui sunet și o teorie a modului în care această intensitate este afectată de natura fluidului în care este produs. Aceste cercetări au făcut progrese semnificative în dinamica fluidelor și au oferit o cheie pentru a explica nu numai multe fenomene naturale, cum ar fi plutirea norilor în aer și încetarea valurilor și valurilor în apă, dar au oferit și soluții. Pentru probleme practice, precum curgerea apei în râuri și canale sau învelișuri pentru rezistența corpurilor.

Flux glisant

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Legea lui Stokes .
Deformarea debitului datorată unui obstacol sferic: linii de forță și forțe.

Munca sa privind fluidele în mișcare și vâscozitatea l-au determinat să calculeze viteza limită a unei sfere care cade într-un mediu vâscos. Legea corespunzătoare este acum cunoscută sub numele de legea lui Stokes . De asemenea, el a obținut o expresie pentru forța de frecare care acționează asupra obiectelor sferice cu un număr foarte mic de Reynolds .

Lucrarea sa de bază se referă la o sferă care cade într-un viscometru format dintr-un tub vertical de sticlă în care un fluid se află în mișcare staționară. O sferă a cărei suprafață și densitate sunt cunoscute este alunecată prin fluid. Dacă este aruncat corect, atinge viteza limită , care poate fi măsurată folosind timpul necesar sferei pentru a călători prin tub. Pentru fluidele opace care nu permit o viziune clară, pot fi folosiți senzori electronici. Cunoscând viteza limită, suprafața și densitatea sferei și densitatea fluidului, legea lui Stokes poate fi utilizată pentru a calcula vâscozitatea fluidului. În mod normal, se utilizează o serie de bile de oțel de diferite diametre pentru experimente, pentru a îmbunătăți precizia calculelor. În experimentele școlare, glicerina este utilizată ca fluid și această tehnică este utilizată în industrii pentru a controla vâscozitatea fluidelor utilizate în procesele de producție.

Aceeași teorie explică de ce picăturile mici de apă (sau cristalele de gheață ) pot rămâne suspendate în aer (precum norii) până când ajung la o dimensiune critică și încep să cadă ca ploaia , zăpada sau grindina . O utilizare similară a ecuației poate fi făcută pentru a studia particulele mici din apă sau alte fluide.

În sistemul CGS, unitatea de vâscozitate cinematică a fost numită „ Stokes ”, ca recunoaștere a muncii sale.

Ușoară

Probabil că cele mai cunoscute cercetări ale sale sunt cele referitoare la teoria undelor luminii . Lucrările sale de optică au început în perioada timpurie a carierei sale științifice. Primele sale publicații despre aberația luminii au fost în 1845 și 1846, urmate în 1848 de un articol despre unele benzi ale spectrului luminos .

În 1849 a publicat un articol substanțial despre teoria dinamică a principiului difracției , în care a arătat că planul de polarizare trebuie să fie perpendicular pe direcția de propagare. Doi ani mai târziu s-a ocupat și de masa de culori.

Fluorescenţă

Fluorit

În 1852, cu o celebră lucrare privind schimbarea lungimii de undă a luminii, el a descris fenomenul fluorescenței , observat pentru sticla cu fluorit și uraniu, materiale care aveau caracteristica de a transforma o radiație ultravioletă invizibilă într-o radiație vizibilă cu lungime de undă mai mare. . „Stokes shift”, magnitudinea care descrie această schimbare, a fost numită în onoarea sa. De asemenea, a fost prezentat un model mecanic care ilustrează principiul dinamic al explicației lui Stokes. Continuarea acestei „linii Stokes” a fost explicată prin procesul de împrăștiere Raman . În 1883, în timpul unui discurs la Royal Institution , Lord Kelvin a declarat că a auzit despre această tehnică deja de la Stokes cu câțiva ani mai devreme și că a sugerat în mod repetat (în zadar) să publice astfel de studii.

Polarizare

Cristal de calcit plasat pe o foaie cu câteva litere; birefringența este evidentă.

În același an, 1852, a apărut un articol despre compoziția și rezoluția fluxurilor de lumină polarizată din diferite surse, iar în 1853 o cercetare privind reflexia metalică arătată de unele elemente nemetalice. Cercetarea a avut ca scop evidențierea fenomenului de polarizare a radiațiilor electromagnetice . În jurul anului 1860 Stokes a fost angajat într-un studiu al intensității luminii reflectate sau transmise printr-o serie de plăci; mai mult, în 1862 a pregătit pentru Asociația Britanică un raport despre birirefrență , fenomen în care unele cristale prezintă indici de refracție diferiți de-a lungul axelor diferite. Probabil cel mai cunoscut cristal este spargul islandez , format din cristale transparente de calcit .

Articolul său despre spectrul luminii electrice a fost publicat în același an și a fost urmat de un raport privind spectrul de absorbție al sângelui .

Analize chimice

Identificarea corpurilor organice după proprietățile lor optice a avut originea în 1864; și mai târziu, în colaborare cu rev. William Vernon Harcourt, a studiat relația dintre compoziția chimică și proprietățile optice ale diferitelor ochelari , cu referire la condițiile de transparență și îmbunătățirea telescoapelor acromatice . Într-o lucrare ulterioară legată de construcția instrumentelor optice, Stokes s-a ocupat de limitările teoretice referitoare la deschiderea obiectivelor microscopului.

Alte locuri de muncă

Radiometru Crookes

Stokes s-a ocupat de diverse alte ramuri ale fizicii. Unul dintre articolele sale consideră conducerea căldurii în cristale (1851) și alte cercetări au fost efectuate folosind radiometrul Crookes . Ulterior a dezvoltat propria sa teorie cu raze X, în care a sugerat că undele ar putea călători transversal ca valuri solitare, nu ca trenuri obișnuite. Două articole lungi publicate în 1840 - unul despre atracție și teorema lui Clairaut , iar celălalt despre variația valorii accelerației gravitației pe suprafața pământului - merită, de asemenea, atenție, precum și scrierile sale matematice despre valorile critice a sumei de serii periodice (1847) și asupra calculului numeric al unei clase de integrale definite și serii infinite (1850) și ca discuție despre o ecuație diferențială legată de ruperea urmelor pe poduri (1849), o cercetare adusă lui atenție și transmisă Comisiei Regale „privind utilizarea fierului în structurile feroviare” după tragedia podului Dee din 1847.

Cercetări inedite

Cea mai mare parte a lucrărilor publicate de Stokes nu epuizează întreaga contribuție pe care a adus-o la științe. Multe dintre descoperirile sale nu au fost publicate sau cel mult au fost sugerate doar în prelegeri și seminarii. Un exemplu excelent este munca sa asupra teoriei spectroscopiei .

Lord Kelvin

În scrisoarea sa de introducere către Asociația Britanică din 1871, Lord Kelvin a declarat că el credea că aplicarea analizei prismei luminii la compoziția chimică solară și stelară nu ar fi fost niciodată posibilă dacă Stokes nu ar fi lucrat la ea la Universitatea Cambridge de ceva timp. cu mult înainte de vara anului 1852, ajungând la câteva concluzii teoretice și practice pe care le-a aflat de la Stokes la acea vreme și pe care le-a dezvăluit în lecturile sale publice din Glasgow .

Kirchoff

Din aceste scrieri, care conțin conceptele fizice pe care se bazează spectroscopia și modalitățile prin care este aplicabilă pentru identificarea substanțelor prezente în soare și stele, este clar că Stokes l-a anticipat pe Gustav Robert Kirchhoff cu aproximativ șapte sau opt ani aproximativ. Cu toate acestea, Stokes, într-o scrisoare publicată câțiva ani mai târziu, a anunțat că a comis o greșeală într-un pas crucial al procedurii, prin faptul că nu a luat în considerare emisia de lumină de anumite lungimi de undă, nu numai posibilă, ci necesară pentru absorbția luminii a aceeași lungime de undă. El a vorbit modest despre „fiecare parte a admirabilei descoperiri a lui Kirchhoff”, adăugând că unii dintre prietenii săi au fost prea generoși cu el în această discuție. Cu toate acestea, trebuie spus că oamenii de știință englezi nu au acceptat pe deplin această afirmație și încă îi atribuie lui Stokes meritul de a fi enunțat mai întâi principiile fundamentale ale spectroscopiei . Stokes a contribuit la avansarea fizicii și matematicii în diferite alte moduri. La scurt timp după ce a fost ales profesor Lucasiano a anunțat că face parte din misiunea sa să încerce să ajute fiecare membru al universității care a decis să întreprindă studii matematice, iar asistența sa a fost atât de constantă, încât studenții au fost dornici să se consulte cu el. au devenit colegi, pe teme legate de probleme fizice și matematice în care au avut dificultăți. În cei treizeci de ani în care a fost secretar al Societății Regale, a făcut multe lucruri pentru dezvoltarea științelor matematice și fizice, nu numai prin propriile sale cercetări, ci sugerând probleme sau subiecte de cercetare și încurajând cercetătorii să se dedice acestora, încurajându-i și ajutându-i continuu.

Contribuții la inginerie

„Podul Dee” după dezastru

Stokes a fost implicat în numeroase investigații privind accidentele feroviare, în special în cazul dezastrului Dee Bridge din mai 1847 și a servit ca membru al Comisiei Regale înființate pentru a judeca utilizarea fontei în structurile feroviare. De asemenea, a contribuit la calculul forțelor exercitate de mișcarea vehiculelor pe poduri. S-a stabilit că podul s-a prăbușit deoarece grinzile din fontă au fost folosite pentru a susține sarcinile trenurilor în mișcare: fonta devine fragilă atunci când este supusă tensiunilor sau coturilor și, prin urmare, s-a decis că multe alte poduri trebuiau demolate sau întărite.

Prăbușirea „podului Tay”

Stokes a apărut și ca martor în tragedia „podului Tay”, unde a dat dovadă a efectelor vântului asupra structurii. Secțiunea centrală a podului (cunoscută sub numele de High Girders) a fost complet distrusă într-o furtună la 28 decembrie 1879, în timp ce un convoi expres se afla în acea secțiune a podului și toți oamenii de la bord, peste 75, au pierit. Comisia de anchetă a ascultat mulți experți și a ajuns la concluzia că podul a fost prost proiectat, prost construit și prost întreținut.

Pentru aceasta și alte lucrări a fost numit membru al Comisiei Regale care s-a ocupat de efectul presiunii vântului asupra structurilor. Efectele unui vânt puternic asupra clădirilor mari au fost până acum neglijate, iar comisia a stabilit o serie de intervenții menite să îmbunătățească infrastructurile și să le facă rezistente la forța vântului, în special în timpul furtunilor.

Contribuții la creștinism

La nivelul religiei, Stokes a cultivat credințe și valori conservatoare. În 1886 a devenit președinte al Institutului Victoria, un institut creștin înființat în urma mișcărilor revoluționare din jurul anului 1860. În 1891 a susținut una dintre conferințele Gifford [2] la Edinburgh (conferințe ținute în universitățile scoțiene înființate pentru promovarea și diseminarea teologiei naturale).

Distincții și premii

George Stokes

Colecții de publicații

Scrierile fizice și matematice ale lui George Stokes au fost publicate într-o colecție cu cinci volume; primele trei (Cambridge, 1880, 1883, 1901) editate de el însuși, ultimele două (Cambridge, 1904, 1905) editate de Sir Joseph Larmor; de asemenea, a selectat și a reunit „Amintirile și corespondențele științifice ale lui Stokes” publicate la Cambridge în 1907.

Scrieri

Notă

  1. ^ [Stokes, George Gabriel în Venn, J. & JA, Alumni Cantabrigienses, Cambridge University Press, 10 vol., 1922-1958.]
  2. ^ Lucasian Chair.org , pe lucasianchair.org. Adus la 8 aprilie 2008 .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controllo di autorità VIAF ( EN ) 73899541 · ISNI ( EN ) 0000 0001 2139 4633 · LCCN ( EN ) n79086311 · GND ( DE ) 118755528 · BNF ( FR ) cb12193151c (data) · NLA ( EN ) 35774773 · BAV ( EN ) 495/325353 · CERL cnp00587618 · WorldCat Identities ( EN ) lccn-n79086311
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=George_Stokes&oldid=122469895 "