Vis viva

Na história da ciência , a vis viva ( força viva em latim) é um conceito obsoleto pelo qual se expressa matematicamente pela primeira vez o que será conhecido como a lei da conservação da energia . Pode ser visto como um tipo de energia cinética ou energia relacionada ao movimento dos objetos.

Proposta por Gottfried Wilhelm Leibniz , a teoria competia com o princípio de conservação da quantidade de movimento promovido por René Descartes e Isaac Newton . As duas teorias são agora consideradas complementares e a noção de força viva é integrada ao significado moderno de energia . Na ciência moderna, apenas o nome da equação da força viva da mecânica celeste lembra a existência dessa controvérsia secular.

Descrição

Foi Gottfried Wilhelm Leibniz quem propôs a primeira formulação matemática de uma lei de conservação da energia entre 1676 e 1689. Leibniz percebeu que em muitos sistemas mecânicos (contendo várias massas m i de velocidade v i ) a quantidade era conservada. ${\ displaystyle \ sum _ {i} m_ {i} v_ {i} ^ {2}}$

Ele chamou essa grandeza de vis viva ou a força viva do sistema. No entanto, muitos físicos consideraram, seguindo Descartes e Newton, que era a magnitude a força viva retida. Isso deu origem a uma polêmica viva a partir de 1686 entre Leibniz e os cartesianos, como Malebranche . Leibniz forneceu argumentos baseados na força decisivos em dois artigos em particular; o primeiro é de 1686; na segunda, Leibniz também substituiu a lei de conservação do momento puramente numérico dos cartesianos por uma lei de conservação do momento vetorial. ${\ displaystyle ~ \ sum _ {i} m_ {i} \ mathbf {v} _ {i}}$

Em 1743, d'Alembert chamou a questão de "disputa de palavras" e alguns concluíram no final da polêmica: "Se considerarmos o tempo , a eficiência de um corpo em movimento varia devido à sua velocidade . Um corpo lançado verticalmente para cima com o dobro da velocidade aumenta o dobro do comprimento. Se considerarmos a distância , a eficiência varia em função do quadrado da velocidade. Um corpo jogado verticalmente para cima com velocidade dupla sobe quatro vezes mais alto. " . A controvérsia não terminou, entretanto, e muitos físicos continuaram a abordar o problema depois de d'Alembert.

Foram principalmente engenheiros como John Smeaton , Peter Ewart , Karl Hotzmann , Gustave-Adolphe Hirn ou Marc Séguin que objetaram que a única conservação do momentum não conduzia aos resultados esperados e que fizeram os primeiros usos do princípio formulado por Leibniz. . Esse princípio também foi defendido pelo químico William Hyde Wollaston .

Cientistas proeminentes como John Playfair foram rápidos em perceber que a força viva não era exatamente conservada. É agora óbvio por causa da análise moderna devido aos termodinâmica , mas o XVIII th e XIX th séculos, o destino da energia perdida ainda era desconhecido. Aos poucos, surgiu a ideia de que o calor gerado pelo movimento era outra forma de força vital. Em 1783, Antoine Lavoisier e Pierre-Simon de Laplace apresentaram duas teorias concorrentes: a do vis viva e a do calórico . Em 1798, de Rumford observações de geração de calor durante o chato de armas reforçado o princípio de transformar força viva em calor. A vis viva passou a ser chamada de energia , após o termo ter sido usado pela primeira vez por Thomas Young em 1807.

Redefinir o viva em viva foi o resultado do trabalho Gaspard-Gustave de Coriolis e Jean-Victor Poncelet durante o período 1819-1839. O primeiro chamava a magnitude de quantidade de trabalho e o segundo chamava de trabalho mecânico , e ambos a usavam em cálculos de engenharia. No entanto, o coeficiente já aparece em um texto de Daniel Bernoulli publicado em 1741. ${\ displaystyle {\ frac {1} {2}} \ sum _ {i} m_ {i} v_ {i} ^ {2}}$ ${\ frac 12}$

Bibliografia

Bibliografia geral

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Fabien Chareix, “A descoberta das leis de choque por Christiaan Huygens” , em Revue d'histoire des sciences , t. 56 , n o 1, 2003 p. 15-58 DOI : 10.3406 / rhs.2003.2171
Pierre Costabel , "A questão das forças vivas", em Cahiers d'histoire et de la philosophie des sciences , vol. 8, 1983, pág. 1-170
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Thomas L. Hankins, "Tentativas do século dezoito para resolver a controvérsia vis viva ", em Ísis , vol. 56, n o 3, 1965
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[Laudan 1968] LL Laudan , “A controvérsia vis viva ; a post mortem ” , in Isis , n o 2, vol. 59, 1968, pág. 131-143 - D'Alembert pôs fim à polêmica vis viva ?
Henri Poincaré , "Nota sobre os princípios da mecânica em Descartes e em Leibnitz"

História da briga

Jean-Étienne Montucla , História da matemática , t. 3 , pág. 629
Alexandre Savérien , “Força” , no Dicionário Universal de Matemática e Física , t. 1 , 1753, pág. 409 - Até 1753

Cientistas que trabalharam no vis viva

Cientista	Exemplo de contribuição	Datado
100 Jacques d'Allonville de Louville	A questão das forças vivas	1721, 1728
120 George Atwood	Tratado sobre o movimento retilíneo e rotação dos corpos	1784
140 Jean Bernoulli	" Observações sobre o princípio da conservação das forças vivas tomadas em um sentido geral "	1748
160 Ruđer Josip Bošković	De viribus vivis	1747
180 Lazare Carnot	Teste de máquinas em geral , Fundamentos de equilíbrio e movimento	1797, 1803
200 Sadi Carnot	Reflexões sobre a força motriz do fogo e sobre as máquinas adequadas para desenvolver esse poder	1824
220 Emilie du Châtelet	Resposta [...] à carta que M. de Mairan [...] escreveu a ele [...] sobre a questão das forças vivas	1741 (b)
240 Gabriel Cramer	Carta para James Jurin deJaneiro de 1729	1729
260 Jean Le Rond d'Alembert	"Uma disputa de palavras"	1743
280 John Theophilus Desaguliers	Um curso de filosofia experimental , vol. 2	1744
300 René Descartes	Os Princípios de Filosofia , II, 36	1644
320 Jean-Jacques Dortous de Mairan	Dissertação sobre a estimativa e medição das forças motrizes dos corpos.	1741 (a)
340 Leonhard Euler	“ Sobre a força da percussão e sua verdadeira medida ”	1745
360 \| Peter Ewart	"Sobre a medida da força móvel"	1813
380 Gravesande de Willem Jacob	" Notas sobre a força dos corpos em movimento e sobre o choque "	1729
400 James prescott joule	"Na matéria, força viva e calor"	1847
420 James Jurin	Artigos nas transações filosóficas da Royal Society	1744, 1746
440 Immanuel Kant	"Drittes Hauptstück, welches eine neue Schätzung der lebendigen Kräfte als das wahre Kräftenmaß der Natur darlegt"	1747
460 Gottfried Wilhelm Leibniz	(Veja o artigo)	1686, 1691, 1695
480 Colin Maclaurin	Um relato das descobertas filosóficas de Sir Isaac Newton	1775
500 Denis Papin	" Mechanicorum de viribus motricibus sententia, asserta adversus Cl. GG Leibnitii objectiones "	1691
520 Jacopo Riccati	"Scientiae dynamicae elementa"	1722
540 John Smeaton	" Um exame experimental da quantidade e proporção de força mecânica necessária a ser empregada para dar diferentes graus de velocidade a corpos pesados a partir de um estado de repouso "	1786
560 William Hyde Wollaston	Na força da percussão	1805

Notas e referências

Ver: Emmanuel Kant, Pensieri sulla vera valutazione delle forze vive , ed. isto. por Stefano Veneroni, Milan-Udine, Mimésis, 2019, 4 vol., 1.567 p.
" Brevis demonstratio erroris memorabilis Cartesii e aliorum circa quam secundum legem naturalem volunt a Deo sempre eandem quantitatem conservari motus, e qua in re mechanica abutuntur " ("Breve demonstração de erro memorável Descartes e outros sobre a lei natural de acordo com a qual eles querem o mesmo momento a ser sempre preservado por Deus [e] de quem eles abusam mesmo na mecânica ”), em Leibnizens mathematische Schriften , vol. 4, pág. 117-119 .
"Illustratio ulterior objectionis contra cartesianam naturae legem, novaeque in ejus locum regulae propositae" ("Outra ilustração da objeção contra a lei cartesiana da natureza, e da nova regra proposta para substituí-la"), em Leibnizens mathematische Schriften , vol. 4, pág. 123-128 .
Marc Parmentier , Leibniz, o nascimento do cálculo diferencial: 26 artigos de Acta Eruditorum, Vrin, 1989, p. 154-160 .
cotação do Tratado de Dynamics , Paris, David, 1743, p. xxi .
(in) Florian Cajori, A History of Physics in elementary icts branches, Including the Evolution of Physical laboratories , 1899, p. 52 . Itálico é de Cajori.
Laudan 1968 .
(La) Daniel Bernoulli, “ De legibus quibusdam mechanicis quas natura constanter afetat… ” , Commentarii Academiae scientiarum imperialis Petropolitanae , vol. 8 (ad ano 1736),1741, p. 99-127 ( ler online ).
Em History of the Royal Academy of Sciences and Belles Letters of Berlin , vol. 4, 1750, pág. 356 . Ver também a correspondência com Leibniz: Montucla , p. 631 .
Sur les forces vives , Roma, 1745.
Pierre Costabel , " De viribus vivis de R. Boscovich ou De la virtue des querelles de mots", em Archives internationales d'histoire des sciences , vol. 14, 1961, pág. 3-12 .
Ruđer Bošković, “[N] ihil inde posse deduci pro viribus vivis” ( “Não podemos, portanto, deduzir nada a favor das forças vivas” ): Theoria philosophiae naturalis , 1763, p. 137 , resumo marginal .
Charles C. Gillispie e Adolf P. Youschkevitch, estudioso de Lazare Carnot e sua contribuição para a teoria do infinito matemático , Paris, Vrin, 1979, 324 p. ( ISBN 2711602745 e 9782711602742 ) Extratos online .
Gauthier-Villars, 1824, 102 p. .
Sadi Carnot chama a força viva (a vis viva ) de "força motriz" : "da força viva ou, o que dá no mesmo, força motriz" ; Reflexões sobre a força motriz , p. 94 .
Ver: (en) Ruth Hagengruber, “Emilie [sic] du Châtelet entre Leibniz e Newton: A transformação da metafísica”, em Ruth Hagengruber (dir.), Emilie du Châtelet entre Leibniz e Newton , Springer, p. 1-59 ( ISBN 978-94-007-2074-9 e 978-94-007-2093-0 ) .
A letra Mairan é 1741.
(em) Andrea Rusnock, Correspondência de James Jurin, de 1684 a 1750 , Rodopi al. "Clio Medica Series", 1996, p. 41 ( ISBN 9042000473 e 9789042000476 ) .
Sobre esta expressão, podemos ler: Françoise Balibar , "As palavras e letras da física" em Dominique Rousseau (ed.) E Michel Morvan (ed.), Le temps des savoirs , n o 1, ( A denominação ), Paris , Odile Jacob, 2000, p. 94 : “[A] polêmica gira em torno da questão de se a força motriz (vis motrix) , que se supõe que deve ser conservada, é o momento (definido como o produto da massa pela velocidade) ou o que Leibniz chama de vis viva , produto de massa pelo quadrado da velocidade. O que alguns (D'Alembert, por exemplo) descreveram como uma disputa de palavras é na verdade uma disputa de invariantes - ou mesmo de medidas, como a literatura da época indica claramente quando a questão de como medir a força está no centro das discussões. “ Lembre-se do subtítulo do livro de P. Costabel citado nestas notas: “ De debaixo das brigas de palavras ” .
“[...] Deus [...] que agora preserva no universo com sua ajuda ordinária, tanto movimento e descanso quanto há para criá-lo. "
Em History of the Royal Academy of Sciences and Belles-Lettres of Berlin , 1745, p. 21 .
(em) Memórias da Sociedade Literária e Filosófica de Manchester , 2 série E , vol. 2, pág. 105–258 .
Pierre Costabel , "s 'Gravesande e as forças da vida", in Mélanges Alexandre Koyré , vol. I, 1961, pág. 117 .
Em Jean-Nicolas-Sébastien Allamand (dir.), Philosophical and Mathematical Works of MGJ's Gravesande , 1774, p. 251 .
Data de publicação no The Hague Literary Journal , vol. 13, pág. 196 .
EA Davis (ed.), Ciência na fatura: Desenvolvimento científico como papéis históricos crônicos na revista Philosophical, vol. 1, pág. 275 .
Um artigo de Phil. Trans. , 1740, 41 , p. 607-610 é intitulado "Um breve relato do nono e último ensaio do Dr. Jurin, vi driving " ("Breve relato do nono e último ensaio de D r Jurin sobre a força motriz").
“Uma carta de James Jurin, MD, FRS & Coll. Med. Lond. para Martin Folkes, Esq; Presidente da Royal Society, a respeito da ação das fontes ” , in Fl. Trans. , 1744, vol. 43, pág. 46-71 DOI : 10.1098 / rstl.1744.0015 .
“Um inquérito sobre a medida da força dos corpos em movimento: com a proposta de um experimentum crucis, para decidir a polêmica a respeito” , in Fl. Trans. , 1744, vol. 43, pág. 423-440 DOI : 10.1098 / rstl.1744.00861745 .
"Principia dynamica, sive Principia mechanices metaphysica" , em Phil. Trans. , 1746, vol. 44, pág. 103-124 DOI : 10.1098 / rstl.1746.0025 .
"Terceiro artigo, que apresenta uma nova estimativa das forças vivas como uma verdadeira medida de força." "
Data do artigo Brevis demonstratio .
"De legibus naturae et vera aestimatione virium motricium", em Acta eruditorum (en) , 1691, p. 439-447 .
"Specimen dynamicum", em Acta eruditorum , 1695.
on-line, a 3 ª ed. . Publicação fornecida por Patrick Murdoch .
Ernst Gerland (ed.), Leibnizens und Huygens 'Briefwechsel mit Papin , 1881, p. 75 .
In Acta eruditorum , 1691. A resposta de Leibniz encontra-se no mesmo volume: “De legibus natura et vera a [e] stimatione virium motricium, contra cartesianos. Responsio ad rationes a Domino P [apino] mense januarii proxima em Actis hisce p. 6 propositae ”.
Ver em particular Opere del Conte Jacopo Riccati nobile Trevigiano , t. 3 , 1764, pág. 177 : “Cujuscumque igitur corporis vis viva proporcionalis est massae ductae in quadratum velocitatis, quod est principium dynamicum Leibnitianum. "
Opere del conto Jacopo Riccati nobile Trevigiano , t. 3 , 1764, pág. 163 , nota.
Ver Jennifer Karns Alexander, "Static and dynamicfficiency: The waterwheels of Smeaton and the Franklin institute", em O mantra da eficiência: From waterwheel to social control , JHU Press, 2008, p. 15 ( ISBN 0801886937 e 9780801886935 ) . Trechos online , livros do Google .
Em Phil. Trans. , vol. 66 (1776), p. 450-475 .
Data da leitura na Royal Society.

Veja também

links externos

(in) George E. Smith , "A Vis Viva Disputa: A Controvérsia no alvorecer do Dynamics" , Physics Today 59 (Outubro de 2006) n o 10 p. 31-36 . Veja também a errata
( fr ) Mary Terrall , Vis viva revisitada , Hist. Sci. , xlii , 2004