Vis viva (от латинского «жизненная сила») — исторический термин, используемый для описания величины, аналогичной кинетической энергии, в ранней формулировке принципа сохранения энергии .
Предложенная Готфридом Лейбницем в период 1676–1689 годов, теория была спорной, поскольку, казалось, противоречила теории сохранения количества движения, отстаиваемой Рене Декартом . [1] Количество движения Декарта отличалось от импульса , но Ньютон определил количество движения как соединение количества материи и скорости в определении II своих « Начал». В определении III он определил силу, которая сопротивляется изменению движения, как инерцию Декарта. Третий закон движения Ньютона (на каждое действие есть равное и противоположное противодействие) также эквивалентен принципу сохранения импульса . Лейбниц принял принцип сохранения импульса, но отверг его картезианскую версию. [2] Разница между этими идеями заключалась в том, было ли количество движения просто связано с сопротивлением тела изменению скорости (vis inertia) или же количество силы тела, вызванной его движением (vis viva), было связано с квадратом его скорости.
Эта теория в конечном итоге была поглощена современной теорией энергии , хотя этот термин все еще сохраняется в контексте небесной механики через уравнение vis viva . Английский эквивалент «жизненная сила» также использовался, например, Джорджем Уильямом Хиллом . [3]
Этот термин принадлежит немцу Готфриду Вильгельму Лейбницу , который первым предпринял попытку математической формулировки с 1676 по 1689 год. Лейбниц заметил, что во многих механических системах (из нескольких масс , m i каждая со скоростью vi ) величина [4]
был законсервирован. Он назвал эту величину vis viva или «жизненной силой» системы. [4] Этот принцип представляет собой точное утверждение о сохранении кинетической энергии при упругих столкновениях , которое не зависит от сохранения импульса .
Однако многие физики в то время не знали об этом факте и вместо этого находились под влиянием престижа сэра Исаака Ньютона в Англии и Рене Декарта во Франции , оба из которых выдвинули сохранение импульса в качестве руководящего принципа. Таким образом, импульс : [4]
конкурирующий лагерь считал консервируемым vis viva . В основном инженеры, такие как Джон Смитон , Питер Юарт , Карл Хольцман, Гюстав-Адольф Хирн и Марк Сеген , возражали, что одного только сохранения импульса недостаточно для практических расчетов, и использовали принцип Лейбница. Этот принцип также отстаивали некоторые химики , такие как Уильям Хайд Волластон .
Французский математик Эмили дю Шатле , хорошо разбиравшийся в механике Ньютона, развил концепцию Лейбница и, объединив ее с наблюдениями Виллема Гравезанда , показал, что vis viva зависит от квадрата скоростей. [5]
Представители академического истеблишмента, такие как Джон Плейфэр, сразу же отметили, что кинетическая энергия явно не сохраняется. Это очевидно для современного анализа, основанного на втором законе термодинамики , но в XVIII и XIX веках судьба потерянной энергии была еще неизвестна. Постепенно стали подозревать, что тепло, неизбежно порождаемое движением, является еще одной формой vis viva . В 1783 году Антуан Лавуазье и Пьер-Симон Лаплас рассмотрели две конкурирующие теории: vis viva и теорию калорийности . [1] Наблюдения графа Румфорда в 1798 году за выделением тепла во время растачивания пушек еще больше усилили мнение о том, что механическое движение может быть преобразовано в тепло. Vis viva стала называться энергией после того, как Томас Янг впервые использовал этот термин в 1807 году.
.gif/1280px-Bernoulli-vis-viva-with-0.5-multiplier-1736_(1741).gif)
Перекалибровка vis viva для включения коэффициента половинного, а именно:
во многом был результатом работы Гаспара-Гюстава Кориолиса и Жана-Виктора Понселе в период 1819–1839 гг. [7] , хотя современное определение иногда можно встретить и раньше (например, в текстах Даниэля Бернулли ).
Первый называл его quantité de travail (количество работы), а второй — travail mécanique (механическая работа), и оба выступали за его использование в инженерных расчетах.
