Stokes, George Gabriel

Sir George Gabriel Stokes ( 13 august 1819  -  1 februarie 1903 ) a fost un matematician , mecanic și fizician teoretician englez de origine irlandeză. A lucrat la Universitatea din Cambridge , a adus o contribuție semnificativă la dinamica hidro și a gazelor ( ecuațiile Navier-Stokes ), la optică și la fizica matematică .

Membru al Societății Regale din Londra (1851), secretar al acesteia în 1854-1885. și președinte din 1885-1890. [1] [2] .

Biografie

Născut la 13 august 1819 în satul Skrin ( Irlanda ). A fost fiul cel mai mic al ministrului evanghelist protestant Gabriel Stokes. În 1841 a absolvit Universitatea din Cambridge , din 1849 a  fost profesor de matematică la această universitate [1] . Stokes sa căsătorit în 1857 . A murit la Cambridge la 1 februarie 1903 .

Activitate științifică

Lucrările lui Stokes sunt în mecanică teoretică , hidrodinamică , teoria elasticității , teoria vibrațiilor , optică , calcul și fizică matematică [1] .

Concomitent cu F.L.Seidel, a introdus ( 1848 ) conceptul de convergență uniformă a secvențelor și seriei [3] .

Revenind la hidrodinamica unui fluid vâscos , Stokes în 1845 în lucrarea sa „Despre teoria frecării interne în fluidele în mișcare și asupra echilibrului și mișcării solidelor elastice” (publicată în 1849) a derivat ecuații diferențiale care descriu fluxul de fluide vâscoase (și , în cazul general , lichide compresibile, denumite acum ecuațiile Navier-Stokes . El îi scoate a cincea oară [4] ; mai devreme au fost obținute de A. Navier (1821 - pentru cazul unui fluid incompresibil), O. Cauchy (1828), S. Poisson (1829) și A. Saint-Venant (1843). Cu toate acestea, tradiția asocierii acestor ecuații în primul rând cu numele lui Navier și Stokes este istoric destul de înțeleasă [5] , deoarece Stokes este cel care deține versiunea derivării acestor ecuații, pornind în mod constant de la conceptul de continuum. Istoricul științei I. B. Pogrebyssky a remarcat: „Atenție la partea fizică a materiei, luând în considerare rezultatele experimentale, o imagine cinematică clară a mișcării și o formulare exhaustivă a „principiului” dinamic inițial - toate acestea, combinate cu mai multe aplicații de succes. a teoriei, a făcut din lucrarea lui Stokes principalul punct de plecare pentru lucrări ulterioare despre teoria fluidului vâscos” [4] .

Așa cum făcuse Cauchy anterior, Stokes și-a prefațat considerațiile cu o analiză cinematică amănunțită, în care a descoperit natura vorticității ca o viteză unghiulară locală  [6] .

Ideile lui Stokes despre mecanica moleculară joacă un rol pur auxiliar. Neglijând componenta neregulată a vitezei fluidului (în funcție de distanțele dintre molecule și de interacțiunile dintre acestea din urmă), Stokes a operat la viteza medie (regulată) a fluidului în vecinătatea unei particule lichide. Ipoteza sa inițială în derivarea ecuațiilor de mișcare a unui fluid vâscos a fost dependența liniară a celor șase componente ale tensiunii de cele șase componente ale ratelor de deformare ale particulei lichide [7] .

Considerând un fluid ca un mediu continuu, Stokes sa îndreptat către conceptul de frecare internă , iar interpretarea sa a acestui fenomen a devenit o generalizare a interpretării lui Newton . Pe baza rezultatelor sale, Stokes a făcut corecții la analiza anterioară a lui Newton a problemei de rotație a unui fluid vâscos într-un cilindru [6] . După cum a arătat Stokes, greșeala făcută de Newton în rezolvarea acestei probleme a fost că acesta din urmă, în loc de momentele forțelor de frecare care acționează asupra suprafețelor exterioare și interioare ale fiecăruia dintre straturile cilindrice identificate mental în lichid, au considerat aceste forțe în sine. Ca urmare, Newton a descoperit că timpul unei revoluții a unei particule lichide depinde liniar de raza stratului cilindric, iar din rezultatele lui Stokes rezultă că acest timp este proporțional cu pătratul razei [8] .

De asemenea, Stokes a putut explica teoretic formula Hagen-Poiseuille pentru debitul unui fluid vâscos incompresibil într-un flux staționar într-o țeavă cilindrică [9] .

În 1848, Stokes a obținut ecuații diferențiale care descriu legea schimbării vortexului în timp [10] . În 1851, el a derivat o formulă pentru forța de rezistență care acționează asupra unei bile solide în timpul mișcării uniforme lente într-un fluid vâscos nelimitat [11] . Această formulă - formula Stokes  - are forma:

unde și  sunt raza și viteza bilei,  este coeficientul dinamic al vâscozității fluidului [12] .

Stokes a studiat și absorbția sunetului în lichide; totuși, analiza lui Stokes a fost incompletă, întrucât a considerat vâscozitatea ca singurul mecanism disipator , dar nu a luat în considerare conductibilitatea termică (ceea ce nu se putea face înainte de descoperirea relației dintre căldură și lucru ) [6] .

În ceea ce privește lucrarea lui Stokes în domeniul teoriei elasticității , în lucrarea deja menționată „Despre teoria frecării interne în fluidele în mișcare și asupra echilibrului și mișcării corpurilor solide elastice”, el a arătat că proprietatea corpurilor elastice a efectua oscilații izocrone se datorează faptului că la solicitări mici, care apar în corp sunt funcții liniare ale deformațiilor [13] . Stokes a investigat și deformarea dinamică a podurilor [3] .

În domeniul opticii , Stokes a investigat aberația luminii , inelele lui Newton , interferența și polarizarea luminii, spectrele , luminiscența . În 1852 a stabilit că lungimea de undă a fotoluminiscenței este mai mare decât lungimea de undă a luminii excitante ( regula lui Stokes ) [11] .

Una dintre cele mai importante formule de analiză vectorială poartă și numele de Stokes  - formula Stokes , care leagă ondularea unui câmp vectorial cu circulația acestui câmp de-a lungul unui contur închis care limitează o anumită secțiune a unei suprafețe orientate. Această formulă a fost obţinută în 1849 de W. Thomson ; iar Stokes l-a inclus în examenul anual competitiv de matematică de la Cambridge, pe care l-a susținut între 1849 și 1882 [14] .

Recunoaștere

Din 1849 până în 1903, George Stokes a fost reales profesor Lucasian onorific la Universitatea din Cambridge. Pentru realizările în domeniul cercetării luminii în 1852, Stokes a primit medalia Rumfoord de la Royal Society , iar în 1893 medalia Copley . În 1889 a primit titlul nobiliar de baronet .

A fost membru al multor academii străine, inclusiv Academia de Științe din Paris [11] [15] și Academia de Medicină Militară din Sankt Petersburg .

Unitatea de vâscozitate CGS , un crater pe Lună și un crater pe Marte , mineralul stokesite, poartă numele lui.

Vezi și

• Legea lui Stokes (hidrodinamică)
• Teorema lui Stokes (geometrie diferențială)
• Deplasare Stokes (fluorescență)
• Ecuații Navier-Stokes (hidrodinamică)
• Stokes (unitate de vâscozitate)
• Parametrii Stokes (polarizarea undelor electromagnetice)

Note

1. ↑ 1 2 3 Bogolyubov, 1983 , p. 454.
2. ↑ Stokes; domnule; George Gabriel (1819 - 1903) // Site -ul Societății Regale din Londra  (engleză)
3. ↑ 1 2 Bogolyubov, 1983 , p. 455.
4. ↑ 1 2 Pogrebyssky, 1966 , p. 129.
5. ↑ Pogrebyssky, 1966 , p. 143.
6. ↑ 1 2 3 Truesdell, 1976 , p. 122.
7. ↑ Tyulina, 1979 , p. 233-234.
8. ↑ Tyulina, 1979 , p. 224.
9. ↑ Landau, Lifshitz, 1986 , p. 82.
10. ↑ Pogrebyssky, 1966 , p. 288.
11. ↑ 1 2 3 Hramov, 1983 , p. 255.
12. ↑ Landau, Lifshitz, 1986 , p. 93.
13. ↑ Pogrebyssky, 1966 , p. 117.
14. ↑ Shilov, 1972 , p. 385.
15. ↑ Les membres du passé dont le nom commence par S Arhivat 6 august 2020 la Wayback Machine  (FR)

Literatură

• Bogolyubov A. N.  Matematică. Mecanica. Ghid biografic. - Kiev: Naukova Dumka, 1983. - 639 p.
• Kudryavtsev PS  Istoria fizicii. T. 2. - M. : Uchpedgiz, 1956. - 488 p.
• Landau L. D. , Lifshits E. M.  Hidrodinamică. a 3-a ed. — M .: Nauka, 1986. — 736 p. - (Fizica teoretică. Vol. VI).
• Pogrebyssky I. B.  De la Lagrange la Einstein: mecanica clasică a secolului al XIX-lea. — M .: Nauka, 1966. — 327 p.
• Tyulina I. A.  Istoria și metodologia mecanicii. - M. : Editura Moscovei. un-ta, 1979. - 282 p.
• Khramov Yu. A. Stokes George Gabriel // Fizicieni: Ghid biografic / Ed. A. I. Akhiezer . - Ed. al 2-lea, rev. si suplimentare — M  .: Nauka , 1983. — S. 254. — 400 p. - 200.000 de exemplare.
• Shilov G. E.  Analiză matematică. Funcții ale mai multor variabile reale, hh. 1-2. - M. : Nauka, 1972. - 624 p.
• Scott B. E.  Bărbați și repere în optică. GG Stokes // Apl. Optica , 1 , 1. - 1962.  - P. 69-73.
• Truesdell C.  Istoria mecanicii clasice. Partea a II-a, secolele al XIX-lea și al XX-lea // Die Naturwissenschaften , 63 , 3. - 1976.  - P. 119-130.

Site-uri tematice	Genealogie matematică zbMATH Deschide Arhiva pentru Istoria Matematicii MacTutor
Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Brockhaus și Efron Italiană in jurul lumii universal lituanian Micul Brockhaus și Efron croat Britannica (online) Brockhaus Dicționar de biografie națională (a doua supliment.) Baza de date cu nume notabile Treccani Universalis Biografie Oxford Rodie
Genealogie și necropole	WikiTree
În cataloagele bibliografice BNF : 12193151c GND : 118755528 ISNI : 0000 0001 2139 4633 J9U : 987007594744205171 LCCN : n79086311 NKC : mub2014828479 NLA : 35774773 NLG : 173089 NTA : 073381438 NUKAT : n97066178 SUDOC : 030535999 VcBA : 495/325353 VIAF : 73899541 WorldCat VIAF : 73899541