שְׁאֵלָה:
מקורו של F = ma
Cleonis
2019-06-30 01:05:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

מחברים שכתבו על ההיסטוריה של הפיזיקה מתארים שלפני כתיבת פרינסיפיה כמה חוקרים היו מודעים לכך שאם מסלולי כוכבי הלכת יהיו מעגליים (שהם ידעו שזה לא המקרה), החוק השלישי של קפלר עולה בקנה אחד עם הפוך. חוק מרובע לכוח המשיכה. חוקרים אלה כללו דמויות כמו כריסטופר רן, ג'ון הוק ואדמונד האלי.

נראה לי שזה מרמז שבמהלך אותה תקופה הקשר F = ma כבר התקבל באופן כללי תקף. מכיוון שללא F = ma אינך יכול אפילו להעריך את המקרה של תנועה מעגלית. עם זאת, אני לא יכול למצוא תיאורים איך זה קרה.

אני תוהה: האם F = ma הניחה בעיוורון? זה נראה כך. כמובן, מכיוון ש- F = ma הוא למעשה נכון בהנחה שזה היה מוצדק, אבל אני מוצא את זה מוזר שאני לא יכול למצוא שום היסטוריה של האופן שבו F = ma הוקמה.

ידע שהניסיונות המוקדמים ביותר לחקירה ניסיונית של הקשר בין תאוצה לכוח היו על ידי גלילי. לזכרוני, היסטוריונים מתארים שלגליליי היו כדורים קטנים שהתגלגלו במורד השיפועים. כלי קטן עם חור קלוש בקרקעיתו שיחרר זרם מים איטי. גליליי (על פי התיאור) ישתמש בכמה אורכי שיפוע שונים. הוא יאפשר למים להתחיל לזרום עם שחרורם, ועוצר את הזרימה כאשר הכדור הגיע לסוף השיפוע. ההבדל במשקל בין התחלה לסיום יהיה מדד פרופורציונאלי של הזמן שלקח לכדור להתגלגל במורד השיפוע. של משהו ש יכול היה לעשות (בדומה לתיאור של הטלה בו זמנית של שני משקלים שונים ממגדל גבוה שתואר כהדגמה אפשרית, כאשר מחברים מאוחרים יותר תיארו זאת בטעות כמשהו שגליליי עשה בפועל. )

ניסיתי לחפש מידע על השקפותיו של פייר גסנדי, אשר, לפי הבנתי, מוכר כראשון שגיבש את התפיסה המודרנית של מה שמכונה כיום 'החוק הראשון של ניוטון'. אבל לא מצאתי תיאור של גסנדי שמציע F = ma

מדבר באופן כללי:
אם אתה לא מניח F = ma אז נראה לי שאתה לא יכול לעשות כל התקדמות בכל הנוגע לגיבוש תיאוריה של מכניקה. וכמובן שכשאתה רוצה לעשות מדע אתה חייב להאמין שאתה נמצא במצב שבו ההתקדמות היא אפשרית .

לאחר שהתבססה מכניקה ניוטונית החוק F = ma הפך יודע כ החוק השני של ניוטון, ואני מניח שהרוב המכריע של המחברים פשוט מניח שניוטון היה הראשון לנסח אותו.

אני טוען שלא יכול להיות, מכיוון שעבודה מבוססת קודמת תלויה בהנחה המוקדמת של F = ma.

מיהו "ג'ון הוק" שמוזכר בפסקה הראשונה כאן?
ההערות אינן לדיון מורחב; דיון זה הועבר לצ'אט (https://chat.stackexchange.com/rooms/107952/discussion-on-question-by-cleonis-the-origin-of-fma).
@Danu במקרה הספציפי הזה ההערות היו בונות ופירות. הוצג מידע בעל ערך. אני כן מסכים שכאשר התגובות יורדות לשוחח בלבד יש להעביר את התגובות לצ'אט. עם זאת, העברת שרשור התגובה הספציפי הזה הייתה שירות רע. ומאוד מוזר: מה שנשאר כרגע פשוט פטפטני
@Cleonis אני מסכים שהדיון בתגובות היה מעניין ובונה. עם זאת, כפי שנאמר בהודעה, "ההערות אינן לדיון מורחב". לכן העברתי את ההודעות לצ'אט, שם אתם מוזמנים להמשיך בדיון (שימו לב, במיוחד, ש"צ'ט "לא נועד רק לשיחות מזדמנות).
@Danu שרשור התגובה הקיים היה כולו תוך מספר ימים מיום השאלה: 29 ביוני 2019. שם זה נגמר, כי * הושגה מסקנה *. הערתך הדליקה 'אתה מוזמן להמשיך בדיון בצ'אט' היא עדות שהמשכת בלי לשים לב. למרבה האכזבה אני מקבל את הרושם שהמניעים שלך אינם כנים. באשר לשמירה על ניקיון ההערות: ברור שאמחק בקרוב את שתי התגובות האחרונות, מכיוון שהן קשורות לשיבוש ציר הזמן, ולא לשאלה.
שתיים תשובות:
Cleonis
2019-07-04 01:10:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

להלן אינה תשובה בכתב עצמי; זו תגובה. מסיבות ברורות כאן ב stackexchange שטח ההערות מוגבל. ההערה הזו גדולה.

דקארט נאבק בגיבוש מערכת חוקים של התנגשות, הוא לא הבין את הדברים, שממחיש עד כמה הבעיה אטומה.

כפי שהזכרתי בתגובה, סוג הניסוי שהיה ניתן לביצוע באותה תקופה היה בניית מטוטלות כפולות, כאשר הסלעים התנגשו זה בזה בנקודה הנמוכה ביותר. ניוטון מתאר סוג זה של הגדרה ב'סכוליום 'ל'אקסיומות, או חוקי תנועה'.

על התנגשויות: כל עוד אתה מגבש את כל הבעיות בדינמיקה במונחים של התנגשויות המתרחשות אתה יכול להגיע על ידי בלי עמדה מחויבת כיצד לחשוב על כוח.

הרומן במאמרו של ניוטון בפרינסיפיה, כך נראה, הוא שניוטון השקיע הכל על הצבת כוח סטטי וכוח דינמי ב שווה ערך /em>.

אחת הדרכים להמחיש זאת היא לשקול כיצד ניוטון מניע את החוק השלישי. ניוטון עובר בין מקרים של כוח סטטי (מתח בחבל קשור למשהו בלתי-נייד) לבין מקרים של כוח דינמי (אובייקטים המפעילים כוח זה על זה, מאיצים זה את זה)

הנה מה שלא עשיתי מעריך כאשר הגשתי את השאלה:
בתקופת ניוטון, כשאתה שוקל את האפשרות שכוכבי הלכת נעים על פי חוק ריבועי הפוך, אין צורך לחשוב על כוכבי הלכת שנמשכים על ידי a כוח . אתה יכול לחשוב על כוכבי הלכת כפופים להשפעה מואצת כלשהי, שלא צוינה אחרת.

שימוש בכלל הריבוע ההפוך לגודל התאוצה, בשילוב ידע על הכוח הצנטריפטרי הדרוש בכדי לקיים תנועה מעגלית שתוכל ראה את העקביות המרתקת של חוק ריבועי הפוך עם החוק השלישי של קפלר.

הגישה החדשה של ניוטון:
ניוטון מחויב לחשוב על כוח המשיכה כ כוח . להבנתי: ניוטון רואה בכוח המשיכה של השמש כ משיכה בכוכבי הלכת, ממש כמו שבחיי היומיום משתמשים בחבל למשיכת דברים.

להתייחס לכוח המשיכה כמושך פשוטו כמשמעו. זקוקים לחוק המתייחס לכוח ולהאצה. אולי F = ma הוצע בעבר, אבל ניוטון צריך את זה.

ובכל זאת, מוזר בעיניי שבפרינסיפיה ניוטון לא עובד קשה במיוחד כדי לשכנע את הקורא ש- F = ma מחזיקה טוב. מתרשמים דווקא כי ניוטון בטוח שהקורא יקבל בקלות את F = ma.

השוואה: המקרה שמסת הכבידה תהיה שווה למסה האינרציאלית.
אם מסת הכבידה הייתה לא להיות שווה למסה האינרציאלית אז כדי לחשב את מסלול כוכב הלכת אתה צריך לדעת את המסה שלו.

לעומת זאת, אם מסת הכבידה שווה למסה האינרציאלית ואז כל אובייקט, בלתי תלוי במסתו , ילך באותה מסלול.

לכן היה צורך שניוטון יציג מקרה חזק שמסת הכבידה שווה למסה האינרציאלית. חלק אחד מזה הוא להבטיח לקוראים כי למטוטלות בעלות מסה לא שווה, אך בעלות אורך מיתרים זהה, אותה תקופת תנודה. בפרינסיפיה ניוטון גם סבור כי כוכבי הלכת האחרים עשויים להיות בעלי הרכב שונה מכדור הארץ. לכן ניוטון מתאר ניסויים (הגדרת סוג מטוטלת) שערך בכדי לטפל בבעיה זו.

אז: במקרה שמסת הכבידה שווה למסה האינרציאלית אנו רואים שניוטון משקיע מאמץ לשכנע את הקורא.

אז מדוע אין מאמץ לשכנע את הקורא ב F = ma?

השערה אפשרית אחת (אבל אני חושב שזה כמעט לא מתקבל על הדעת):
ניוטון מציע לקוראים כי חוקי התנועה שהוא מציג נובעים מעבודה קודמת של חוקרים אחרים: כריסטופר רן, כריסטיאן הויגנס, ג'ון וואליס. עם זאת, העבודה הקודמת לא הייתה מתקדמת כפי שניוטון מציע שהיא הייתה. (קוניפולד מתאר זאת כ"ניוטון מעניק אשראי למפרע ") אולי ניוטון מבקש להבריח כמה רעיונות מעבר לקוראיו. אני לא יודע.

אני חושב שאתה מתמודד עם משהו עם ההצעה האחרונה שלך. ההבדל בין $ F = ma $ לבין שקילות ההמונים או החוק המרובע ההפוך הוא שניתן להציג את האחרון כ"נגזר "ממדידות (ישירות או באמצעות חוקי קפלר). ניוטון בוודאי הבין שמה שקוראים $ F $, $ mv $, $ ma $, $ mv '' '$ וכו', אינו כל כך נגזר. ההבדל, באמת, הוא שעם $ F = ma $, ולא אחרים, אפשר למצוא תיאורים עצמאיים פשוטים של $ F $ בדוגמאות ספציפיות. אבל אי אפשר לגלגל למדידה או לוויכוח דדוקטיבי אטום כמו זה שהוא נתן עבור חוק הכבידה
גלילאו והויגנס מדדו את "כוח הכבידה" עם המרחק שעבר בנפילה חופשית ביחידת זמן, אך אין זה מבחין בין $ F $ $ הנ"ל. איך לומר שדווקא דוגמאות רבות מסתדרות בצורה הטובה ביותר עם * $ F $ שלו? דמיין את הכיף שהיה לבישוף ברקלי עם בניין פרינסיפיה שנשען על אישור התוצאה. לא הייתה שום פילוסופיה דדוקטיבית-דדוקטיבית להישען עליה, או ההבנה שחוקים תאורטיים באמת לא יכולים להיגזר מתצפיות. אוקליד היה עדיין התקן הרשמי.
אז ניוטון עשה את מה שהוא עשה. הוא הצהיר על החוקים מבלי לנסות לגזור אותם, הניח את הדוגמאות הידועות שהם יכולים להסביר יפה בסקוליום, והציע "שוחד" לקודמיהם המהוללים: אתה מעמיד פנים שהחוקים האלה כבר נקבעו, ואני מעמיד פנים שאתה הם אלה הקים אותם. חלקו את האשראי, הפיצו את הסיכון. זו ההשערות שלי. ויכול היה להיות אחרת אם לייבניץ, נגיד, היה מנצח. תהיה לנו דינמיקה בסגנון המילטון עם $ F $ כנוחות מתמטית ביניים. באופן שווה מבחינה חיזוי, אך עם שיחות ודימויים שונים מצורפים.
Patrice Ayme
2020-05-12 03:12:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

בורידאן הציג את p = mv, כינה אותה "תנופה" והצהיר שהיא לא משתנה אם לא מופעל כוח. חוק האינרציה של בורידן ידוע כחוק הראשון של ניוטון. אם קוראים את בורידן בעיון, רואים שהוא טוען: כוח = סטייה מהמסלול, ו- dp / dt = כוח.

ניוטון נזקק לחוק זה: dp / dt = F (כאשר F הוא הכוח, בהגדרה). זו אקסיומה. (באופן מוזר החוק השני מרמז על הראשון ...)

אולי צריך לקבוע עדיפות היסטורית ולקרוא לזה החוק של בורידן? זה היה יותר משלוש מאות שנה לפני ניוטון ... וכמה מתלמידיו של בורידן היו קובעים כמה מהמשפטים הראשונים של החשבון (באמצעות שיטות גרפיות שהמציאו).

לקריאה נוספת: [מדוע שלא נלמד את חוקי התנועה של בורידאן?] (Https://hsm.stackexchange.com/q/2135/264) (כן, אני יודע שאתה יודע על שאלה זו - אחת התשובות הוא על ידך - אבל אחרים כאן עכשיו, או אלה שמגיעים לשאלה זו שנים מעכשיו אולי לא יודעים על כך.)


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 4.0 עליו הוא מופץ.
Loading...