Stokes, George Gabriel

Sir George Gabriel Stokes ( 1819 .  augusztus 13. – 1903 . február  1. ) ír származású angol matematikus , mechanikus és elméleti fizikus . A Cambridge -i Egyetemen dolgozott, jelentős mértékben hozzájárult a víz- és gázdinamikához ( Navier-Stokes egyenletek ), az optikához és a matematikai fizikához .

A Londoni Királyi Társaság tagja (1851), titkára 1854-1885 között. és elnök 1885-1890 között. [1] [2] .

Életrajz

1819. augusztus 13-án született Skrin faluban ( Írország ). Gabriel Stokes protestáns evangélista lelkész legfiatalabb fia volt. 1841-ben a Cambridge -i Egyetemen végzett, 1849-től  a matematika professzora volt ezen az egyetemen [1] . Stokes 1857 - ben megnősült. Cambridge-ben halt meg 1903. február 1-jén .

Tudományos tevékenység

Stokes az elméleti mechanika , a hidrodinamika , a rugalmasságelmélet , a rezgéselmélet , az optika , a kalkulus és a matematikai fizika területén dolgozik [1] .

F.L. Seidellel egyidejűleg bevezette ( 1848 ) a sorozatok és sorozatok egyenletes konvergenciájának fogalmát [3] .

A viszkózus folyadékok hidrodinamikájára térve Stokes 1845-ben "A mozgó folyadékok belső súrlódásának elméletéről és a rugalmas szilárd anyagok egyensúlyáról és mozgásáról" című munkájában (1849-ben) differenciálegyenleteket vezetett le, amelyek leírják a viszkózus folyadékok áramlását (és , általános esetben összenyomható) folyadékok, amelyeket ma Navier-Stokes egyenleteknek neveznek . Ötödször hozza ki őket [4] ; korábban A. Navier (1821 - összenyomhatatlan folyadék esetében), O. Cauchy (1828), S. Poisson (1829) és A. Saint-Venant (1843) szerezte őket. Az a hagyomány azonban, hogy ezeket az egyenleteket elsősorban Navier és Stokes nevéhez társítják, történelmileg teljesen érthető [5] , mivel az egyenletek levezetésének változata Stokesé, következetesen a kontinuum koncepciójából kiindulva. I. B. Pogrebyssky tudománytörténész megjegyezte: „Figyelem az ügy fizikai oldalára, figyelembe véve a kísérleti eredményeket, a mozgás világos kinematikai képét és a kezdeti dinamikus „elv” kimerítő megfogalmazását - mindezt számos sikeres alkalmazással kombinálva Stokes munkáját tette a viszkózus folyadék elméletével kapcsolatos további tanulmányok fő kiindulópontjává” [4] .

Ahogy Cauchy korábban is tette, Stokes alapos kinematikai elemzéssel előzte meg megfontolásait, amelyben felfedezte az örvényesség mint lokális szögsebesség  természetét [6] .

Stokes molekuláris mechanikával kapcsolatos elképzelései pusztán kisegítő szerepet játszanak. A folyadéksebesség szabálytalan komponensét figyelmen kívül hagyva (a molekulák közötti távolságoktól és az utóbbiak közötti kölcsönhatásoktól függően), Stokes a folyadékrészecske környezetében az átlagos (szabályos) folyadéksebességgel operált. A viszkózus folyadék mozgásegyenleteinek levezetésében kiinduló hipotézise a hat feszültségkomponens lineáris függése volt a folyadékrészecske alakváltozási sebességének hat komponensétől [7] .

A folyadékot folytonos közegnek tekintve Stokes a belső súrlódás fogalma felé fordult , és ennek a jelenségnek az értelmezése Newton értelmezésének általánosítása lett . Eredményei alapján Stokes korrekciókat végzett Newton korábbi elemzésében, amely a viszkózus folyadék hengerben való forgásának problémáját vizsgálta [6] . Ahogy Stokes kimutatta, Newton hibát követett el a probléma megoldása során, hogy az utóbbi a folyadékban mentálisan azonosított hengeres rétegek mindegyikének külső és belső felületére ható súrlódási erők nyomatékai helyett magukat ezeket az erőket vette figyelembe. Ennek eredményeként Newton azt találta, hogy egy folyadékrészecske egy fordulatának ideje lineárisan függ a hengeres réteg sugarától, és Stokes eredményeiből az következik, hogy ez az idő arányos a sugár négyzetével [8] .

Stokes elméletileg is meg tudta magyarázni a viszkózus összenyomhatatlan folyadék áramlási sebességére vonatkozó Hagen-Poiseuille-képletet hengeres csőben álló áramlásban [9] .

1848-ban Stokes differenciálegyenleteket kapott, amelyek leírják az örvény időbeli változásának törvényét [10] . 1851-ben levezette a szilárd golyóra ható ellenállási erő képletét annak lassú egyenletes mozgása során korlátlan viszkózus folyadékban [11] . Ennek a képletnek - a Stokes-képletnek  - a következő a formája:

ahol és  a golyó sugara és sebessége, a  folyadék viszkozitásának dinamikus együtthatója [12] .

Stokes a hangelnyelést folyadékokban is tanulmányozta ; Stokes elemzése azonban hiányos volt, mivel a viszkozitást tartotta az egyetlen disszipatív mechanizmusnak , de nem vette figyelembe a hővezetést (amit nem lehetett megtenni a hő és a munka kapcsolatának felfedezése előtt ) [6] .

Stokesnak a rugalmasságelmélet terén végzett munkáját illetően a már említett „A mozgó folyadékok belső súrlódásának elméletéről és a rugalmas szilárd testek egyensúlyáról és mozgásáról” című munkájában kimutatta, hogy a rugalmas testek tulajdonságai izokron rezgések végrehajtása annak a ténynek köszönhető, hogy a testben fellépő kis feszültségi feszültségeknél az alakváltozások lineáris függvényei [13] . Stokes a hidak dinamikus elhajlását is vizsgálta [3] .

Az optika területén Stokes a fény aberrációját , a Newton-gyűrűket , a fény interferenciáját és polarizációját , spektrumát , lumineszcenciáját vizsgálta . 1852-ben megállapította, hogy a fotolumineszcencia hullámhossza nagyobb, mint a gerjesztő fény hullámhossza ( Stokes-szabály ) [11] .

A vektoranalízis egyik legfontosabb képlete a Stokes nevet is viseli  – a Stokes-képlet , amely egy vektormező görbületét köti össze a mező körforgásával egy olyan zárt körvonal mentén, amely egy orientált felület egy bizonyos szakaszát korlátozza. Ezt a képletet 1849-ben szerezte meg W. Thomson ; Stokes pedig bevette a Cambridge-i éves matematikai versenyvizsgába, amelyet 1849 és 1882 között tartott [14] .

Elismerés

1849 és 1903 között George Stokest újraválasztották a Cambridge-i Egyetem tiszteletbeli lucasi professzorává. A fénykutatás terén elért eredményeiért 1852-ben Stokes Rumfoord-érmet kapott a Royal Society -től, 1893-ban pedig Copley-érmet . 1889 - ben kapta meg a baronet nemesi címet .

Számos külföldi akadémia tagja volt, köztük a Párizsi Tudományos Akadémiának [11] [15] és a Szentpétervári Katonai Orvosi Akadémiának .

Az ő nevéhez fűződik a CGS viszkozitási egysége , egy kráter a Holdon és egy kráter a Marson , a sztokezit ásvány.

Lásd még

• Stokes törvénye (hidrodinamika)
• Stokes-tétel (differenciálgeometria)
• Stokes eltolódás (fluoreszcencia)
• Navier-Stokes egyenletek (hidrodinamika)
• Stokes (viszkozitás mértékegysége)
• Stokes paraméterek (elektromágneses hullámok polarizációja)

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 Bogolyubov, 1983 , p. 454.
2. ↑ Stokes; uram; George Gabriel (1819-1903) // A Londoni Királyi Társaság honlapja  (angol)
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 Khramov, 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 Archiválva : 2020. augusztus 6. a Wayback Machine -nél  (FR)

Irodalom

• Bogolyubov A. N.  Matematika. Mechanika. Életrajzi útmutató. - Kijev: Naukova Dumka, 1983. - 639 p.
• Kudrjavcev PS  A fizika története. T. 2. - M. : Uchpedgiz, 1956. - 488 p.
• Landau L. D. , Lifshits E. M.  Hydrodynamics. 3. kiadás — M .: Nauka, 1986. — 736 p. - (Elméleti fizika. VI. köt.).
• Pogrebyssky I. B.  Lagrange-től Einsteinig: A 19. század klasszikus mechanikája. — M .: Nauka, 1966. — 327 p.
• Tyulina I. A.  A mechanika története és módszertana. - M . : Moszkvai Kiadó. un-ta, 1979. - 282 p.
• Khramov Yu. A. Stokes George Gabriel // Fizikusok: Életrajzi útmutató / Szerk. A. I. Akhiezer . - Szerk. 2., rev. és további — M  .: Nauka , 1983. — S. 254. — 400 p. - 200 000 példányban.
• Shilov G. E.  Matematikai elemzés. Több valós változó függvényei, hh. 1-2. - M. : Nauka, 1972. - 624 p.
• Scott B. E.  Férfiak és mérföldkövek az optikában. GG Stokes // Appl. Optika , 1 , 1. - 1962.  - P. 69-73.
• Truesdell C.  A klasszikus mechanika története. II. rész, 19. és 20. század // Die Naturwissenschaften , 63 , 3. - 1976.  - P. 119-130.

Tematikus oldalak	Matematikai genealógia zbMATH Nyitva Archívum a matematika történetéhez MacTutor
Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy katalán Nagy norvég Nagy orosz Brockhaus és Efron olasz a világ körül litván univerzális Kis Brockhaus és Efron horvát Britannica (online) Brockhaus Nemzeti életrajzi szótár (2. melléklet) Figyelemre méltó névadatbázis Treccani Universalis Oxfordi életrajz Gránátalma
Genealógia és nekropolisz	WikiTree
Bibliográfiai katalógusokban 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