Эванджелиста Торричелли
Эванджели́ста Торриче́лли (итал. Evangelista Torricelli ; 15 октября 1608 — 25 октября 1647) — итальянский математик и физик, ученик Галилея.
Содержание
Биография
В своём сочинении «Opera geometrica» (Флоренция, 1644) Торричелли излагает также свои открытия и изобретения, среди которых самое важное место занимает изобретение ртутного барометра. Простые микроскопы, которые изготовлял Торричелли, были весьма совершенны; он умел также изготовлять большие чечевицеобразные стёкла для телескопов.
В 1644 году развил теорию атмосферного давления, доказал возможность получения так называемой «торричеллиевой пустоты» и изобрёл ртутный барометр. В основном труде по механике «О движении свободно падающих и брошенных тяжёлых тел» (1641) развивал идеи Галилея о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести, заложил основы гидравлики, вывел формулу для скорости истечения идеальной жидкости из сосуда. Использовал кинематические представления, в частности принцип сложения движений, причём в понимании движения по инерции продвинулся дальше Галилея.
Торричелли принадлежат также работы по математике (в частности, развил «метод неделимых») и баллистике, усовершенствованию оптических приборов, шлифовке линз. В математике усовершенствовал и широко применил метод неделимых при решении задач на касательные. Обобщил правило квадратуры параболы на случай произвольного рационального показателя. Самостоятельно, хотя и несколько позже Ж. Роберваля, определил квадратуру циклоиды. Вслед за Декартом он нашел длину дуги логарифмической спирали.
Кроме изготовления зрительных труб и телескопов, занимался конструированием простых микроскопов, состоящих всего из одной крошечной линзы, которую он получал из капли стекла (расплавляя над пламенем свечи стеклянную палочку). Именно такие микроскопы получили затем широкое распространение.
Умер Торричелли во Флоренции 25 октября 1647 года.
В его честь названа единица давления торр (миллиметр ртутного столба).
Научные достижения
Атмосферное давление и первый барометр
Имя Торричелли навсегда вошло в историю физики как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и сконструировавшего первый барометр.
До середины XVII века считалось непререкаемым утверждение древнегреческого ученого Аристотеля (384—322 до н. э.) о том, что вода поднимается за поршнем насоса потому, что «природа не терпит пустоты». Однако при сооружении фонтанов во Флоренции обнаружилось, что засасываемая насосами вода не желает подниматься выше 34 футов. Недоумевающие строители обратились за помощью к престарелому Галилею, который сострил, что, вероятно, природа перестает бояться пустоты на высоте более 34 футов, но все же предложил разобраться в этом своим ученикам — Торричелли и Вивиани. Трудно сказать, кто первым догадался, что высота поднятия жидкости за поршнем насоса должна быть тем меньше, чем больше ее плотность. Так как ртуть в 13 раз плотнее воды, то высота ее поднятия за поршнем будет во столько же раз меньше. Тем самым опыт получил возможность «перейти» со стройплощадки в лабораторию и был проведен Вивиани по инициативе Торричелли. Осмысливая результаты эксперимента, Торричелли делает два вывода: пространство над ртутью в трубке пусто (позже его назовут «торричеллиевой пустотой»), а ртуть не выливается из трубки обратно в сосуд потому, что атмосферный воздух давит на поверхность ртути в сосуде. Из этого следовало, что воздух имеет вес. Это утверждение казалось настолько невероятным, что не сразу было принято учеными того времени.
В 1641 Торричелли сформулировал закон вытекания жидкости из отверстий в стенке открытого сосуда и вывел формулу для определения скорости вытекания (формула Торричелли).
Точка Торричелли
Точка Торричелли — это точка в плоскости треугольника, сумма расстояний от которой до вершин треугольника имеет наименьшее значение.
Вопрос о нахождении такой точки имеет давнюю историю. Им интересовались крупнейшие ученые эпохи Возрождения — Вивиани, Кавальери, Торричелли и др. Задача Торричелли об отыскании точки, сумма расстояний от которой до трех данных точек минимальна, имеет большое применение в решении различных технико-экономических задачах. Например, рассмотрим такую задачу: в местах Р1, Р2, Р3 добывается некоторые материалы, потребляемые на центральной станции Р. Где следует построить Р, чтобы стоимость доставки грузов из Р1, Р2, Р3 в пункт Р была наименьшей? Ответ: Р — точка Торричелли для треугольника Р1 Р2 Р3.
Биография Эванджелиста Торричелли: ученик Галилея
Эванджелиста Торричелли (15 октября 1608 г., Фаэнца — 25 октября 1647 г., Флоренция) — итальянский физик и математик, который сформулировал концепцию атмосферного давления.
Жизненный путь
Будущий великий ученый родился в небогатой семье. Огромную роль в его воспитании сыграл дядя, бенедиктинский монах. Базовое образование получил в иезуитском колледже. Рассмотрим основные события его жизни.
1627 г. – приехал в Рим, где начал изучать математику.
1640 г. – под впечатлением исследований Галилея написал «Трактат о движении». После этого Галилей пригласил его для сотрудничества в создании научного трактата «Беседы о механике».
1641 г. – Эванджелиста Торричелли переехал к Галилео Галилею в Арчетри (поселок около Флоренции). Здесь он стал секретарем и учеником великого исследователя.
1642 – становится преемником Галилея на кафедре философии и математики Флорентийского университета.
1644 г. – обосновал теорию атмосферного давления, изобрел ртутный барометр, доказал возможность получения «торричеллиевой пустоты».
1647 г. – скончался во Флоренции.
Научные достижения
Торричелли внес весомый вклад в механику, математику, гидравлику, баллистику и оптику.
В математике Э. Торричелли развил так называемый «метод неделимых». Он сумел обобщить правило квадратуры параболы. Исследуя семейство парабол, Эванджелиста открыл понятие «огибающей». Сейчас математикам знакомо такое понятие, как «точка Торричелли» — точка в плоскости треугольника, сумма расстояний от которой до всех вершин треугольника обладает наименьшим значением. Нахождение данной точки важно для решения различных технико-экономических задач. За этим принципом размещен Череповецкий металлургический комбинат.
Торричелли сформулировал главный принцип движения центров тяжести. Он впервые доказал существование атмосферного давления и сконструировал первый барометр. Ученый открыл закон вытекания жидкости из отверстий в стенке открытой посудины. Кроме того, он вывел формулу, определяющую скорость вытекания. Это исследование стало основой теории гидравлики.
Торричелли усовершенствовал артиллерийский угломер. Также он конструировал простые микроскопы, которые состояли из одной крошечной линзы. Вскоре именно они получили широкое распространение.
Интересные факты
В честь Эванджелиста Торричелли названы:
Торричелли всегда сам изготовлял линзы для своих оптических приборов. До нашего времени дошла одна из его линза, диаметр которой составляет 83 мм. Исследуя эту линзу, физики пришли к выводу, что она по некоторым качествам превосходит современные линзы. Сам Эваджелиста однажды заявил, что даже ангел не изготовил бы лучших сферических зеркал. После смерти ученого разгадка его удивительных линз хранилась в шкатулке, бродившей среди его друзей, но где она находится сейчас неизвестно.
Эванджелиста Торричелли
итальянский математик и физик, ученик Галилея
Эванджелиста Торричелли
Эванджелиста Торричелли (итал. Evangelista Torricelli) родился 15 октября 1608 года в Фаэнце. В 1627 году он приехал в Рим, где изучал математику под руководством Б. Кастелли, друга и ученика Галилео Галилея.
Под впечатлением трудов Галилея о движении написал в 1640 году собственное сочинение под названием «Трактат о движении». В 1641 году он становится учеником и секретарем Галилея, а позже его преемником на кафедре математики и философии Флорентийского университета.
Торричелли в 1643 году, развивая идеи Галилея, показал, что воздух имеет вес, и что насос не может вытянуть воду на высоту более 10 метров. А совместно с Вивиани Торричелли поставил опыт, позволивший измерить атмосферное давление.
Стеклянная трубка длиной около 1 метра, запаянная с одного конца, была заполнена ртутью. Отверстие трубки закрыли пальцем и опустили открытым концом вниз в широкий сосуд с ртутью.
Оказалось, что если теперь отнять палец, то столб ртути в трубке упадет до высоты около 76 сантиметров, а над поверхностью ртути в трубке образуется разряженное пространство (торричеллиева пустота). Высота ртутного столба менялась в зависимости от погодных условий, и Торричелли заключил, что этой высотой измеряется давление воздуха (атмосферное давление).
Построенный им прибор был по существу первым барометром, и многие современные барометры по своей конструкции мало чем отличаются от трубки Торричелли.
Умер Эванджелиста Торричелли во Флоренции 25 октября 1647 года.
Эванджелиста Торричелли
Evangelista Torricelli
Выдающийся итальянский ученый. Математик и физик. Изобретатель. Ученик Галилея. Известен как автор концепции атмосферного давления и продолжатель дела Галилея в области разработки новой механики. Развил теорию атмосферного давления, а также изобрел ртутный барометр.
Эванджелиста Торричелли родился 15 октября 1608 года в городе Фаэнц, Италия. Отец мальчика, Гаспар работал на текстильной фабрике, а мать Катерина Анжетти вела домашнее хозяйство. В их семье кроме Эванджелиста было еще двое младших сыновей. Родители мальчика, заметив у него способности и тягу к знаниям отправили сына в монастырский приют, под присмотр дяди Якоба, бенедиктинского монаха. Из-за своего финансового положения семья не могла обеспечить ему достойное образование и поэтому принято такое решение. Дядя и занимался первоначальным обучением Эванджелиста, до поступления в школу иезуитов.
В 1627 году молодой человек приехал в Рим, где изучал математику под руководством Бенедетто Кастелли, друга и ученика Галилео Галилея. Под впечатлением трудов Галилея о движении написал в 1640 году собственное сочинение под названием «Трактат о движении». Через год удостоился чести стать учеником и секретарем самого Галилея, а позже его преемником на кафедре математики и философии Флорентийского университета.
В математике развил «метод неделимых» и применил его для квадратуры циклоиды, а также для решения задач на проведение касательных. Вслед за Декартом нашел длину дуги логарифмической спирали. Обобщил правило квадратуры параболы на случай произвольного рационального показателя степени. Исследуя семейства парабол открыл понятие огибающей.
В 1641 году Торричелли сформулировал закон вытекания жидкости из отверстий в стенке открытого сосуда и вывел формулу для определения скорости вытекания, впоследствии названой формула Торричелли. Фактически, данное исследование заложило основу теоретического фундамента гидравлики, построение которого сто лет спустя завершил Даниил Бернулли.
В основном труде по механике «О движении свободно падающих и брошенных тяжелых тел» ученый развил идеи Галилея о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести, решил ряд задач баллистики. Использовал кинематические представления, в частности, принцип сложения движений, причём в понимании движения по инерции продвинулся дальше Галилея.
Торричелли в 1643 году, развивая идеи Галилея, показал, что воздух имеет вес, и что насос не может вытянуть воду на высоту более 10 метров. Совместно с Винчензо Вивиани, Эванджелиста поставил опыт, позволивший измерить атмосферное давление.
Стеклянная трубка длиной около 1 метра, запаянная с одного конца, была заполнена ртутью. Отверстие трубки закрыли пальцем и опустили открытым концом вниз в широкий сосуд с ртутью. Оказалось, что если теперь отнять палец, то столб ртути в трубке упадет до высоты около 76 сантиметров, а над поверхностью ртути в трубке образуется разряженное пространство, торричеллиева пустота. Высота ртутного столба менялась в зависимости от погодных условий, и Торричелли заключил, что этой высотой измеряется давление воздуха, атмосферное давление.
Построенный им прибор оказался по существу первым барометром, и многие современные барометры по своей конструкции мало чем отличаются от трубки Торричелли.
Эванджелиста Торричелли скончался 25 октября 1647 года во Флоренции.
Научные Труды Эванджелиста Торричелли
Trattato del moto (1640)
Opera geometrica (1644)
Lezioni accademiche (1715, посмертно.)
Esperienza dell’argento vivo (Берлин, 1897, посмертно).
Память о Эванджелисте Торричелли
В честь ученого названы:
Единица давления торр (миллиметр ртутного столба).
Серия подводных лодок.
Лицей в Фаэнце.
Улица в Париже (Rue Torricelli, 17-й округ).
Кратер на видимой стороне Луны.
Вывел формулу, которая названа его именем.
Выпущена Марка СССР в 1959 году
Семья Эванджелиста Торричелли
В семье воспитывались еще двое младших брата.
Опыт Торричелли, доказывающий его существование, был максимально прост, но в то же время уникален и повлек за собой не только доказательство теории об атмосфере и ее давлении, но и изобретение барометра и открытие вакуума.
Достижения Торричелли
Эванджелиста Торричелли — ученый физик и математик, истинный энтузиаст, автор многочисленных трудов и открытий. Итальянец, родом из Флоренции. Был близок с Бенедетто Кастелли, который в свою очередь был другом и учеником Галилео Галилея. Под руководством Кастелли он начал изучать математику. Впоследствии, вдохновленный многими трудами Галилея и опираясь на содержание его многочисленных трактатов, он развивал свой гений и стал преемником Галилео.
Торричелли сделал много открытий в математике, механике и физике. Среди них:
Торричелли прожил интересную, полную профессиональных открытий жизнь и умер на родине, во Флоренции в 1647 году.
Атмосферное давление и его значимость
Атмосферное давление — невероятно важная и нужная человечеству величина. От показателей этого параметра зависят погодные условия: если давление увеличивается — это предвещает хорошую теплую погоду без осадков, низкую влажность, если понижается — высок процент того, что погода испортится, будет облачно и высока вероятность осадков.
Поэтому его показатели, дающие возможность прогнозировать погоду, так важны для работников науки и медицины, для летчиков и полярников.
Наука выделяет пять слоев атмосферы: стропо-, страто-, мезо-, термо-, экзосферы. Чем дальше от земли, тем менее изучен слой. По мере удаленности от земли температура в слоях снижается, однако далее начинает повышаться по мере приближения к солнцу.
Атмосфера состоит из воздуха. Ученый стремился доказать, что воздух оказывает давление на все предметы, какие оказываются под его воздействием, и на человека в том числе. И по мере изменения слоев воздуха меняется и его плотность, и, соответственно, само атмосферное давление. Опыт Торричелли, связанный с этим явлением, произвел революцию в мире науки.
Суть опыта ученого
Торричелли был вдохновлен своим видением того, что другие не замечали. Он отчаянно верил в теорию Галилео Галилея, что воздух весом и стремился выявить, что он оказывает прямое влияние на предметы. Для доказательства своей правоты в XVII веке он поставил опыт.
Для проведения опыта он взял стеклянную трубку (приблизительно метр длиной), с одной стороны она была запаяна. Торричелли наполнил трубку (которая впоследствии получила название трубки Торричелли) ртутью и, перевернув ее, опустил ее в чашу также со ртутью. Некоторая часть вещества перетекла в емкость, но большая часть оставалась в емкости. Что же не давало всему веществу перетечь в емкость? Давление атмосферы, которое воздействовало на ртуть в самой чаше, тем самым создавая отпор проникновению ртути из трубки.
Выходит, что атмосферное давление равно тому показателю, который показывает ртуть в столбце трубки, ведь именно с этой силой атмосфера давит на жидкость в емкости. Именно поэтому принято измерять атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. Вот в чем заключался опыт Торричелли, кратко говоря. Таким образом, была выведена следующая краткая формула:
АД равно давлению столба ртути в трубке.
pатм=pртути=ρgh=13600 ⋅ 9.8 ⋅ 0.76=101293 (Па)
Этот же опыт простимулировал изобретение измерительного прибора — ртутного барометра. Сейчас существуют более современные и безопасные приборы для измерения давления атмосферы, так как пары ртути крайне опасны. Новые же изобретения пригодны к применению без последствий для человеческого здоровья и без вреда для окружающей среды.
В процессе своего эксперимента ученый неосознанно сделал еще одно открытие. Он открыл вакуум, который первоначально называли торричеллиевой пустотой. Та часть трубки, которая опустела, и была вакуумом. Хотя многие ученые придерживаются мнения о том, что на самом деле это был не вакуум, а пары ртути.
Подытоживая, можно выделить следующие достижения этого эксперимента:
Сообщение о таком результативном опыте, который принес не одно открытие, а сразу три, несомненно, разделил мир науки на до и после.
Все эти данные и приборы, теперь уже модифицированные, по сей день приносят ежедневную пользу человечеству.