Русская Википедия:Стокс, Джордж Габриель

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Однофамильцы Шаблон:Учёный Сэр Джордж Габрие́ль Стокс (Шаблон:Lang-en; 13 августа 1819 — 1 февраля 1903) — английский Шаблон:Математик, Шаблон:Механик и физик-теоретик ирландского происхождения. Работал в Кембриджском университете, внёс значительный вклад в гидро- и газодинамику (уравнения Навье — Стокса), оптику и математическую физику.

Член Лондонского королевского общества (1851), его секретарь в 1854—1885 гг. и президент в 1885—1890 гг.Шаблон:Sfn[1].

Биография

Родился 13 августа 1819 года в деревне Скрин (Ирландия). Был младшим сыном протестантского священника евангелиста Габриэля Стокса. В 1841 г. окончил Кембриджский университет, с 1849 года — профессор математики этого университетаШаблон:Sfn. В 1857 году Стокс женился. Умер в Кембридже 1 февраля 1903 года.

Научная деятельность

Работы Стокса относятся к теоретической механике, гидродинамике, теории упругости, теории колебаний, оптике, математическому анализу и математической физикеШаблон:Sfn.

Одновременно с Ф. Л. Зейделем ввёл (1848) понятие равномерной сходимости последовательности и рядаШаблон:Sfn.

Обратившись к гидродинамике вязкой жидкости, Стокс в 1845 г. в работе «О теории внутреннего трения в движущихся жидкостях и о равновесии и движении упругих твёрдых тел» (опубликована в 1849 г.) вывел дифференциальные уравнения, описывающие течения вязких (и, в общем случае, сжимаемых) жидкостей, ныне называемые уравнениями Навье — Стокса. Выводит он их в пятый разШаблон:Sfn; раньше они были получены А. Навье (1821 г. — для случая несжимаемой жидкости), О. Коши (1828 г.), С. Пуассоном (1829 г.) и А. Сен-Венаном (1843 г.). Однако традиция связывать данные уравнения прежде всего с именами Навье и Стокса исторически вполне объяснимаШаблон:Sfn, поскольку именно Стоксу принадлежит вариант вывода этих уравнений, последовательно исходящий из континуальной концепции. Историк науки И. Б. Погребысский отмечал: «Внимание к физической стороне дела, учёт экспериментальных результатов, ясная кинематическая картина движения и исчерпывающая формулировка исходного динамического „принципа“ — всё это в сочетании с несколькими удачными применениями теории сделало работу Стокса основным отправным пунктом для дальнейших работ по теории вязкой жидкости»Шаблон:Sfn.

Как ранее поступал Коши, Стокс предпослал своим рассмотрениям тщательный кинематический анализ, в котором он открыл природу завихрённости (Шаблон:Lang-en) как локальной угловой скоростиШаблон:Sfn.

Представления молекулярной механики у Стокса играют чисто вспомогательную роль. Пренебрегая иррегулярной составляющей скорости жидкости (зависящей от расстояний между молекулами и взаимодействий между последними), Стокс оперировал средней (регулярной) скоростью жидкости в окрестности жидкой частицы. Исходной его гипотезой при выводе уравнений движения вязкой жидкости была линейная зависимость шести компонент напряжения от шести компонент скоростей деформации жидкой частицыШаблон:Sfn.

Рассматривая жидкость как сплошную среду, Стокс обратился к понятию внутреннего трения, и его трактовка данного явления стала обобщением трактовки Ньютона. Опираясь на свои результаты, Стокс внёс поправки в выполненный ранее Ньютоном анализ задачи о вращении вязкой жидкости в цилиндреШаблон:Sfn. Как показал Стокс, ошибка, допущенная Ньютоном при решении данной задачи, заключалась в том, что последний вместо моментов сил трения, действующих на внешнюю и внутреннюю поверхности каждого из мысленно выделяемых в жидкости цилиндрических слоёв, рассматривал сами эти силы. В результате у Ньютона оказывалось, что время одного оборота жидкой частицы зависит от радиуса цилиндрического слоя линейно, а из результатов Стокса следует, что данное время пропорционально квадрату радиусаШаблон:Sfn.

Стоксу удалось теоретически объяснить и формулу Гагена — Пуазейля для расхода вязкой несжимаемой жидкости при стационарном течении в цилиндрической трубеШаблон:Sfn.

В 1848 г. Стокс получил дифференциальные уравнения, описывающие закон изменения вихря с течением времениШаблон:Sfn. В 1851 г. он вывел формулу для силы сопротивления <math>F</math> , действующей на твёрдый шар при его медленном равномерном движении в неограниченной вязкой жидкостиШаблон:Sfn. Эта формула — формула Стокса — имеет вид:

<math>F\;=\;6{\pi}R{\eta}u</math> ,

где <math>R</math> и <math>u</math> — радиус и скорость шара, <math>\eta</math> — динамический коэффициент вязкости жидкостиШаблон:Sfn.

Стокс занимался также изучением поглощения звука в жидкости; однако анализ Стокса был неполным, поскольку он в качестве единственного диссипативного механизма рассматривал вязкость, но не рассматривал теплопроводность (чего и нельзя было сделать до открытия взаимосвязи между теплотой и работой)Шаблон:Sfn.

Что касается работ Стокса в области теории упругости, то в уже упоминавшейся работе «О теории внутреннего трения в движущихся жидкостях и о равновесии и движении упругих твёрдых тел» он показал, что свойство упругих тел совершать изохронные колебания обусловлено тем, что при малых деформациях напряжения, возникающие в теле, являются линейными функциями деформацийШаблон:Sfn. Стокс исследовал также динамический прогиб мостовШаблон:Sfn.

В области оптики Стокс исследовал аберрацию света, кольца Ньютона, интерференцию и поляризацию света, спектры, люминесценцию. В 1852 г. установил, что длина волны фотолюминесценции больше длины волны возбуждающего света (правило Стокса)Шаблон:Sfn.

Имя Стокса носит также одна из важнейших формул векторного анализа — формула Стокса, связывающая ротор векторного поля с циркуляцией этого поля по замкнутому контуру, ограничивающему некоторый участок ориентированной поверхности. Данная формула была получена в 1849 г. У. Томсоном; а Стокс включил её в ежегодный конкурсный математический экзамен в Кембридже, который он проводил с 1849 по 1882 годыШаблон:Sfn.

Признание

С 1849 по 1903 годы Джордж Стокс переизбирался почётным Лукасовским профессором в Кембриджском университете. За достижения в области исследования света в 1852 году Стокс получил медаль Румфорда от Королевского Общества, а в 1893 медаль Копли. В 1889 году получил дворянский титул баронета.

Был членом многих иностранных академий, в том числе Парижской академии наукШаблон:Sfn[2] и Военно-медицинской академии в Петербурге.

В честь него названа единица измерения вязкости в системе СГС, кратер на Луне и кратер на Марсе, минерал стокезит.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:ВС Шаблон:- Шаблон:Start box Шаблон:S-aca Шаблон:Succession box Шаблон:Succession box Шаблон:End box Шаблон:Президенты Королевского общества 1800-х Шаблон:Лауреаты медали Румфорда

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Шаблон:RS id
  2. ↑ Les membres du passé dont le nom commence par S Шаблон:WaybackШаблон:Ref-fr
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Стокс,_Джордж_Габриель&oldid=10872729