几位大物理学力家学贡献.ppt

几位大物理学家的力学贡献 ;提要 文章简略介绍从19世纪后半叶到20世纪初的七位著名的物理学家，即麦克斯韦、基尔霍夫、赫兹、开尔文、汤姆孙、瑞利和迪昂的贡献及其在力学领域中的出色研究工作，说明力学学科对近代科学的重要性。 关键词 近代物理 力学 著名物理学家 研究成果;20世纪初，整个科学特别是物理学科经历了巨大的革命性的变化。在这一变化的前夜，19世纪后半叶到20世纪初的这半个多世纪里，出现了为这一变化准备条件的许多科学巨人。由于这些物理学家在物理学上的杰出贡献名声很大，远远盖过了他们在力学上的贡献，所以在许多他们的传记或介绍中，大都不提到他们在力学上的贡献。在当今社会分工越来越细的条件下，学力学的不知道他们曾经做过重要的力学研究工作，学物理的也不知道他们在力学领域中的耕耘。不过，仔细考察这些大科学家的经历，我们发现他们共同的特点不仅是在力学上有深厚的功底，并且在力学学科发展上也留下了不可磨灭的开创性的贡献。这里我们就来介绍其中属于英、法、德的七位，即麦克斯韦、基尔霍夫、赫兹、开尔文、汤姆孙、瑞利和迪昂。;英国物理学家麦克斯韦James Clerk Maxwell1831－1879 ;光弹性;结构力学;粘弹性;调速器;麦克斯韦方程组;;卡文迪什实验室主任;统计物理;麦克斯韦妖;德国物理学家基尔霍夫Gustav Robert Kirchhoff1824－1887 ;物理学上的贡献;基尔霍夫假设;在建立平板问题的方程时，他假定：1）变形时垂直于中面的直线仍保持为直线，变形后还垂直于中面，2）中面的元素在变形时不伸长。这个简化平板问题的假设现今仍在使用，被称为直法线假设也称为基尔霍夫假设。 1888年，英国人乐甫利用基尔霍夫对平板问题的假设导出了弹性薄壳的平衡方程，至今这个假设被人称为基尔霍夫――乐甫假设。;弹性杆动力学比拟; 其中A，B为截面的两个主弯曲刚度，C为扭转刚度，p,q为曲率沿主方向上的投影，r为挠率。杆上的切力，为分布力矩。 ;;德国物理学家赫兹Heinrich Rudolf Hertz1857－1894;纵观赫兹一生的科学历程，像他的老师亥姆霍兹一样，他是严格地坚持将力学作为物理科学的共同基础，他在一篇文章中说：“所有物理学家都同意这样的观点，即物理 学的任务在于把自然现象归结为简单的力学定律。”但与牛顿的古典力学不 同，赫兹是被称为“无力力学”运动学流派的拥护者，这一流派认为，一切物理现象都是运动着的重物在接触时的相互作用，而不是用力的概念作为解释的依据。赫兹对力学的研究成果，主要体现在他的学术著作《无力的力学》及1876年出版的《力学原理》等书中。赫兹最早将力学定律看作是发展着和变化着的事物，从而为突破近代力学的思想束缚作出了思想上的准备。 ;1883年初解决了长圆柱受集中力的解。1889年，赫兹说明了用球形物体与圆柱形物体相互挤压问题的实验结果。结论是如果挤压前在表面上涂以烟炱则表现接触面的轮廓为椭圆。他同时给出了这个问题的理论解。这个解现在人们还称为赫兹接触问题解。 1894年赫兹将力学系统区分为完整系统与非完整系统两类，对应于完整约束与非完整约束。后来开辟了非完整力学的研究。;英国科学家汤姆孙（William Thomson 即Kelvin,1824－1907） ;在他的科学活动的早期在弹性力学中求解了在均匀各向同性无限弹性介质中受一集中力的解，这个解称为开尔文解。在流体力学中，他证明了在理想流体条件下，流体内部的涡量守恒定理，这个定理至今被称为开尔文定理。能量的概念虽然是由托马斯·杨于1807年早就提出的，只有经过Kelvin大力提倡和论证之后才为科学界普遍接受，他认为所有看得見的物理与化学现象，其背后有一个看不見的共通原則在引导着，这就是“能量”(Energy) 。;他是热力学和气体动理论的创始人之一。国际单位制中热力学温度单位中的开（尔文）氏温标即为纪念他而命名。他在1851年发表题为《热动力理论》的论文，给出热力学第二定律的Kelvin表述：我们不可能从單一热源取热，使它完全变为有用功而不产生其他影响。所以后人称他为热力学之父。;开尔文一生贡献甚多，涉及电磁学，热力学，工程科学，电工仪表与测量，波动、涡流和以太学说、地球年龄的估计等，尤其是他负责敷设了大西洋海底电缆工程。在这项工程实施中，他研究了电缆中信号传播的情况，导出了信号传播速度减慢与电缆长度平方成正比的规律。他还研制成可提高仪器测量灵敏度的镜式检流计、可自动记录电报信号的虹吸记录器；设计制作了绝对静电计、开尔文电桥、圈转电流计等；建立了电磁量的精确单位标准，为近代电学单位标准奠定了基础。海底电缆的敷设成功不仅使英国在海底电报通信上居世界领先地位，还对现代大型工程的建设起了重要推动作用。他最早获得液态