Drivkraft

Den drivkraft er en doktrin udviklet i Neoplatonic School of Alexandria , taget op i middelalderen af arabiske og derefter latinske lærde, for at forbedre fysik Aristoteles og forklare bevægelsen af fysiske kroppe.

Stenkastet efter Aristoteles

Ifølge Aristoteles er der to typer bevægelser, naturlig bevægelse, der bringer genstande tilbage til deres oprindelsessteder og voldelig bevægelse, der drives af et objekt til et andet. Således falder stenen, fordi den naturligt vender tilbage til sit oprindelsessted, Jorden, mens ilden stiger, fordi dens oprindelsessted er luft. På den anden side skal ethvert objekt, der skal flyttes, flyttes af en handling, der stopper handlingen, der får objektet til at stoppe. Derefter opstår spørgsmålet om at forklare, hvorfor en sten, der kastes i luften, fortsætter sin bevægelse inden den falder. Aristoteles forklarer dette ved, at den bevægelige sten efterlader et tomrum (eller rettere en sjælden luft) bag sig, som straks fyldes med luft, som derefter skubber stenen fremad (teori kaldet antiperistase ).

Drivkraften i middelalderen

Aristoteles forklaring vil blive bestridt i Alexandria og derefter i middelalderen og vil give anledning til en anden forklaring, der er drivkraften. Ifølge denne teori giver den første handling, der udføres på stenen, den en drivkraft , og det er denne drivkraft, der opretholder bevægelsen. Drivkraften mister gradvist sin styrke på grund af stenens indtrængning i luftmiljøet, og når denne drivkraft er opbrugt, tager stenen sin naturlige bevægelse og falder. Blandt de lærde, der udviklede denne drivkraftsteori , kan vi først citere Jean Philopon (filosof fra Neoplatonic School of Alexandria) i sin kommentar til Aristoteles fysik fra 517, derefter i La Création du Monde , derefter Avicenna , Avempace , Al-Tusi , Buridan , Oresme , Nicolas de Cues, og det er stadig mærkbart i Tartaglia .

Drivkraften til Jean Buridan

I det XII th  århundrede og XIII th  århundrede, teorien om fremdrift er undertiden findes i skrifter af de latinske lærde, men det har nogle tilhængere i XIII th  århundrede. I XIV th  århundrede, teorien om fremdrift er generelt accepteret, og omkring 1320, underviste på universitetet i Paris . Kort efter udviklede Jean Buridan det så bredt, at han må betragtes som dets vigtigste promotor. ”Formuleringen af Buridan teori kan bedre illustreres med et citat fra hans Quaestiones på Aristoteles 'fysik: når en mover sætter en krop i bevægelse, han bringer en vis fremdrift i det . Det er en bestemt kraft, der tillader kroppen at bevæge sig i den retning, som bevægeren starter denne bevægelse, uanset om den er op, ned, sidelæns eller i en cirkel. Den implanterede drivkraft stiger i samme forhold som hastigheden. Det er på grund af denne drivkraft, at en sten bevæger sig, når hjulet har stoppet med at flytte det. Men på grund af luftens modstand (og også stenens tyngdekraft), der forsøger at bevæge den i den modsatte retning af bevægelsen forårsaget af drivkraften , vil den svækkes hele tiden. Derfor er stenens bevægelse gradvis langsommere, og til sidst er drivkraften så formindsket eller ødelagt, at stenens tyngdekraft hersker og flytter stenen til sit naturlige sted ” . Efter min mening sagde han, ”man kan acceptere denne forklaring, fordi de andre forklaringer viser sig at være falske, når alle fænomener er enige i denne. Det bemærkes, at den implanterede impuls skyldes hastigheden og antages at være proportional med den. Andetsteds betragtede Buridan det som proportionalt med kropsvægt ” .

Kommentarer fra Olaf Pedersen

I det XX th  århundrede , astronomen og historiker videnskabens Olaf Pedersen  (i) mener, at den i korrekt udvalgte enheder impulser kunne skrives i henhold til formlen ved hvilken Buridan giver en præcis betydning til fremdrift , et begreb, der tidligere var ret vage . "Fra et formelt synspunkt er dette nye koncept i dynamik lig med bevægelsen af klassisk fysik , men i virkeligheden er de to meget forskellige, fordi de spiller forskellige dele i deres respektive dynamiske teorier. Det vigtige punkt er, at i middelalderens forstand af ordet er drivkraft en kraft med samme fysiske status som tyngdekraft (eller lethed), magnetisme  osv. Dog kan teorien godt have banet vejen for begrebet inerti, der permanent erstatte XVII th  århundrede . Buridans citat indebærer, at i fravær af nogen modstand, vil impulsen bære projektilet med konstant hastighed langs en lige linje til uendelig, hvilket er den type bevægelse, der er beskrevet i l ' inerti . "

Selvom drivkraft er en kraft i aristotelisk forstand (en årsag til bevægelse), kan han ifølge denne astronom meget vel have ført filosoffer til at overveje den type bevægelse, der er beskrevet i Newtons første lov. Buridans anvendelse af teorien om impuls til bevægelse af projektiler førte ham til en anden ballistisk kurve end den, der blev givet af den aristoteliske teori. ”Buridan brugte drivkraftsteorien på temmelig underlige måder til at forklare den hurtige bevægelse af frit fald. Oprindeligt fastholder han, at tyngdekraften alene virker på kroppen, der opnår en lille hastighed. Men denne hastighed indebærer et lille momentum, som sammen med tyngdekraften øger hastigheden, hvilket øger tyngdekraften osv. Denne mærkelige teori blev senere vedtaget af Nicole Oresme . Buridan beskæftigede sig også med fænomener som hoppende af en kugle på en væg, en streng, der vibrerer og bevægelse af pendler. At impulsteorien ikke kan betragtes som en direkte forløber for inertibegrebet, fremgår meget tydeligt af det faktum, at Buridan også anvender den på cirkulær bevægelse. Den fremdrift af et legeme blev betragtet som en kraft, som søger at opretholde indledende bevægelse, direkte eller cirkulær, en ide, der overlevede i fysik i mindst tre århundreder, og blev endda bruges af Galileo. "

Teorien om drivkraft gav anledning til heftige diskussioner og af ubestridelig praktisk interesse på det tidspunkt, hvor artilleriet udviklede sig. Hvad er den præcise form på banen? Dette problem blev undersøgt mere dybtgående af en anden parisisk forsker, Albert de Saxe (1316-1390), der skelner mellem tre forskellige faser i bevægelse af projektiler. For det første, et indledende trin, hvor drivkraften er dominerende, og tyngdekraften betragtes som ubetydelig, resultatet er lige liniebevægelse. Albert of Saxony definerer et mellemstadium, hvor tyngdekraften genoprettes, og stien begynder at afvige fra den lige linje; denne del af stien er ofte designet som en del af en cirkel. For det tredje postulerer det et sidste trin, hvor drivkraften er helt brugt, og tyngdekraften alene driver projektilet ned langs en lodret linje.

På den anden side anses det for, at den naturlige bevægelse får stenen til at få drivkraft igen . For det første mener vi, at den naturlige drivkraft bekæmper den oprindelige voldelige drivkraft , inden vi overvejer, at den anden drivkraft gradvist erstatter den første. Denne sidste stadig primitive opfattelse af mekanik er ikke desto mindre meget vigtig, fordi den fører til en forening af bevægelsens opfattelse og ikke længere skelner mellem naturlig bevægelse og voldelig bevægelse. Dette vil bane vejen for moderne opfattelser af mekanik med Galileo , derefter Newton .

Noter og referencer

  1. "Impetus" -artikel i Dictionary of History and Philosophy of Science , redigeret af Dominique Lecourt , Publisher PUF, 2006 (4. udgave), ( ISBN  2-13054-499-1 )
  2. Hvor det på mange punkter afviger fra Aristoteles positioner: Projektilerne fortsætter med at bevæge sig frem ved virkningen af ​​en motorkraft transmitteret af løfteraket (og ikke af luftens tryk). Luft er en hindring for bevægelse af projektiler. Vakuumet findes (pipetteeksperiment). Bevægelse i et vakuum er mulig.
  3. Hvor han foreslår at forklare universets bevægelser ved hjælp af begrebet "drivkraft", som han tidligere foreslog for den "sublunar" verden: Skabelsen af ​​verden, I, 12: "Gud, der skabte dem, kunne han ikke placere i Månen, Solen og de andre stjerner, en drivkraft, ligesom de kræfter, der tildeles tunge kroppe og lette kroppe ... ”Trad. Fr. MC. Rosset og MH. Congourdeau; Verdens skabelse , Paris, Migne, 2004, s. 54-55.
  4. I spørgsmål om fysik og spørgsmål om himmelens og verdens bøger .
  5. Olaf Pedersen , Early Physics and Astronomy: A Historical Introduction , CUP Archive,1993( læs online ) , s.  210


Bibliografi