Результаты своих исследований Гельмгольц резюмирует в следующих положениях: «1) Всякий раз, когда тела природы действуют друг на друга под влиянием их притягательных или отталкивательных сил, не зависящих ни от времени, ни от скоростей, сумма сил напряжения и живых сил в системе должна оставаться постоянной, и, следовательно, максимум работы, которая может быть получена, является величиной определенной, конечной. 2) Если же между телами действуют силы, зависящие от скоростей и времени или действующие по направлениям, не совпадающим с прямыми, соединяющими попарно деятельные материальные точки — например, силы вращательные, то возможны такие сочетания этих тел, при которых сила либо теряется, либо выигрывается до бесконечности. 3) При равновесии системы тел под действием центральных сил внутренние и внешние силы должны взаимно уравновешиваться, если только мы примем, что тела системы связаны между собою неподвижно и что только вся система в целом может перемещаться относительно вне ее лежащих тел. Следовательно, твердая система подобных тел никогда не может быть приведена в движение под действием внутренних сил, а только под влиянием внешних сил. Если бы, значит, существовали другие силы, кроме центральных, то можно было бы создавать такие прочные соединения тел природы, которые двигались бы сами собою, не нуждаясь в какой-либо связи с другими телами». Эти общие положения о природе сил, удовлетворяющих принципу сохранения силы, принадлежат к наиболее спорным во всей этой области. Из убеждений о невозможности perpetuum mobile (вечного двигателя), доказанного индуктивно опытным путем или выведенного дедуктивно из условий нашего познания, с необходимостью вытекает обязательность принципа сохранения силы для всех явлений природы. Тем самым вышеприведенные положения признают невозможность существования в природе каких-либо иных сил, кроме живых или центральных. Но вот еще за год до появления данной работы Гельмгольца В. Вебер пришел к выводу, что силы, с которыми действуют друг на друга движущиеся частицы электричества, зависят не только от их взаимных расстояний, но также от их скоростей и даже от их ускорений. Следовательно, по Гельмгольцу такие электродинамические силы не должны были бы подладить под действие закона сохранения силы и допускали бы такие сочетания, при которых возможны как потеря, так и выигрыш силы до бесконечности. Но вскоре затем Вебер показал, что и принятые им силы имеют потенциал, представляют, следовательно, во всех случаях определенное количество работы и удовлетворяют, таким образом, принципу сохранения силы. Позднее и Клаузиус, подобно Веберу, принял зависимость электродинамических сил от скорости и тем самым тоже перешел через границы, проведенные Гельмгольцем. Наконец, в новейшее время Вейраух пришел к выводу, что и в теории упругости твердых тел одного допущения центральных сил недостаточно для объяснения явлений. Подобные силы, действующие между двумя частицами массы по прямой, соединяющей последние, но зависящие не только от расстояния между частицами, но также и от их движения, он называет стержневыми. Исследование этих сил приводит его к положению, что и к ним применим закон сохранения энергии, если только работа действующих сил в определенный момент вообще выражается полным дифференциалом, хотя бы это не был полный дифференциал чистой функции координат, т. е. если Sdl (где S обозначает действующие стержневые силы, l — расстояние между частицами масс) есть вообще полный дифференциал какой-либо функции. Позднее, в прибавлениях к своей работе, Гельмгольц определенно отмечает, что данное им доказательство принципа сохранения силы, ограничивавшее его применимость одними центральными силами, было слишком узко и что, следовательно, второе из вышеприведенных его положений было сформулировано слишком широко. Вот его собственные слова по поводу этого положения: «Это положение сформулировано тоже слишком широко, так как мы вынуждены ограничить предшествующие общие положения случаями, для которых имеет место равенство действия и противодействия. Но если мы последнее отбросим, то установленный недавно Клаузиусом основной электродинамический закон представляет собою случай, когда силы, зависящие от скоростей и ускорений, все-таки не могут порождать движущих сил до бесконечности». Вслед за общим рассмотрением принципа сохранения силы Гельмгольц обращается к специальным применениям и вместе с тем к проверке этого закона на частных случаях. Этот закон был признан и применялся уже давно во всех проблемах механики, при которых не приходилось считаться с трением или ударом неупругих тел. Но всякий раз, когда механические движения уничтожаются вследствие удара или трения, когда световые и тепловые лучи уничтожаются вследствие поглощения, — происходит повышение температуры, иногда же возникает электрическое напряжение, а при поглощении света нередко также фосфоресценция или химическое действие. Если оставить в стороне последние явления, так как в них пока еще слишком много темного, то возникает вопрос, каким образом возникшая теплота может быть рассматриваема как эквивалент исчезнувшей силы. Если бы теплота была веществом, то эквивалентом силы могла бы быть только работа, производимая теплотой при ее переходе от более высокой температуры к более низкой. Карно и Клапейрон разрабатывали данную проблему именно в этом духе и нашли, что все выводы из такой эквивалентности оправдываются, по крайней мере, для газов и паров. Но материальная теория теплоты неприемлема; из опытов над теплотой от трения, равно как из опытов получения и уничтожения теплоты действием электрического тока, необходимо следует, что теплота представляет собою не вещество, а движение. В силу этого известное количество свободной теплоты должно представляться нам как некоторое количество живой силы этого движения, а количество так называемой скрытой теплоты как величина того молекулярного напряжения, которое при изменении состояния тел может вызвать тепловые движения. «Для фактического доказательства положения, что определенной величине механической силы всегда соответствует определенное количество тепла, мы имеем пока лишь несовершенные опыты Джоуля; впрочем, с этим законом согласуются также исследования и исчисления Гольтцмана. При получении тепла путем химического действия закон сохранения силы должен совпасть с законом Гесса («Pogg. Ann.» L, стр. 392 и LVI, стр. 598), согласно которому при химическом соединении нескольких веществ в один и тот же продукт всегда получается одинаковое количество тепла, в каком бы порядке и через какие бы промежуточные ступени ни проходил акт соединения.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ФОРМУЛА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ СИЛЫ» з дисципліни «Історія фізики»
