Guillaume Amontons

Technology

12 hours ago

Author

Guillaume Amontons (31. srpna 1663 Paříž - 11. října 1705 Paříž) byl francouzský vynálezce vědeckých přístrojů a fyzik. Byl jedním z průkopníků studia problému tření. Je rovněž znám díky svým pracím v oboru termodynamiky a návrhem koncepce absolutní nuly.

Životopis

Narodil se v Paříži, v rodině právníka původem z Normandie, který se přestěhoval do francouzského hlavního města. Když byl ještě mladý, ztratil sluch, což ho mohlo motivovat k tomu, aby se plně zaměřil na vědu. +more Podle jeho životopisce Bernarda de Fontenelle jej studium perpetua mobile přesvědčilo o důležitosti studia strojů z matematického hlediska. Nikdy nenavštěvoval univerzitu, ale mohl studovat matematiku, přírodní vědy a nebeskou mechaniku. Věnoval se rovněž studiu kreslení, měřičství a architektury. Zemřel v Paříži ve věku 42 let.

Práce

Vědecké přístroje

Jeho příspěvek v oblasti vědeckých přístrojů zahrnuje mimo jiné vylepšení barometru (1695), vlhkoměru (1687) a teploměru (1695), a sice zejména pro jejich využití na moři. Sestavil rovněž optický telegraf a navrhl používání svých vodních hodin pro námořní chronometr, který sloužil k určování polohy lodi v oceánu.

Termodynamika

Amontons zkoumal vztah mezi tlakem a teplotou v plynech, ačkoli postrádal přesné a precizní teploměry. Přes určitou nepřesnost jeho měření, která z toho plynula, stanovil, že tlak plynu se mezi teplotou chladu a bodem varu vody zvyšuje zhruba o jednu třetinu. +more To byl podstatný krok směrem k následným termodynamickým zákonům probíhajícím v ideálním plynu, a zejména pak ke Gay-Lussacovu zákonu. Jeho práce ho přivedla ke spekulacím, že dostatečné snížení teploty povede k vymizení tlaku. Přestože se přiblížil k objevu absolutní nuly - teoretické teploty, o kterou se sníží objem vzduchu v jeho plynovém teploměru na nulu (což odhadl na -240 ° C) -, vlastní objev si připsal až téměř o 150 let později skotsko-irský fyzik William Thomson (lord Kelvin).

Guillaume Amontons je rovněž vynálezcem horkovzdušného motoru. V roce 1699 sestrojil svůj první motor - o více než století dříve než známý Stirlingův motor. +more Tento stroj, který Amontons pojmenoval „ohnivý mlýn“ (moulin à feu), pracoval v novém termodynamickém cyklu, který se později stal známým jako Stirlingův cyklus.

Ohnivý mlýn je zařízení, které k výrobě hnací síly využívá rozpínání a smršťování ohřátého vzduchu. Vypočítaný výkon Amontonsova ohnivého mlýna byl 39 HP, což se rovnalo výkonu těch nejvýkonnějších horkovzdušných motorů 19. +more století (s výjimkou Ericssonova „tepelného motoru“). Hlavním rozdílem mezi Amontonsovým motorem a horkovzdušnými motory 19. století byla povaha pístu (Amontons používal vodu) a použití rotačního pohybu místo střídavého pohybu.

Tření

Silový obrazec hranolu (cihly) na nakloněné rovině (block on a ramp) a samotného hranolu (just the block). +more Šipky jsou vektory, jež označují směr a velikost sil. N je dostředivá síla, mg je gravitační síla a Ff je třecí síla. V roce 1699 Amontons publikoval znovuobjevení zákonů tření, které poprvé nastínil již Leonardo da Vinci. Ačkoli byly přijaty s jistou dávkou skepticismu, jejich platnost ověřil v roce 1781 Charles-Augustin de Coulomb. Za tento přínos byl Amontons profesorem mechaniky tekutin a tribologie na univerzitě v Leedsu Duncanem Dowsonem označen jedním z 23 „Mužů tribologie“.

Amontonsovy zákony tření

Amontonsovy zákony tření: # Velikost třecí síly je u kinematického tření přímo úměrná kolmé tlakové síle F_\mathrm{n} (nebo N). (1. +more Amontonsův zákon) # Velikost tření nezávisí na velkosti stykové plochy (pokud stykový tlak nepřestoupí pevnostní meze materiálů). (2. Amontonsův zákon) # Tření za pohybu (přesněji velikost třecí síly u kinematického tření) není závislé na rychlosti. (Coulombův zákon tření) (Tyto 3 zákony platí pouze pro smykové tření, které se se v technické praxi nazývá také „suché“ tření. Přidání tekutého maziva totiž významně mění třecí vlastnosti těles. ).

Klasickým příkladem těchto zákonů je cihla spočívající na nakloněné rovině, kde je v rovnovážné poloze, a tedy nehybná. (Výslednice všech sil působících na těleso je při ní nulová a výsledný moment všech sil je také nulový. +more) Proti gravitační síle působí klidové tření, ale když se začne zvětšovat úhel náklonu roviny, počne se cihla posléze pohybovat směrem dolů, protože gravitace překonává odpor tření.