Impetus teori
Den drivkraften teori (fra latin drivkraft = å presse frem, til swing) er en utdatert teori for "dynamisk" forklaring av bevegelsen av kropper, som kom fra en kristen kritikk av den materialistiske aristoteliske bevegelse teori . Den drivkraften er en uvesentlig (uvesentlig) årsak til bevegelse eller snarere åndelig forstått "kraft" som er overført til et legeme som skal beveges for å få til sin bevegelse.
I middelalderen dannet drivkraftsteorien et viktig grunnlag for ballistikken . I Klassisk Mekanikk , som er basert på Isaac Newtons arbeid, er begrepet drivkraft eliminert, og dens betydning har delvis strømmet inn i den årsaksløse treghetsbevegelsen , impulsen og den kinetiske energien .
Undersøkelser av førsteårsstudenter om deres forståelse av atferden til objekter i bevegelse viste at de intuitive forklaringene til en stor del av fagene fremdeles er veldig lik impulsteorien.
historie
Drivkraftsteorien ble allerede diskutert i det 6. århundre av den avdøde gamle greske lærde Johannes Philoponos . En forløper for teorien ble også representert av Franz von Marchia på 1300-tallet. Den franske filosofen Johannes Buridan utviklet deretter drivkraftsteorien avgjørende videre. Selv Galileo Galilei brukte i sine tidlige skrifter og til og med i "Discourses" en beskrivelse av fallende kropper, som kom nær drivkraftsteorien, og Leonardo da Vinci tok for å beskrive sirkulære bevegelser tilbake til begrepet Kreisimpetus. Newton bruker ordet 'drivkraft' i Principia som en manifestasjon av sin 'treghet', som opprettholder bevegelse eller hvile.
Klassisk eksempel: ballistiske problemer
historie
Drivteorien antok i likhet med aristotelisk fysikk at bevegelse bare er mulig så lenge en tilsvarende bevegelsesårsak (i dagens perspektiv, en kraft ) er aktiv. For å holde et objekt i bevegelse, bør det hele tiden flyttes av en annen kropp. Imidlertid gjorde denne antagelsen det umulig å forklare bevegelsen til prosjektiler, siden de ikke har kontakt med noen annen solid kropp etter å ha forlatt kanonløpet. Drivkraftsteorien løste dette problemet ved å anta en immateriell årsakskraft som er imponert over prosjektilet når det avfyres - drivkraften. For å forklare den jevne nedgangen i bevegelse observert i virkelige objekter, ble det videre antatt at drivkraften stadig avtar. Når drivkraften er brukt opp, skal kroppen falle vinkelrett på bakken.
I følge beskrivelsen av den persiske filosofen Avicenna i det 11. århundre beveger et prosjektil seg i en rett linje i retning av ild etter å ha forlatt pistolen til den opprinnelige drivkraften er fullstendig fortært (A → B). Deretter skal kroppen stille seg et kort øyeblikk (punkt B), for deretter å oppleve en drivkraft nedover på grunn av sin naturlige tyngde, noe som får den til å falle loddrett nedover (B → C).
Den skolastiske Albert von Rickmersdorf foreslo en mer presis beskrivelse av banen på 1300-tallet. Han delte bevegelsen i tre faser. Opprinnelig er drivkraften så høy at den oppveier kroppens naturlige vekt. Kroppen beveger seg på en rett linje (A → B). Når drivkraften forsvinner, øker innflytelsen av vekten og prosjektilet beskriver en bue (B → C). Når drivkraften er brukt opp, faller prosjektilet vinkelrett på bakken (C → D).
Senest med Pierre Gassendis formulering av treghetsprinsippet og eksperimentene han gjennomførte på 1600-tallet, ble gyldigheten til drivkraftsteorien tilbakevist.
Faktisk bane
Uten å ta hensyn luftkreftene på et frittflyvende objekt ( overflatefriksjonen , skjema drag , aerodynamisk løft eller downforce ), er banen en bane parabel . Når det gjelder sakte gjenstander, beholdes den parabolske formen i stor grad selv om det tas hensyn til luftstyrkene (eksempel: å kaste en tennisball fra den ene hånden til den andre). Alle individuelle luftstyrker vokser nøyaktig eller omtrent kvadratisk med flyhastigheten, slik at den totale styrken (som også resulterer i total motstand) øker kvadratisk med hastigheten. Ved høye hastigheter går mer kinetisk energi tapt ved å overvinne luftmotstand, og mindre energi omdannes til bevegelse mot tyngdekraften ( potensiell energi ).
Dette faktum har innvirkning på utformingen av den optimale flyveien eller skytevinkelen til et prosjektil. Raske virkelige gjenstander, som kanonkuler , en slått av golfball, et kastet spyd eller diskus eller dråpene av en stråle med trykkvann, beveger seg på baner som ligner på de som kan forventes i henhold til drivkraftsteorien. Den maksimale distanse blir ikke oppnådd ved en utslagsvinkel på 45 °, som kan beregnes for prosjektiler uten luftkrefter, men ved mindre vinkler, nemlig de mindre vinkler, jo raskere lansering hastigheten og jo mindre masse av objektet i forhold til tverrsnittsområdet er. I denne forbindelse gir drivkraftsteorien - om enn faktisk feil - en ofte nyttig tilnærmet løsning for det som kan observeres med det blotte øye eller enkle sporopptak (f.eks. Fuktighetslinje på en sprøytet, vertikal vegg).
litteratur
- Michael McCloskey: Impetus Theory and Intuition in Physics. I: Spectrum of Science: Newtons Universum , Heidelberg 1990, ISBN 3-89330-750-8 , s. 18.
- Ed Dellian: Impliserer kvantemekanikken begrepet drivkraft? , Physics Essays 3 No. 4 (1990) s. 365.
- Klaus Hentschel : Om begrepet og problemhistorien til 'Impetus', i Hamid Reza Yousefi og Christiane Dick (red.) Risikoen for det nye. Contexts and Restrictions of Science , Nordhausen: Bautz 2009, s. 479–499.
- Michael Wolff : History of the Impetus Theory. Undersøkelser av opprinnelsen til klassisk mekanikk . Frankfurt: Suhrkamp, 1978.
Individuelle bevis
- ↑ A. Caramazza, M. McCloskey, B. Grønn: Naive tro i "sofistikerte" fag: Misforståelse om baner av stedene. I: Cognition 9 (2), 1981, s. 117-123.
- ↑ Edgar Fieberg: Den intuitive kunnskapen om bevegelseslovene: Utviklingspsykologiske undersøkelser av intuitiv kunnskap i handling, persepsjon og dømmekraft . Waxmann Verlag, 1998, ISBN 978-3-89325-646-4 .
- ^ Isaac Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (IB Cohen, red.), Berkeley: University of California Press 1999