Сер Джордж Габріє́ль Стокс, 1-й бароне́т (англ. Sir George Gabriel Stokes, 1st Baronet; 13 серпня 1819, — 1 лютого 1903, Кембридж) — британський математик і фізик ірландського походження.
Працюючи в Кембриджському університеті, зробив значний внесок у розвиток гідро- і газодинаміки (див. Рівняння Нав'є-Стокса), оптики і математики (див. Теорема Стокса). Був секретарем, а пізніше президентом Лондонського королівського товариства.
На честь Стокса названа одиниця кінематичної в'язкості, що входить в систему одиниць СГС — стокс.
Біографія
Народився 13 серпня 1819 року у Скріні, , Ірландія. Був молодшим сином протестантського священика євангеліста Габрієля Стокса. У 1841 році закінчив Кембриджський університет, з 1849 року — професор математики цього університету. У 1857 році Стокс одружився. Помер в Кембриджі 1 лютого 1903 року.
Наукова діяльність
Праці Стокса належать до теоретичної механіки, гідродинаміки, теорії пружності, теорії коливань, оптики, математичного аналізу і математичної фізики.
Одночасно із Філіпом Зейделем ввів (1848) поняття рівномірної збіжності послідовності та ряду.
Вивчаючи гідродинаміку в'язкої рідини, Стокс в 1845 році в роботі «Про теорію внутрішнього тертя у рухомих рідинах та про рівновагу і рух пружних твердих тіл» (опублікована у 1849 році) вивів диференціальне рівняння, яке описує течії в'язких (як правило, стисливих) рідин, зараз це рівняння має назву рівняння Нав'є — Стокса. Стокс вивів ці рівняння не вперше; раніше вони були отримані Клод-Луї Нав'є (1821 — для випадку нестисливої рідини), О. Коші (1828), С. Пуассоном (1829) та А. Сен-Венаном (1843). Але традицію пов'язувати ці рівняння перш за все з іменами Нав'є та Стокса історично можна пояснити, оскільки саме Стоксу належить варіант виведення цих рівнянь, який послідовно виходить із концептуальної концепції. Історик науки Й. Б. Погребиський відзначав, що «увага до фізичної сторони, врахування результатів експериментів, прозора кінематична картина руху та вичерпне формулювання вихідного динамічного „принципу“ — все це у поєднанні із декількома вдалими застосуваннями теорії зробило працю Стокса основним відправним пунктом для подальших робіт з теорії в'язких рідин».
Як і Коші у попередніх роботах, Стокс перед виведенням рівняння провів ретельний кінематичний аналіз, у якому він відкрив природу як локальної кутової швидкості.
Уявлення молекулярної механіки у Стокса відіграють допоміжну роль. Нехтуючи іррегулярною складовою швидкості рідини (яка залежить від відстаней між молекулами та їх взаємодії), Стокс оперував середньою (регулярною) швидкістю рідини довкола рідкої частинки. Вихідною гіпотезою при виведенні рівнянь руху в'язкої рідини була лінійна залежність шести компонент напруження від шести компонент швидкостей деформації рідкої частинки.
Розглядаючи рідину як суцільне середовище, Стокс звернувся до поняття внутрішнього тертя, і його трактування цього явища стало узагальненим трактуванням Ньютона. Спираючись на свої результати, Стокс вніс правки у виконаний раніше Ньютоном аналіз задачі про обертання в'язкої рідини у циліндрі. Як показав Стокс, помилка, допущена Ньютоном при розв'язанні цієї задачі, була в тому, що Ньютон замість моментів сил тертя, які діють на зовнішню та внутрішню поверхню кожного умовно виділеного в рідині циліндричного шару, розглядав власне ці сили. В результаті у Ньютона виявилося, що час одного оберту рідкої частинки залежить лінійно від радіуса циліндричного шару, а з результатів Стокса випливає, що цей час пропорційний квадрату радіуса.
Стоксу вдалося теоретично пояснити і формулу Гагена — Пуазейля для витрати в'язкої нестисливої рідини при стаціонарній течії в циліндричній трубі.
У 1848 році Стокс отримав диференціальне рівняння, яке описує закон зміни завихрення протягом часу. У 1851 році він вивів формулу для сили опору , яка діє на тверду кулю при її повільному рівномірному русі у необмеженній в'язкій рідині. Ця формула — формула Стокса — має вигляд:
- ,
де і — радіус та швидкість кулі, — динамічний коефіцієнт в'язкості рідини.
Також Стокс займався вивченням поглинання звуку в рідині; але аналіз Стокса був неповним, оскільки він як єдиний дисипативний механізм розглядав в'язкість, але не розглядав теплопровідність (що і неможливо було зробити до відкриття взаємозв'язку між теплотою та механічною роботою).
Щодо праць Стокса в галузі теорії пружності, то у вже згаданій праці «Про теорію внутрішнього тертя у рухомих рідинах та про рівновагу і рух пружних твердих тіл» він показав, що властивість пружних тіл здійснювати ізохронні коливання обумовлено тим, що при малих деформаціях напруження, які виникають в тілі, є лінійними функціями деформацій. Також Стокс досліджував динамічний прогин мостів.
В області оптики Стокс досліджував аберацію світла, кільця Ньютона, інтерференцію та поляризацію світла, електромагнітні спектри, люмінесценцію. У 1852 році встановив, що довжина хвилі фотолюмінесценції більша за довжину хвилі світла збудження (правило Стокса).
Ім'я Стокса носить також одна з важливих формул векторного аналізу — формула Стокса, яка пов'язує ротор векторного поля з циркуляцією цього поля по замкнутому контуру, що обмежує деяку ділянку орієнтованої поверхні. Дана формула була отримана у 1849 році Вільямом Томсоном; Стокс включив її у щорічний конкурсний математичний екзамен у Кембриджі, який він проводив з 1849 по 1882 роки.
Визнання
З 1849 по 1903 роки Джордж Стокс переобирався почесним Лукасовським професором у Кембриджському університеті. За досягнення в галузі дослідження світла у 1852 році Стокс отримав медаль Румфорда від Лондонського королівського товариства, а у 1893 році — медаль Коплі. У 1889 році отримав дворянський титул баронета.
Був членом багатьох іноземних академій: Геттінгенської академії наук, Французької академії наук, Військово-медичної академії у Петербурзі та ін..
На його честь названа одиниця вимірювання в'язкості в системі СГС, астероїд 30566 Стокс, кратери на Місяці і на Марсі, мінерал стокезит.
Примітки
- Bibliothèque nationale de France BNF: платформа відкритих даних — 2011.
- Архів історії математики Мактьютор — 1994.
- SNAC — 2010.
- www.accademiadellescienze.it
- Стокс Джордж Габриель // Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / под ред. А. М. Прохоров — 3-е изд. — Москва: Советская энциклопедия, 1969.
- Hansard 1803–2005
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Архів історії математики Мактьютор — 1994.
- Pas L. v. Genealogics.org — 2003.
- Боголюбов, 1983, с. 454.
- Боголюбов, 1983, с. 455.
- Погребысский, 1964, с. 129.
- Погребысский, 1964, с. 143.
- Truesdell, 1976, с. 122.
- Тюлина, 1979, с. 233—234.
- Тюлина, 1979, с. 224.
- Ландау, Лифшиц, 1986, с. 82.
- Погребысский, 1964, с. 288.
- Храмов, 1983, с. 255.
- Ландау, Лифшиц, 1986, с. 93.
- Погребысский, 1964, с. 117.
- Шилов Г. Е. . Математический анализ. Функции нескольких вещественных переменных, ч. 1—2. — М. : Наука, 1972. — C. 385.
- Lutz D. Schmadel. Dictionary of Minor Planet Names. — 5-th Edition. — Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 2003. — 992 (XVI) с. — .
Література
- Боголюбов Алексей Николаевич. Математики. Механики. Биографический справочник. — Киев : «Наукова думка», 1983. — С. 454—455. — 50 000 прим. (рос.)
- Кудрявцев П. С. История физики. Т. 2. — М. : Учпедгиз, 1956. — 488 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. 3-е изд. — М. : Наука, 1986. — 736 с. — (Теоретическая физика. Т. VI)
- Погребысский И. Б. От Лагранжа к Эйнштейну: Классическая механика XIX века. — М. : Наука, 1964. — 327 с.
- Тюлина И. А. История и методология механики. — М. : Изд-во Моск. ун-та, 1979. — 282 с.
- Храмов Ю. А. Стокс Джордж Габриэль (Stokes George Gabriel) // Физики : биографический справочник / под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 254. — 200 000 екз.
- Scott В. E. Men and milestones in optics. G. G. Stokes // Appl. Optics, 1, 1. — 1962. — P. 69—73.
- Truesdell C. History of Classical Mechanics. Part II, the 19th and 20th Centuries // Die Naturwissenschaften, 63, 3. — 1976. — P. 119—130.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshih lyudej iz prizvishem Stoks Ser Dzhordzh Gabriye l Stoks 1 j barone t angl Sir George Gabriel Stokes 1st Baronet 13 serpnya 1819 1 lyutogo 1903 Kembridzh britanskij matematik i fizik irlandskogo pohodzhennya Dzhordzh Gabriyel Stoksangl George Gabriel StokesIm ya pri narodzhenniangl George Gabriel StokesNarodivsya13 serpnya 1819 1819 08 13 1 2 d Slajgo Konnaht Irlandiya 4 Pomer1 lyutogo 1903 1903 02 01 1 2 83 roki Kembridzh Angliya Spoluchene Korolivstvo 5 4 Krayina Velika BritaniyaDiyalnistmatematik fizik politik bogoslov vikladach universitetu aristokratAlma materKembridzhskij universitetGaluzmatematika fizikaZakladKembridzhskij universitetPosadaChlen 24 go parlamentu Spoluchenogo Korolivstva d 6 i Prezident Londonskogo korolivskogo tovaristva d Naukovij kerivnikVilyam GopkinsVidomi uchniGoracij LembAspiranti doktorantiDzhon Vilyam Strett 7 Goracij Lemb 8 ChlenstvoLondonske korolivske tovaristvo Bavarska akademiya nauk Gettingenska akademiya nauk Amerikanska akademiya mistectv i nauk Prusska akademiya nauk d Korolivske tovaristvo Edinburga 9 Nacionalna akademiya nauk SShA Turinska akademiya nauk 4 Vidomij zavdyaki zakon Stoksa rivnyannya Nav ye Stoksa stoksiv zsuv teorema StoksaBatkod 10 Matid 10 U shlyubi zdDitidNagorodichlen Londonskogo korolivskogo tovaristva 1851 medal Gelmgolca 1900 Medal Rumforda 1852 d 1886 Dzhordzh Gabriyel Stoks u Vikishovishi Pracyuyuchi v Kembridzhskomu universiteti zrobiv znachnij vnesok u rozvitok gidro i gazodinamiki div Rivnyannya Nav ye Stoksa optiki i matematiki div Teorema Stoksa Buv sekretarem a piznishe prezidentom Londonskogo korolivskogo tovaristva Na chest Stoksa nazvana odinicya kinematichnoyi v yazkosti sho vhodit v sistemu odinic SGS stoks BiografiyaNarodivsya 13 serpnya 1819 roku u Skrini Irlandiya Buv molodshim sinom protestantskogo svyashenika yevangelista Gabriyelya Stoksa U 1841 roci zakinchiv Kembridzhskij universitet z 1849 roku profesor matematiki cogo universitetu U 1857 roci Stoks odruzhivsya Pomer v Kembridzhi 1 lyutogo 1903 roku Naukova diyalnistPraci Stoksa nalezhat do teoretichnoyi mehaniki gidrodinamiki teoriyi pruzhnosti teoriyi kolivan optiki matematichnogo analizu i matematichnoyi fiziki Odnochasno iz Filipom Zejdelem vviv 1848 ponyattya rivnomirnoyi zbizhnosti poslidovnosti ta ryadu Vivchayuchi gidrodinamiku v yazkoyi ridini Stoks v 1845 roci v roboti Pro teoriyu vnutrishnogo tertya u ruhomih ridinah ta pro rivnovagu i ruh pruzhnih tverdih til opublikovana u 1849 roci viviv diferencialne rivnyannya yake opisuye techiyi v yazkih yak pravilo stislivih ridin zaraz ce rivnyannya maye nazvu rivnyannya Nav ye Stoksa Stoks viviv ci rivnyannya ne vpershe ranishe voni buli otrimani Klod Luyi Nav ye 1821 dlya vipadku nestislivoyi ridini O Koshi 1828 S Puassonom 1829 ta A Sen Venanom 1843 Ale tradiciyu pov yazuvati ci rivnyannya persh za vse z imenami Nav ye ta Stoksa istorichno mozhna poyasniti oskilki same Stoksu nalezhit variant vivedennya cih rivnyan yakij poslidovno vihodit iz konceptualnoyi koncepciyi Istorik nauki J B Pogrebiskij vidznachav sho uvaga do fizichnoyi storoni vrahuvannya rezultativ eksperimentiv prozora kinematichna kartina ruhu ta vicherpne formulyuvannya vihidnogo dinamichnogo principu vse ce u poyednanni iz dekilkoma vdalimi zastosuvannyami teoriyi zrobilo pracyu Stoksa osnovnim vidpravnim punktom dlya podalshih robit z teoriyi v yazkih ridin Yak i Koshi u poperednih robotah Stoks pered vivedennyam rivnyannya proviv retelnij kinematichnij analiz u yakomu vin vidkriv prirodu yak lokalnoyi kutovoyi shvidkosti Uyavlennya molekulyarnoyi mehaniki u Stoksa vidigrayut dopomizhnu rol Nehtuyuchi irregulyarnoyu skladovoyu shvidkosti ridini yaka zalezhit vid vidstanej mizh molekulami ta yih vzayemodiyi Stoks operuvav serednoyu regulyarnoyu shvidkistyu ridini dovkola ridkoyi chastinki Vihidnoyu gipotezoyu pri vivedenni rivnyan ruhu v yazkoyi ridini bula linijna zalezhnist shesti komponent napruzhennya vid shesti komponent shvidkostej deformaciyi ridkoyi chastinki Rozglyadayuchi ridinu yak sucilne seredovishe Stoks zvernuvsya do ponyattya vnutrishnogo tertya i jogo traktuvannya cogo yavisha stalo uzagalnenim traktuvannyam Nyutona Spirayuchis na svoyi rezultati Stoks vnis pravki u vikonanij ranishe Nyutonom analiz zadachi pro obertannya v yazkoyi ridini u cilindri Yak pokazav Stoks pomilka dopushena Nyutonom pri rozv yazanni ciyeyi zadachi bula v tomu sho Nyuton zamist momentiv sil tertya yaki diyut na zovnishnyu ta vnutrishnyu poverhnyu kozhnogo umovno vidilenogo v ridini cilindrichnogo sharu rozglyadav vlasne ci sili V rezultati u Nyutona viyavilosya sho chas odnogo obertu ridkoyi chastinki zalezhit linijno vid radiusa cilindrichnogo sharu a z rezultativ Stoksa viplivaye sho cej chas proporcijnij kvadratu radiusa Stoksu vdalosya teoretichno poyasniti i formulu Gagena Puazejlya dlya vitrati v yazkoyi nestislivoyi ridini pri stacionarnij techiyi v cilindrichnij trubi U 1848 roci Stoks otrimav diferencialne rivnyannya yake opisuye zakon zmini zavihrennya protyagom chasu U 1851 roci vin viviv formulu dlya sili oporu F displaystyle F yaka diye na tverdu kulyu pri yiyi povilnomu rivnomirnomu rusi u neobmezhennij v yazkij ridini Cya formula formula Stoksa maye viglyad F 6 p R h u displaystyle F 6 pi R eta u de R displaystyle R i u displaystyle u radius ta shvidkist kuli h displaystyle eta dinamichnij koeficiyent v yazkosti ridini Takozh Stoks zajmavsya vivchennyam poglinannya zvuku v ridini ale analiz Stoksa buv nepovnim oskilki vin yak yedinij disipativnij mehanizm rozglyadav v yazkist ale ne rozglyadav teploprovidnist sho i nemozhlivo bulo zrobiti do vidkrittya vzayemozv yazku mizh teplotoyu ta mehanichnoyu robotoyu Shodo prac Stoksa v galuzi teoriyi pruzhnosti to u vzhe zgadanij praci Pro teoriyu vnutrishnogo tertya u ruhomih ridinah ta pro rivnovagu i ruh pruzhnih tverdih til vin pokazav sho vlastivist pruzhnih til zdijsnyuvati izohronni kolivannya obumovleno tim sho pri malih deformaciyah napruzhennya yaki vinikayut v tili ye linijnimi funkciyami deformacij Takozh Stoks doslidzhuvav dinamichnij progin mostiv V oblasti optiki Stoks doslidzhuvav aberaciyu svitla kilcya Nyutona interferenciyu ta polyarizaciyu svitla elektromagnitni spektri lyuminescenciyu U 1852 roci vstanoviv sho dovzhina hvili fotolyuminescenciyi bilsha za dovzhinu hvili svitla zbudzhennya pravilo Stoksa Im ya Stoksa nosit takozh odna z vazhlivih formul vektornogo analizu formula Stoksa yaka pov yazuye rotor vektornogo polya z cirkulyaciyeyu cogo polya po zamknutomu konturu sho obmezhuye deyaku dilyanku oriyentovanoyi poverhni Dana formula bula otrimana u 1849 roci Vilyamom Tomsonom Stoks vklyuchiv yiyi u shorichnij konkursnij matematichnij ekzamen u Kembridzhi yakij vin provodiv z 1849 po 1882 roki ViznannyaZ 1849 po 1903 roki Dzhordzh Stoks pereobiravsya pochesnim Lukasovskim profesorom u Kembridzhskomu universiteti Za dosyagnennya v galuzi doslidzhennya svitla u 1852 roci Stoks otrimav medal Rumforda vid Londonskogo korolivskogo tovaristva a u 1893 roci medal Kopli U 1889 roci otrimav dvoryanskij titul baroneta Buv chlenom bagatoh inozemnih akademij Gettingenskoyi akademiyi nauk Francuzkoyi akademiyi nauk Vijskovo medichnoyi akademiyi u Peterburzi ta in Na jogo chest nazvana odinicya vimiryuvannya v yazkosti v sistemi SGS asteroyid 30566 Stoks krateri na Misyaci i na Marsi mineral stokezit PrimitkiBibliotheque nationale de France BNF platforma vidkritih danih 2011 d Track Q19938912d Track Q54837d Track Q193563 Arhiv istoriyi matematiki Maktyutor 1994 d Track Q547473 SNAC 2010 d Track Q29861311 www accademiadellescienze it d Track Q107212659 Stoks Dzhordzh Gabriel Bolshaya sovetskaya enciklopediya v 30 t pod red A M Prohorov 3 e izd Moskva Sovetskaya enciklopediya 1969 d Track Q649d Track Q17378135 Hansard 1803 2005 d Track Q19204319 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Arhiv istoriyi matematiki Maktyutor 1994 d Track Q547473 Pas L v Genealogics org 2003 d Track Q19847329d Track Q19847326 Bogolyubov 1983 s 454 Bogolyubov 1983 s 455 Pogrebysskij 1964 s 129 Pogrebysskij 1964 s 143 Truesdell 1976 s 122 Tyulina 1979 s 233 234 Tyulina 1979 s 224 Landau Lifshic 1986 s 82 Pogrebysskij 1964 s 288 Hramov 1983 s 255 Landau Lifshic 1986 s 93 Pogrebysskij 1964 s 117 Shilov G E Matematicheskij analiz Funkcii neskolkih veshestvennyh peremennyh ch 1 2 M Nauka 1972 C 385 Lutz D Schmadel Dictionary of Minor Planet Names 5 th Edition Berlin Heidelberg Springer Verlag 2003 992 XVI s ISBN 3 540 00238 3 LiteraturaBogolyubov Aleksej Nikolaevich Matematiki Mehaniki Biograficheskij spravochnik Kiev Naukova dumka 1983 S 454 455 50 000 prim ros Kudryavcev P S Istoriya fiziki T 2 M Uchpedgiz 1956 488 s Landau L D Lifshic E M Gidrodinamika 3 e izd M Nauka 1986 736 s Teoreticheskaya fizika T VI Pogrebysskij I B Ot Lagranzha k Ejnshtejnu Klassicheskaya mehanika XIX veka M Nauka 1964 327 s Tyulina I A Istoriya i metodologiya mehaniki M Izd vo Mosk un ta 1979 282 s Hramov Yu A Stoks Dzhordzh Gabriel Stokes George Gabriel Fiziki biograficheskij spravochnik pod red A I Ahiezera Izd 2 e ispr i dop M Nauka 1983 S 254 200 000 ekz Scott V E Men and milestones in optics G G Stokes Appl Optics 1 1 1962 P 69 73 Truesdell C History of Classical Mechanics Part II the 19th and 20th Centuries Die Naturwissenschaften 63 3 1976 P 119 130