物理学への道標

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多才な人だったヘルムホルツ

エネルギーの相互関係　

ヘルムホルツによる波の定式化

〆

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　Helmholtz’s activities are diverse

If you write down all the names of Helmholtz,
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz.

I am a neurologist and a physicist. When he completed his degree, he was studying nerve fibers and cells in invertebrates.

After that, he will be assigned to the Potsdam Regiment as a surgeon. He has since continued his career teaching at the University of Berlin. Meanwhile, he is raising a lot of disciples. One of them, Hertz, goes on to consider electromechanics under Helmholtz and shows the existence of electromagnetic waves.

Helmholtz’s activities are diverse. In the first place, the propagating substance of neural activity is a minute current, and voltage measurement is indispensable for studying neural activity. Another aspect of Helmholtz’s research is the relationship between heat and work.

Helmholtz derives the first law of thermodynamics, which is now called, from the data on the work equivalent of heat by Joule and others. And he is presenting his treatise and preservation of power at an academic conference.

Job of Hermholtz

Meyer, Jules, and Sir Kelvin are also the results of the energy conservation law that they were studying separately. Helmholtz also works on the direction of chemical reactions. Considering two materials, heat is always transferred from a warm substance to a cold substance on the contact surface. It is an irreversible phenomenon. Given its irreversibility, Helmholtz applied his findings on thermodynamics to chemistry, using free energy, temperature, and entropy to define and discuss total energy. There is a direction for a chemical reaction to occur. It is also called the Gibbs-Helmholtz formula because it is the result of Gibbs, who was conducting research separately.

Formalizm of wave by Hermholtz

Also. Considering the effect of afterimages in addition to the three primary colors of Young’s light, I can now explain Mr. Colorblind. Regarding sound, I explained that the timbre that people feel is determined by the frequency and gain (width). Furthermore, he pointed out that the frequency contained in the vowel is the basis, and the effect of the resonance sound is different depending on the shape of the vocal tract. It is also known that Tanakadate Aikitsu taught electromagnetics when he was studying abroad at the University of Berlin.

〆

こんにちはコウジです。
「フーコー」の原稿を改訂します。

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シンプル振り子実験セット
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【1819年9月18日生まれ ~ 1868年2月11日没】

フーコーの有名な実験

「フーコーの振り子」という装置

を発明した事でフーコーは有名です。

振り子の運動に地球の運動を反映させるのです。

色々な国の科学博物館で見る事が出来ます。

中国でも韓国でもアメリカでも見る事が出来ます。

日本でも国立科学博物館を初めとして、

全国の数十か所で見る事が出来ます。

振り子の運動は地球の時点とは独自に

繰り返される慣性に縛られた運動であるので

地球の運動が進むにつれて、東西南北とずれるのです。

そのずれは24時間後に元の位置に戻ります。

地球の自転方向と逆に少しずつずれていって

24時間後に元の位置に戻るのです。

対象とする振り子を北極か南極に設置すると

一番分かり易いです。赤道上では分かりにくいです。

そういった誰にでもわかる優れた実験を駆使して

地球の自転を実験的に明らかにしました。

1851年のパンテオンでの公開実験で

最終的に仮説を実証してみせます。

実験構築を行ったフーコー

フランス生まれのフーコーはパリで

印刷業を営んでいた父のもとに生まれます。

幼い頃から科学工作が好きでした。

子供時代は病弱で医学を志していましたが血液恐怖症

だったりした為、お医者様になるのは断念したそうです。

10代になり、写真技術の改良をしていたフーコーは

物理学者アルマン・フィゾーと知り合いになり交流を深めます。

フィゾーとは良い関係を持ち続け

初めの時期は協同研究をしていました。

1847年頃からフィゾーとフーコーはそれぞれ独自に

研究を進めます。歯車を使いフィゾーが光速度を求め、

回転している鏡を使いフーコーは

媒質中の光速度の差異を求めました。

私が何より興味深いのはフーコーやフィゾーの

頭の中にある理論的な考察が

閃きによって実験に昇華するプロセスです。

大抵の考えは実験で確認するまで

分からないことが沢山出てきます。

特定の理論はあくまでモデルの

一つなので、より厳密に考えていったら、

その時に知られてるモデルが適用できない場合

もありうるのです。必要に応じて

適用モデルの修正が必要です。

等時性の理論をフーコーは優れた実験で

わかり易く示したと言えます。

それはとても秀逸な実験でした。

〆

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Foucault’s famous experiment

The name Foucault is famous for its device called “Foucault Pendulum”. The movement of the pendulum reflects the movement of the earth. You can see it at science museums in various countries. You can see it in China, South Korea, and the United States.

You can see it in dozens of places nationwide, including the National Museum of Nature and Science in Japan. Because the movement of the pendulum is a movement bound by inertia that repeats independently from the time of the earth.

As the movement of the earth progresses, it shifts from north, south, east, and west. The deviation will return to its original position after 24 hours. Gradually deviate from the direction of rotation of the earth

It will return to its original position after 24 hours. It is easiest to understand if the target pendulum is installed in the North Pole or the South Pole. It is difficult to understand on the equator. We have experimentally clarified the rotation of the earth by making full use of such excellent experiments that anyone can understand. We will finally prove the hypothesis in a public experiment at Pantheon in 1851.

experimental construction of Foucault

Foucault was born to his father, who was in the printing business in Paris, France. He has been fond of scientific crafts since he was a child. He was sick and aspired to medicine when he was a kid, but he gave up on becoming a doctor because he had blood phobia.

As a teenager, Foucault, who was improving his photographic skills, became acquainted with physicist Hippolyte Fizeau and deepened his interaction. He continued to have a good relationship with Fizeau and was doing collaborative research in the early days.

From around 1847, Fizeau and Foucault will carry out their own research. Using gears, Fizeau calculated the speed of light, and using a rotating mirror, Foucault calculated the difference in the speed of light in the medium.

What is most interesting to me is the process by which the theoretical considerations in Foucault and Fizeau’s mind are sublimated into experiments by inspiration.

There are many things that most ideas cannot be understood until they are confirmed by experiments. A specific theory is just one of the models, so if you think more strictly,

It is possible that the model known at that time is not applicable. The application model needs to be modified if necessary. Foucault can be said to have demonstrated his theoretical principles in an easy-to-understand manner through excellent experiments. It was a very good experiment.

〆

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「ストークス」の原稿を改訂します。

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流体力学入門
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【1819年8月13日 ~ 1903年2月1日】

ストークスの名を正確に記すと、

Sir George Gabriel Stokes, 1st Baronet。

SIRの称号を得ていてケンブリッジでは

ルーカス職を務めています。　特に

流体力学や光学、数学でストークスは

顕著な仕事を残しました。

具体的なストークスの業績

業績として、ストークスと言われて思い出すのは流体力学だという人は多いのではないでしょうか。特にNS(ナルビエ・ストークス）の式（表式）と呼ばれる表現式が有名です。実際に表式に慣れてくれば、その式がニュートンの第二法則と対応していることが実感できてきます。ただ、「回転」、「発散」といったベクトル力学特有の表現が実感し辛い部分ではあります。

ただ、慎重に議論をなぞっていくと流体の粘性だとか、それが非圧縮性の流れであるとか言った「言い回し」が段々と理解出来てきて、全体像がつかめた気分になってくるから不思議なものです。

実際には、流体に対して多数のセンサーを配して実験がされることは余り無くて、厳密な適用はされにくいのですが、定性的な理解には大いに役だちますし数値解析でシミュレーションしていくことも出来る価値ある表式なのです。

ストークスの人脈

最後に、ストークスに関連した繋がりをご紹介します。現在、有名となっている「ストークスの定理」はもともとウィリアム・トムソン（ケルビン卿）がストークスに伝えたと言われています。そして、ストークスはその定理の有用性を認め、ケンブリッジ大学での数学の優等試験（トライポス）での諮問の中でその式を使いました。

絶対零度の単位で名を残すケルビン卿とストークスがつながるのです。そして、その試験を受けていたのは後の電磁気学の権威者となるマクスウェルだったのです。もちろん、マクスウェルは優秀な成績でこの試験に合格したと言われています。

絶対零度の人・ストークス・電磁気学の人・・・とつながるのです。物理の中では全然別の分野だったと思われた3人が関連していたのですが、こんな話からも当時のイギリスでは議論が盛んだったことも伺われますし、物理の世界は繋がっているのだなぁ、と実感できる筈です。

〆

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2021/10/03_初稿投稿
2025/06/03_原稿改定

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Accurately write the name of Stokes

He holds the title of Sir George Gabriel Stokes, 1st Baronet, SIR and holds the Lucas position in Cambridge. Stokes left a remarkable job, especially in fluid mechanics, optics, and mathematics. Specific Stokes achievements

As a result, many people think that what is called Stokes is fluid mechanics. In particular, the expression formula called NS (Narvier Stokes) formula (table formula) is famous. As you become more accustomed to the formula, you will realize that it corresponds to Newton’s second law. However, the expressions peculiar to vector mechanics such as “rotation” and “divergence” are hard to realize.

However, if you trace the discussion carefully, you will gradually understand the “phrase” that the viscosity of the fluid and that it is an incompressible flow, and you will feel that you have grasped the whole picture. It’s strange. In reality, it is rare to experiment with a large number of sensors placed on a fluid, and it is difficult to apply it exactly, but it is very useful for qualitative understanding and simulated by numerical analysis. It is a valuable expression that can be taken.

Stokes connections

Finally, I would like to introduce the connections related to Stokes. It is said that William Thomson (Sir Kelvin) originally introduced the now-famous “Stokes theorem” to Stokes. Stokes then acknowledged the usefulness of the theorem and used it in his consultation at the University of Cambridge’s Mathematics Honors Exam (Tripos).

Sir Kelvin and Stokes, who leave their names in units of absolute zero, are connected. And it was Maxwell, who later became an authority on electromagnetism, who was taking the test. Of course, Maxwell is said to have passed this exam with excellent grades. It connects with people at absolute zero, Stokes, people with electromagnetics, and so on.

Three people who seemed to be in completely different fields in physics were related, but from such a story, it can be said that there was a lot of discussion in England at that time, and the world of physics was connected. You should be able to realize that you are there.

こんにちはコウジです。
「ジュール」の原稿を改訂します。

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熱力学
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【1818年12月24日 – 1889年10月11日】

その名を書き下すと
ジェームズ・プレスコット・ジュール_
: James Prescott Joule。

イギリスに生まれたジュールは生涯、実験家として

実験を続け、科学史に残る多くの実験成果を残しました。

一生を通じて大学等で研究職に従事する事はなく、

家業としての醸造業を営むかたわらで

研究をしていました。そんな生活の中で

ジュールの法則、熱の仕事当量の数値化

等の業績を残したのです。

分かり易いジュールの業績①（仕事量）

ここで一般の人でも更に少しでも分かり易い

表現をしてみたいと思います。

ニュートンが考え始めた力学の考えは

物体の運動を表す手段としてとても便利でした。

リンゴみたいな球状の運動は質点の運動

と等価だと考得る事が出来て、

空気抵抗や摩擦といった

外乱の概念も取り入れやすかったのです。

また、マクスウェルらが確立していった

電気の学問体系でもその仕事を議論して

数値化出来ました。一方で温度計で測る

「熱」というパラメターは運動の世界とは別に

話されていく現象でした。熱に応じて物質が

変質していったりする話は

運動の話とは繋がり難かったのです。

ジュールは電気や運動の話で出てくる

「仕事」という概念と「熱」という概念を結びつけました。


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そうした作業でジュールは熱力学の発展に大きく貢献しました。今でも熱量の単位にはジュールを使っていて、ジュールの名は色々な人が耳にします。ジュールは病弱だったので正規の学校教育は全く受けていません。自宅で家庭教師をつけて学習を行っていました。その1人には、原子論で有名なジョン・ドルトンがいて、3年間にわたり科学や数学の初歩を教えていたと言われています。

分かり易いジュールの業績②（熱量・ジュールの法則）

ジュールの確立した概念である熱量は高校生でも分かる物理量とつながります。
具体的に熱量Qは、流した電流Iの自乗と、導体の電気抵抗Rに比例していて

これは現在ジュールの法則と呼ばれています。またジュールは、おもりの力によって水中でコイルを回転させる実験細管からの水の圧出による発熱を測定する実験を行い熱の仕事当量の測定を行って、熱自体が仕事に転化すると示したのです。最終的には羽根車による熱の仕事当量測定装置を使います。

実験の行き過ぎでご近所さんから苦情を受けたり、奥様が亡くなったり、電車の事故を目の当たりにしたりしてジュールの気分は沈み、引きこもり生活を送っていた時期もあったようです。そんなこともあり、マンチェスターに大学が出来ても教授職にはつきませんでした。

晩年ジュールは公的な年金や補助金を財源にして実験をしていました。裕福だったジュール家は実験に私財を捧げてしまった、とも言われています。ジュール自身はセールにて70歳で亡くなっています。そして、その墓石には仕事当量の値が刻まれています。

〆

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If you write down the name:
James Prescott Joule.

Born in England, Jules continued to experiment as an experimenter throughout his life, leaving behind many experimental results in the history of science.

Jules did not engage in research at universities throughout his life and was doing his research while running the brewing industry as a family business. In his life, he left behind achievements such as Joule’s law and the quantification of the work equivalent of heat.
Here, he would like to make the expression even a little easier for the general public.

The idea of ​​mechanics that Newton began to think of was very convenient as a means of expressing the motion of an object. You can replace spherical motion like an apple   by mass motion, and it was easy to incorporate the concept of disturbance such as air resistance and friction.

People in such time also discussed and quantified in the electrical academic system as Maxwell et al had established. On the other hand, the parameter of heat measured by a thermometer was a phenomenon that people talked about separately from the world of exercise. The story of substances changing in response to heat

It was hard to connect with the story of exercising. Jules combined the concept of “work” with the concept of “heat” that comes up in the story of electricity and exercise.

Works of Jule

In such work, Jules contributed greatly to the development of thermodynamics. Joule is still used as the unit of heat, and many people hear the name. Jules was ill, so he has no formal school education. He was studying at home with a tutor. One of them is said to be John Dalton, who is famous for atomism, who taught the basics of science and mathematics for three years.

The amount of heat, which is Joule’s established concept, is connected to the physical quantity that even high school students can understand. Specifically, the amount of heat Q is proportional to the square of the flowing current I and the electrical resistance R of the conductor.

Q = RI ^ 2

This is now called Joule’s law. Joule also conducted an experiment to measure the heat generated by the extrusion of water from an experimental capillary tube that rotates a coil in water by the force of a weight, measured the work equivalent of heat, and showed that the heat itself is converted to work. is. Eventually he uses a mechanical equivalent of heat measurer with an impeller.

In such activities, Jules began exchanging opinions with Thomson, George Stokes, and Michael Faraday, and as a result of continuing experiments at his home, it was confirmed quantitatively that the temperature would drop when inflated. It was. It was a phenomenon had known the Joule-Thomson effect.

Later life of Jule

There was a time when Jules’ enviroment depressed his mood and he was living a withdrawn life because he received complaints from his neighbors due to the excessive experimentation, his wife died, and he witnessed a train accident. For that reason, even if a university was established in Manchester, Jules couldn’t get a professorship.

In his later years Jules was experimenting with public pensions and subsidies. Some people said that the wealthy Jules family has dedicated their fortune to his experiments. Jules himself died on sale at the age of 70. And his tombstone had shown with the value of his work equivalent.

〆

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世界は物理で出来ている
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エネルギーの概念の提唱者マイヤー

その名を書き下すとユリウス・ロベルト・フォン・マイヤー_
Julius Robert von Mayer,

ドイツの物理学者で。熱と仕事が互いに変換することが

可能だと考え、エネルギー保存の法則を研究しました。

また、比熱に関するマイヤーの関係式でよく知られています。

先ず、マイヤーはチュービンゲン大学で医学を学びました。実験が好きだったマイヤーは大学で医学の他に化学の講義も受けていました。同時に学生組合を組織して当局と対立したりもしていたようです。結果としてマイヤーには停学処分が下されてしまいます。ところが、マイヤーは負げずに停学期間を利用して、有益な時間を過ごしていたようです。しぶとい男ですね。

熱とエネルギーを考えたマイヤー

その後、見聞を広めるべくマイヤーはオランダの植民地で軍医となります。東インド諸島での航海中にマイヤーはある点に気付きます。瀉血になった船員の静脈血は、寒い地域のそれより鮮やかな赤い色をしていたのです。マイヤーが設けた仮説は

①血中酸素が多いと血液は赤い

②熱帯では酸素は余り
必要ないのではないか

③熱帯では体温維持に
必要な酸素が少なくて良い。

それだから熱と運動の関係性についてさらに推論を進めると、酸素の消費は「体温の維持」にも関係するし、「人間の運動の結果」にも関係するのであろう。だから熱と運動とは何らかのかかわりがあるのではないかと思われたのです。マイヤー独自の視点ですね。その後も独自に実験を繰り広げます。

マイヤーはニュートン力学での力や熱、電気に由来する力を広く捉えて、後に仕事量で示されるような概念を想定します。それまで別に議論されてきた物理量のあいだでやり取りがなされ、今でいうエネルギー保存則を確立していきます。

ヘルマン・フォン・ヘルムホルツやリービッヒもマイヤーの業績を評価していき、その結果として、マイヤーは、より広く知られるようになりました。王立協会よりコプリ・メダルも送られています。

そして、
メダルを受けた7年後の
1878年3月20日に、64歳で亡くなりました。

エルンスト・マッハは
「マイヤーは自然の探求において、
比類なく重要かつ広汎な見識をもっていた」
と評価しています。

とくに、
その評価はエネルギーの概念の確立に
貢献した点が大きく、エネルギーの概念の
提唱者として評価する人も居ました。

〆

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If you write down the name,
Julius Robert von Mayer,

A German physicist. He believes that heat and work can be converted to each other, and is well known for the law of conservation of energy and Mayer’s relations for specific heat.

First, Meyer studied medicine at the University of Tubingen. He liked experiments, and Meyer also took chemistry lectures in addition to medicine at university. He also seems to have organized a student union and confronted the authorities at the same time. As a result, Meyer will be suspended.

Mayer and Energy

However, Meyer seemed to have had a good time taking advantage of his suspension period without losing. He is a reluctant man. Later, Meyer became a surgeon in the Dutch colony to spread his knowledge. During his voyage in the East Indies, Meyer notices something. The venous blood of the phlebotomized sailors had a brighter red color than that of cold regions. Meyer’s hypothesis is

① Blood is red when there is a lot of oxygen in the blood

② There is too much oxygen in the tropics
Isn’t it necessary?

③ To maintain body temperature in the tropics
It requires less oxygen.

Therefore, further inference about the relationship between heat and exercise suggests that oxygen consumption is related to “maintenance of body temperature” and “results of human exercise”. That’s why I suspected that heat and exercise had something to do with each other. It’s his unique perspective. After that, we will continue to experiment independently.

Meyer broadly captures forces in Newtonian mechanics, heat, and forces derived from electricity, and envisions concepts that will be shown later in terms of workload. He interacts between the physical quantities that have been discussed separately, and later establishes the law of conservation of energy.

Hermann von Helmholtz and Liebig also evaluated Meyer’s achievements, and as a result, Meyer became more widely known. He has also been sent a Copley Medal by the Royal Society. He died at the age of 64 on March 20, 1878, seven years after receiving his medal. “Meyer had an unparalleled importance and widespread insight in the quest for nature,” Ernst Mach said. In particular, the evaluation contributed greatly to the establishment of the concept of energy, and some people evaluated it as an advocate of the concept of energy.

〆

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レンツの法則実験機
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【1804年2月12日生まれ ~ 1865年2月10日没】

冒険家レンツ

ハインリヒ・レンツはドイツ系ロシア人物理学者で

ロシアで生まれてます。若き日に

オットー・フォン・コツェブー

が中心となった第3回の世界一周調査隊のメンバー

として海洋環境の物理的側面を調査しています。

レンツは色々な国の港に立ち寄り海水成分を調べたり

したのでしょう。私ならそこで釣りをして生物学の

研究をしている仲間に協力したいと思います。

先ずは水深を調べて、色々な生餌を使います。

レンツの法則の意義

さて、レンツの業績として有名なのは

レンツの法則ですね。その内容は変動磁場

との関連で、誘導起電力が発生しますが

その方向が初めの磁場発生を妨げる

方向に発生する。というものです。

実例としてコイルに磁石を近づけると

コイルに電流が発生して、それ故に

コイルが磁石化して磁石とコイルが

反発します。感覚的に分かり辛いのは

磁石から出る磁力線が空間を

伝わる様子です。現代の理解では

真空中でも伝わる電磁波ですが

レンツがもたらした様な知見があって

初めて分かると思います。それだから

実験を繰り返し、定式化した事は

とても素晴らしいと思います。

このレンツの法則は現代では電磁

ブレーキに応用されたりしています。

レンツの時代はマクスウェルの時代と

離れていません。

この19世紀初頭は電磁気学が完成していく

時代だと捉える事が出来るでしょう。

現代人が使いこなす言葉、電磁波・

原子・電子・光電圧・・・

そういった知見のない中で磁力と電力

を関連させてエレクトロニクスへと

繋がっていく理論大系を作っていった

のです。まさにパラダイムシフトの

連続でした。目に見えない法則を使い

今やリニアモーターカーが動き回るのです。

またレンツは、ジュールの法則を独立して

導いていました。この業績も特筆すべきです。

電気と熱の世界をつなげたのです。

〆

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Lentz and the world

Heinrich Lenz is a German-Russian physicist born in Russia. At a young age, he is a member of the 3rd Round the World Survey, led by Otto von Kozebu, investigating the physical aspects of the marine environment.

Lenz may have stopped by ports in various countries to investigate seawater components. I would like to cooperate with my colleagues who are fishing there and studying biology. First, check the water depth and use various live foods.

Meaning of Lentz’s low

By the way, Lenz’s law is famous for Lenz’s achievements. The content is related to the fluctuating magnetic field, and the induced electromotive force is generated, but the direction is the direction that hinders the initial magnetic field generation. That is.

As an example, when a magnet is brought close to the coil, an electric current is generated in the coil, and therefore the coil becomes magnetized and the magnet and the coil repel each other. What is difficult to understand sensuously is how the magnetic field lines emitted from the magnet travel through the space. In modern understanding, electromagnetic waves are transmitted even in a vacuum, but I think that they can only be understood with the knowledge that Lenz brought. That’s why I think it’s wonderful to repeat the experiment and formulate it. This Lenz’s law is applied to electromagnetic brakes in modern times.

The era of Lenz is close to Maxwell, and this era can be regarded as the era when electromagnetics is being completed. Words used by modern people, electromagnetic waves, atoms, electrons, photovoltages … Without such knowledge, we created a theoretical system that connects magnetic force and electric power to electronics. It was just a series of paradigm shifts. Maglevs are now moving around using invisible laws.

Lenz also independently led to Joule’s law. This achievement is also noteworthy. It connected the world of electricity and heat.

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　ドップラーの示した事実

その名をはクリスティアン・アンドレアス・ドップラー；

Christian Andreas Doppler。ドップラーはオーストリアの

物理学者にして数学者にして天文学者です。

移動体の発する音を考えた時に観測者と音源との間の

相対的な周波数の関係を詳しく調べました。いわゆる

「ドップラー効果」の形で定式化して後世に残しています。

絶対音感を持った音楽家が移動体からの音を聞いて

観測した地点で音程が変わるという事実を示しています。

当時としては極めて説得力のある説明方法だったのです。

舞台は音楽の国オーストリア、研究対象は音の定量化です。

今日では音で聞こえる周波数の話から、考え方を拡張して

電磁波のドップラー効果や超音波のドップラー効果

も含めてドップラー効果は現在も応用されています。

ドップラー効果の特徴

ドップラーの素晴らしい所は”問題のとらえ方”で、

相対的な位置関係の変化から一見，違うものと思える

「音速；C」と「移動体の速度；V」の間の関係をとらえ

①「動かない物体の発する周波数；F1」から

②「移動する物体の発する周波数；F2」へと

変化する割合である「F2/F1」を

数式で分かり易く示したことです。

なにより、
「人はそれぞれ別の音を聞くことが出来る」というモデルを作ったのです。
完成形を言語化してモデルに取り入れた訳ですが、色々な事象がある中で
「音」に重きを置いて絶対音感を重要視して理論を構築していくのです。
そして、最後にその議論を後程何十年も何百年も検証してきたのです。

今日では高校生レベルで説明・理解出来る関係を

数百年前に作り上げて説明しています。

そして、

今では色々な側面から解釈・利用されています。

ドップラーは現在のチェコ工科大で教職を務めた後に

ウィーン大学物理学研究所で研究機関の長を務めます。

そんな中で遺伝学のメンデルの研究を指導しています。

少し意外な繋がりですね。

〆

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2021/07/03_初版投稿
2025/05/28_改定投稿

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Job of Doppler

Its name is Christian Andreas Doppler. Doppler is an Austrian physicist, mathematician and astronomer.

c.A.Doppler investigated the relative frequency relationship between the observer and the sound source when considering the sound emitted by a moving object. It is formulated in the form of the so-called “Doppler effect” and left for posterity.

It shows the fact that the pitch changes at the point where a musician with perfect pitch hears and observes the sound from a moving object. It was a very compelling explanation for the time. The stage is Austria, the country of music, and the subject of research is sound quantification.

Way of thinking by Doppler

Today, the Doppler effect is applied by expanding the way of thinking from the frequency that can be heard by sound, including the Doppler effect of electromagnetic waves and the Doppler effect of ultrasonic waves.

The great thing about Doppler is “how to grasp the problem”, which captures the relationship between “sound velocity; C” and “moving object velocity; V”, which seems to be different at first glance from the change in relative positional relationship, and “does not move”. “F2 / F1”, which is the rate of change from “frequency emitted by an object; F1” to “frequency emitted by a moving object; F2”, is shown in an easy-to-understand manner.

In today,Doppler created and explained relationships that can be explained and understood at the high school level hundreds of years ago. And now it is interpreted and used from various aspects.

Doppler will be the head of the research institute at the Institute of Physics, University of Vienna, after teaching at the current Czech Technical University. In the meantime, he also teaches Mendel’s research in genetics. It’s a little surprising connection.

こんにちはコウジです。
「カルノー」の原稿を改訂します。

主たる改定点はリンク切れ情報の確認です。
FanBlog閉鎖に伴いリンクは無効としてます。
また、リンク切れ情報も目立っており、改訂。
細かい文章も再考しています。しっかり正確に。
そして沢山情報が伝わるように努めます。
（以下原稿）

熱さまシート
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【1796年6月1日生まれ ~ 1832年8月24日没】

カルノーの業績

その名は正確にはニコラ・レオナール・サディ・カルノー

： Nicolas Léonard Sadi Carnot。

カルノーは理論的な熱機関であるカルノーサイクル

を提唱して熱が関与する物理学を考え続けました。

父は革命時のフランス軍の中で尊敬を集めていて

軍制改革を主導したと言われています。そして、

カルノーは正義感の強い感受性豊かな青年に育ちます。

そんなカルノーの関心は蒸気機関にありました。

当時の産業界では蒸気機関を

理論的に説明出来ていなかったのです。

蒸気が急激に膨張することは分かりますが

蒸気を構成する個別の粒子の挙動、とりわけ

集団的運動のもたらす「温度上昇（低下）」や

「圧力」、「体積」といった量との関係が

明確ではありませんでした。

カルノーの考え方

経験的な知見として「水を熱した時に発生する蒸気が

液体状態から気体状態に移る中で

膨張して圧力を発生させます」。

その時に発生した圧力で摺動機関を動かして

力を得る議論の中で、カルノーの時代には定量的な

議論を踏まえて論じられる理論環境が無かったのです。

カルノーはニュートン力学で出てくる力の他に、その力を

加え続けた距離を考えて「仕事量」の概念を作ります。

重い荷物を「数cm引きずる」現象と「数km引きずる」現象

とでは大きな差がありますので、

「仕事量」の概念は感覚的に理解出来ます。

例えば、物体を動かす力と動いたときに発生する摩擦熱

の間には関係があり、それらを結びつけるのにカルノーは

仕事量の概念を使いました。他、比熱、熱容量、

といった概念が出来て様々な現象が繋がっていったのです。

ただ残念な事にカルノーは、

非常に短い人生を送っていて

36歳の時に病死してしまいます。

カルノーが評価を受けたのは死後でした。

クライペロンとトムソン卿が評価し、

その後にマッハが評価をしています。

カルノーが作り上げた「仕事」に関する概念が

後の時代に、のちの時代に評価されていたのです。

〆


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2020/11/01_初回投稿
2024/05/27_改定投稿

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Job of Carnot　

Its name is Nicolas Léonard Sadi Carnot.

Carnot advocated the Carnot cycle, a theoretical heat engine, and continued to think about heat-related physics.

His father is said to have been respected in the French army during the Revolution and led the military reforms. And Carnot grows up to be a sensitive young man with a strong sense of justice.

Carnot’s interest was in the steam engine. The industry at that time could not explain the steam engine theoretically.

It is understood in the Carnot era that steam expands rapidly, but the behavior of individual particles that make up steam, especially the “temperature rise (decrease)”, “pressure”, and “volume” brought about by collective motion, etc. The relationship with quantity was not clear.

As an empirical knowledge of Carnot’s time, “the steam generated when water is heated expands and generates pressure as it moves from the liquid state to the gaseous state.”

In the discussion of gaining power by moving the sliding engine with the pressure generated at that time, there was no theoretical environment in the era of Carnot that was discussed based on quantitative discussions.

Carnot way of thinking 

Carnot creates the concept of “work load” by considering the distance that the force is continuously applied in addition to the force that appears in Newtonian mechanics. There is a big difference between the phenomenon of “dragging a few centimeters” and the phenomenon of “dragging a few kilometers” of heavy luggage, so the concept of “work load” can be understood sensuously.

For example, there is a relationship between the force that moves an object and the frictional heat that is generated when it moves, and Carnot used the concept of work to connect them. In addition, the concept of specific heat and heat capacity was created, and various phenomena were connected.

Unfortunately, Carnot lives a very short life and died of illness at the age of 36.

Carnot was evaluated after his death. Clapeyron and Sir Thomson evaluate it, followed by Mach. Carnot’s concept of “work” was finally appreciated in his later years.

〆