Формула Торрічеллі

Біографія

Італійський математик і фізик Эванджелиста Торричелли народився у Фаэнце в небагатій сім'ї; виховувався у дядька, бенедиктинского ченця. Вчився в ієзуїтському коледжі, а потім отримав математичну освіту в Римі у б. Кастелли, друга і учня Г. Галілея. У 1641 р. Торричелли переїхав в Арчетри, де допомагав Галілею в обробці його праць. З 1642 р., після смерті Галілея, придворний математик великого герцога Тосканського і одночасно професор математики Флорентійського університету.

Найбільш відомі праці Торричелли в області пневматики і механіки. У 1643 р. він показав, що повітря має вагу і що насос не може витягнути воду на висоту більше 10 м. У 1644 р. розвинув теорію атмосферного тиску довів можливість отримання так званої "торічеллієвої порожнечі" (тим самим завдавши удару за арістотелівським твердженням "природа боїться порожнечі") і винайшов ртутний барометр. Виявив зміну висоти ртутного стовпа залежно від погодних умов пояснив вітер змінами атмосферного тиску. Відкриття і дослідження атмосферного тиску викликало великий резонанс серед учених-сучасників.

У своїй основній праці по механіці "Про рух тих, що вільно падають і кинутих важких тіл" (1641) Торричелли розвивав ідеї Галілея про рух, сформулював принцип руху центрів тяжіння, встановив параболичность траєкторії тіл, кинутих під кутом до горизонту довів інші теореми балістики. Торричелли заклав основи гідравліки, вивів формулу для швидкості витікання ідеальної рідини з посудини (формула Торричелли). Йому належать також роботи по математиці (зокрема, розвинув метод "неделимых") і балістиці удосконаленню оптичних приладів, шліфовці лінз. Удосконалив повітряний термоскоп Галілея, переробивши його в спиртовий термометр.

мал. 1

Застосуємо рівняння Бернулли до витікання рідини з невеликого отвору в широкій посудині. Виділимо трубку струму (мал. 1). У кожному перерізі швидкість і висоту над деяким початковим рівнем можна вважати постійною. Тиск в обох перерізах дорівнює атмосферному. Швидкість переміщення відкритої поверхні багато менше швидкості витікання рідини з отвору, тому можна вважати її рівною нулю. Ця формула називається формулою Торрічеллі і визначає швидкість витікання рідини з отвору. Вона отримана для ідеальної рідини.

Тоді звідси , де . Ця формула називається формулою Торрічеллі і визначає швидкість витікання рідини з отвору. Вона отримана для ідеальної рідини.

З формули Торрічеллі виходить, що швидкість витікання рідини з отвору однакова для усіх рідин і залежить лише від висоти, з якою рідина опустилася. Вона виявляється рівній швидкості вільного падіння тіла з тієї ж висоти. Для реальних рідин швидкість буде менше, вона залежить від форми, розміру отвору і від в'язкості рідини.

Джерела

http://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/mehanika/uchpos/text/6_4.html

http://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/mehanika/uchpos/

http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Persones/Torricelli.html