Войти
| Эрнст Хладни | |
|---|---|
 Эрнст Хладни | |
| Родился | 30 ноября 1756 (1756-11-30). Виттенберг, Саксония. (ныне Виттенберг, Саксония-Ангальт, Германия) |
| Умер | 3 апреля 1827 г. (1827-04-04) (70 лет). Бреслау, Пруссия, Германская Конфедерация. (ныне Вроцлав, Польша) |
| Национальность | Немец |
| Известен по |
|
| Научная карьера | |
| Области | Физика |
Эрнст Флоренс Фридрих Хладни (немецкий: ; 30 ноября 1756 г. - 3 апреля 1827 г.) был немцем физиком и музыкантом. Его самая важная работа, за которую его иногда называют отцом акустики, включала исследование вибрирующих пластин и расчет скорости звука для различных газов. Он также провел новаторскую работу по изучению метеоритов, и некоторые считают его отцом метеоритов.
Хотя Хладни родился в Виттенберге в Саксонии, его семья происходила из Кремницы, тогда часть Венгерское королевство, а сегодня шахтерский город в центральной Словакии. Таким образом, Хладни был идентифицирован как немец, венгр и словак.
Мартин Хладни, дед Эрнста Хладни . Хладни происходил из образованной семьи академиков и образованных людей. Прадед Хладни, лютеранский священник Георг Хладни (1637–1692), покинул Кремницу в 1673 году во время Контрреформации. Дед Хладни, Мартин Хладни (1669–1725), также был лютеранским теологом и в 1710 году стал профессором теологии в Университете Виттенберга. Он был деканом богословского факультета в 1720–1721 годах, а затем стал ректором университета . Дядя Хладни, Юстус Георг Хладни (1701–1765), был профессором права в университете. Другой дядя, Иоганн Мартин Хладни (1710–1759), был теологом, историком и профессором Университета Эрлангена и Университета Лейпцига.
Метод Хладни создания фигур Хладни Отец Хладни, Эрнст Мартин Хладни (1715–1782), был профессором права и ректором Виттенбергского университета. Там он поступил на юридический факультет в 1746 году. Матерью Хладни была Иоганна София, и он был единственным ребенком. Его отец не одобрял интереса сына к науке и настаивал на том, чтобы Хладни стал юристом.
Хладни изучал право и философию в Виттенберге и Лейпциге, получив степень юриста в Лейпцигском университете. 1782 г. В том же году умер его отец, и он всерьез занялся физикой. С 1783 по 1792 год он читал лекции по праву, математике и естественным наукам в университете Виттенберга. В это время он начал свои первые эксперименты с акустикой.
Узоры Хладни на задней пластине гитары 
Фигура Хладни на прямоугольной пластине, поддерживаемой в центре 
Другой вид той же пластины Одним из самых известных достижений Хладни было изобретение техники для демонстрации различных видов вибрации на жесткая поверхность, известная как фигурки Хладни из-за различных форм или узоров, созданных различными способами. Когда резонирует, пластина или мембрана делится на области, которые вибрируют в противоположных направлениях, ограниченные линиями, на которых вибрации не возникает (узловые линии ). Хладни повторил новаторские эксперименты Роберта Гука, который 8 июля 1680 года наблюдал узловые узоры, связанные с колебаниями стеклянных пластин. Гук провел скрипкой смычком по краю покрытой мукой тарелки и увидел, как появляются узловые узоры.
Техника Хладни, впервые опубликованная в 1787 году в его книге Entdeckungen über die Theorie des Klanges ( «Открытия в теории звука»), заключалась в натягивании лука на кусок металла, поверхность которого была слегка засыпана песком. Пластина изгибалась до тех пор, пока не достигла резонанса, когда вибрация заставляет песок двигаться и концентрироваться вдоль узловых линий, где поверхность неподвижна, очерчивая узловые линии. Узоры, образованные этими линиями, теперь называют фигурами Хладни. Подобные узловые паттерны также можно найти, собирая микромасштабные материалы на волнах Фарадея..
Хладни посетил Парижскую академию в 1808 году и продемонстрировал паттерны вибрации перед аудиторией, в которую входили не только ведущие французские ученые, но и Наполеон. сам; Наполеон установил приз за лучшее математическое объяснение. Ответ Софи Жермен, хотя и отклоненный из-за недостатков, был единственной записью с правильным подходом.
Варианты этой техники до сих пор широко используются при проектировании и изготовлении акустических инструментов, таких как как скрипки, гитары и виолончели. С 20-го века стало более обычным размещать громкоговоритель, приводимый в действие электронным генератором сигналов , над пластиной или под ней для достижения более точной настройки частоты.
В квантовой механике фигуры Хладни («узловые узоры»), как известно, связаны с решениями уравнения Шредингера для одноэлектронных атомов, а математика, описывающая их, была использована Эрвином Шредингером, чтобы прийти к пониманию электронных орбиталей.
| Фигуры Хладни |
|---|
    |
    |
    |
    |
    |
    |
Клавицилиндр По крайней мере с 1738 года музыкальный Инструмент под названием Glasspiel или Verrillon, созданный путем наполнения пивных бокалов различным количеством воды, был популярен в Европе. По пивным бокалам ударяли деревянными молотками в форме ложек, чтобы воспроизводить «церковную и прочую торжественную музыку». Бенджамин Франклин был достаточно впечатлен выступлением верриллона во время визита в Лондон в 1757 году, что он создал свой собственный инструмент. стеклянная армоника, 1762 год. Армоника Франклина вдохновила несколько других инструментов, включая два, созданные Хладни. В 1791 году Хладни изобрел музыкальный инструмент эуфон (не путать с медным духовым инструментом эуфониум ), состоящий из стеклянных стержней разной высоты звука. Эуфон Хладни - прямой предок современного музыкального инструмента, известного как Cristal Baschet. Хладни также усовершенствовал «музыкальный цилиндр» Гука, чтобы в 1799 году создать еще один инструмент, клавицилиндр .
Хладни путешествовал по Европе со своими инструментами, проводя демонстрации.
Хладни заинтересовался метеоритикой после разговора с Георгом Кристофом Лихтенбергом о огненном шаре, который Лихтенберг якобы видел в небе Геттингена в ноябре 1791 года. В этом отчете Хладни исследовал сообщения о подобных явлениях, а также сообщения о других падающих массах в Европе и Северной Америке в течение последнего столетия. Основываясь на единообразии этих наблюдений, он пришел к выводу, что явления огненных шаров и падающих масс должны быть подлинными.
Это привело его к публикации Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen und über einige damit in Verbindung stehende Naturerscheinungen («О происхождении железных масс, обнаруженных Палласом и другими подобными ему, и о некоторых связанных природных явлениях») в 1794 году. В этой книге он предположил, что метеориты имеют внеземное происхождение. Он утверждал, что это объяснило бы высокие скорости падающих масс, а также их связь с огненными шарами; они ярко светятся при входе в атмосферу Земли. Он выдвинул гипотезу, что эти метеориты были кусками материала, которые либо никогда не консолидировались с образованием более крупных масс, либо были обломками образования и разрушения планет. В то время это было спорным заявлением, поскольку считалось, что метеориты имеют вулканическое происхождение. Кроме того, его утверждения бросили вызов устоявшемуся убеждению, что за пределами Луны ничего не существовало, кроме других звезд и планет. Действительно, эта предполагаемая пустота космоса очаровала Хладни в детстве, когда он узнал об относительно большом расстоянии между Марсом и Юпитером, где теперь, как известно, существует Пояс астероидов. Это наблюдение было учтено в его объяснении происхождения метеоритов.
Книга Хладни изначально высмеивалась современными физиками, включая Лихтенберга. Тем не менее, его труды вызвали любопытство, которое в конечном итоге привело к тому, что больше исследователей поддержали его теорию. В 1795 году большой каменный метеорит был замечен во время падения на Землю в коттедже около Уолд Ньютон в Йоркшире, Англии и его часть, известная как метеорит Уолд-Коттедж, была передана британскому химику Эдварду Ховарду, который вместе с Французский минералог Жак де Бурнон тщательно проанализировал его состав и пришел к выводу о вероятности внеземного происхождения, отметив, что образец очень похож на образец метеорита из ранний метеоритный дождь в Сиене, Италия. Хотя это событие было приписано извержению горы Везувий, подобных вулканов не существовало в пределах того же диапазона Уолд Ньютон, а ближайший из них находился в Гекле. В 1803 году физик и астроном Жан Батист Био был уполномочен министром внутренних дел Франции исследовать метеорный поток над Л'Эглем на севере Франции, которая засыпала город тысячами осколков метеорита. В отличие от книги Хладни и научной публикации Говарда и де Бурнона, живой отчет Био стал популярным и убедил больше людей серьезно относиться к открытиям Хладни.
Понимание Хладни побудило некоторых в этой области называть его «отцом метеоритики». «в то время как другие были более консервативны в своей оценке вклада Хладни в эту область.
Хладни продолжал вести свои записи наблюдений метеоритов в течение следующих нескольких десятилетий, а также собирал коллекцию образцов метеоритов. Он пожертвовал эту коллекцию Минералогическому музею Берлинского университета в 1827 году, и сейчас она находится в Музее естественной истории Берлинского университета Гумбольдта.
Минерал, впервые описанный в 1993 году из железного метеорита Карлтона (IIICD)., был назван в его честь.
Хладни открыл закон Хладни, простое алгебраическое соотношение для аппроксимации модальных частот свободных колебаний пластин и других тел..
Хладни оценил скорости звука в различных газах, поместив эти газы в органную трубу и измерив характеристики звуков, возникающих при игре на трубе. Это основано на работе по измерению скорости звука в воздухе, которую Пьер Гассенди начал в 1635 году.
Хладни умер 3 апреля 1827 года в Бреслау, Нижняя Силезия, затем часть Прусского королевства, а сегодня город Вроцлав на юго-западе Польши.
 | Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Эрнстом Флоренсом Фридрихом Хладни. |
