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Guillaume Amontons (31 de agosto de 1663 - 11 de octubre de 1705) fue un físico e inventor de instrumentos científicos francés . Fue uno de los pioneros en el estudio del problema de la fricción , que es la resistencia al movimiento cuando los cuerpos entran en contacto. También es conocido por su trabajo en termodinámica , el concepto de cero absoluto y el diseño primitivo de motores.

Vida

Guillaume nació en París, Francia. Su padre era un abogado de Normandía que se había mudado a la capital francesa. [ 1 ] Siendo aún joven, Guillaume perdió la audición y quedó casi sordo. [ 2 ] Según la biógrafa Fontenelle , mientras estudiaba el movimiento perpetuo , se convenció de la importancia de estudiar las máquinas desde una perspectiva matemática. [ 3 ] Nunca asistió a la universidad, pero pudo estudiar matemáticas, ciencias físicas y mecánica celeste . También dedicó tiempo al estudio del dibujo, la topografía y la arquitectura. Murió en París, Francia.

Trabajar

El gobierno le brindó apoyo en su carrera de investigación y trabajó en diversos proyectos de obras públicas .

Instrumentos científicos

Amontons haciendo una demostración de su telégrafo óptico en los Jardines de Luxemburgo en 1690.

Entre sus contribuciones a la instrumentación científica se encuentran las mejoras al barómetro (1695), al higrómetro (1687) y al termómetro (1695), especialmente para el uso de estos instrumentos en el mar. También demostró un telégrafo óptico y propuso el uso de su clepsidra [ 4 ] ( reloj de agua ) para medir el tiempo en un barco en alta mar .

Termodinámica

Amontons investigó la relación entre la presión y la temperatura en los gases, aunque carecía de termómetros precisos y exactos . Si bien sus resultados fueron, en el mejor de los casos, semicuantitativos , estableció que la presión de un gas aumenta aproximadamente en un tercio entre las temperaturas de frío y el punto de ebullición del agua . [ 5 ] Este fue un paso sustancial hacia las leyes de los gases posteriores y, en particular, la ley de Gay-Lussac . Su trabajo lo llevó a especular que una reducción suficiente de la temperatura conduciría a la desaparición de la presión. Aunque estuvo cerca de encontrar el cero absoluto —la temperatura teórica por la cual el volumen de aire en su termómetro de aire se reducirá a nada (estimado por él como -240° en la escala Celsius )—, [ 6 ] el descubrimiento no se completaría hasta al menos un siglo después.

Guillaume Amontons es también el inventor del motor de aire caliente . [ 7 ] En 1699, construyó su primer motor, más de un siglo antes que el conocido motor Stirling . [ 8 ] Este motor, al que Amontons denominó "molino de fuego" ( moulin à feu ), seguía un nuevo ciclo termodinámico, que más tarde se conocería como el ciclo Stirling.

El molino de fuego es una rueda que aprovecha la expansión del aire caliente para generar fuerza motriz. La potencia calculada del molino de fuego de Amontons era de 39 CV, equivalente a la de los motores de aire caliente más potentes del siglo XIX (con la excepción del "motor calórico" de Ericsson [ 9 ] ). La principal diferencia entre el motor de Amontons y los motores de aire caliente del siglo XIX radicaba en la naturaleza del pistón (Amontons utilizaba agua) y en el uso de movimiento rotatorio en lugar de movimiento alterno.

Fricción

Diagrama de cuerpo libre de un bloque sobre una rampa. Las flechas representan vectores que indican la dirección y la magnitud de las fuerzas. N es la fuerza normal, mg es la fuerza de gravedad y Ff es la fuerza de fricción.

En 1699, Amontons publicó su redescubrimiento de las leyes de fricción propuestas inicialmente por Leonardo da Vinci . [ 10 ] Aunque fueron recibidas con cierto escepticismo, las leyes fueron verificadas por Charles-Augustin de Coulomb en 1781. [ 11 ] Por esta contribución, Amontons fue nombrado uno de los 23 "Hombres de Tribología" por Duncan Dowson . [ 12 ]

Leyes de fricción de Amontons

Leyes de fricción de Amontons-Coulomb : [ 13 ]

  1. La fuerza de fricción es directamente proporcional a la carga aplicada. (Primera ley de Amontons)
  2. La fuerza de fricción es independiente del área aparente de contacto. (Segunda ley de Amontons)
  3. La fricción cinética es independiente de la velocidad de deslizamiento. (Ley de Coulomb)

La primera y la segunda ley, formuladas por Amontons, y la tercera, formulada posteriormente por Coulomb , se conocen como las leyes de fricción de Amontons-Coulomb . (Estas tres leyes solo se aplican a la fricción seca; la adición de un lubricante modifica significativamente las propiedades tribológicas ).

Estas leyes se ilustran con el ejemplo clásico de un ladrillo apoyado sobre un plano inclinado , donde se encuentra en equilibrio y, por lo tanto, inmóvil. La fuerza de la gravedad se contrarresta con la fricción estática y, a medida que aumenta el ángulo de inclinación del plano, el ladrillo comenzará a moverse hacia abajo, ya que la gravedad vencerá la resistencia de la fricción.

Coulomb encontró posteriormente desviaciones de las leyes de Amontons en algunos casos. [ 14 ] En sistemas con una no uniformidad significativa del campo de tensiones, debido a que el deslizamiento local ocurre antes de que todo el sistema se deslice, las leyes de Amontons no se satisfacen macroscópicamente. [ 15 ]

Honores

Véase también

Notas

  1. ↑ Yannick Fonteneau (2011). Développements précoces du concept de travail mécanique (fin 17e s.-début 18e s.): cuantificación, optimización y beneficio de l'effet des agent producteurs (Tesis doctoral) (en francés). Universidad Claude Bernard Lyon 1. p.  572.
  2. ↑ Lang, Harry G. (1995). Personas sordas en las artes y las ciencias: un diccionario biográfico . Bonnie Meath-Lang. Westport, Conn.: Greenwood Press. ISBN 0-313-29170-5OCLC 31374052​​ 
  3. ↑ B. Le Bovier de Fontenelle (1705). "Eloge de M. Amontons". Historia de la Academia Real de Ciencias : 150.
  4. ↑ Amontons, G. (1695), Remarques et expériences physiques sur la Construction d'une nouvelle clepsydre , París.
  5. ↑ Amontons (20 de junio de 1699) Moyen de substituer commodement l'action du feu, a la force des hommes et des cheveaux pour mouvoir les machine (Método de sustituir la fuerza del fuego por caballos y fuerza humana para mover máquinas), Mémoires de l'Académie royale des sciences , en: Histoire de l'Académie Royale des Sciences , págs. 112-126.
  6. ↑ Chisholm, Hugh , ed. (1911). "Frío" . Encyclopædia Britannica (11.ª ed.). Cambridge University Press.  
  7. ↑ «El motor de Amontons» . hotairengines.org .
  8. ↑ "El motor Stirling" . hotairengines.org .
  9. ↑ "El motor calórico de Ericsson" . hotairengines.org .
  10. ↑ Amontons (19 de diciembre de 1699) De la Resistance causée dans les Machines, tant par les frottemens des Parties qui les composent, que par roideur des cordes qu'on y emplea, & la maniere de calculer l'un & l'autre (Sobre la resistencia provocada en las máquinas, tanto por el roce de las partes que las componen como por la rigidez de las cuerdas que se utilizan en ellas, y la forma de calculando ambos), Mémoires de l'Académie royale des sciences , en: Histoire de l'Académie Royale des Sciences , págs.
  11. ↑ Bowden, FP y Tabor, D. (1950) La fricción y lubricación de sólidos, págs. 1, 87-89
  12. ↑ Dowson, Duncan (1977-10-01). "Hombres de la tribología: Leonardo da Vinci (1452–1519)" . Journal of Lubrication Technology . 99 (4): 382–386 . doi : 10.1115/1.3453230 . ISSN 0022-2305 . 
  13. ↑ washington.edu , Introducción a la tribología - Fricción
  14. ↑ Popova, E.; Popov, VL (30 de junio de 2015). "Los trabajos de investigación de Coulomb y Amontons y las leyes generalizadas de la fricción" . Fricción . 3 (2): 183– 190. doi : 10.1007/s40544-015-0074-6 .
  15. ↑ Otsuki, M.; Matsukawa, H. (2013-04-02). "Descomposición sistemática de la ley de fricción de Amontons para un objeto elástico que obedece localmente la ley de Amontons" . Scientific Reports . 3 : 1586. arXiv : 1202.1716 . Bibcode : 2013NatSR...3E1586O . doi : 10.1038/srep01586 . PMC 3613807. PMID 23545778 .  
  16. ↑ "Amontones" . Nomenclatura planetaria . Programa de investigación astrogeológica del USGS.

Lecturas adicionales

  • Enciclopedia biográfica de ciencia y tecnología de Asimov , Isaac Asimov , Doubleday & Co., Inc., 1972 , ISBN 0-385-17771-2.
  • Cardwell, DSL (1971). De Watt a Clausius: El auge de la termodinámica en los inicios de la era industrial . Heinemann. ISBN 0-435-54150-1., págs. 18-19
  • La entrada del Proyecto Galileo en la que se basa parcialmente esta biografía.