Willem Jacob 's Gravesande era un matematico e filosofo naturale olandese, principalmente ricordato per aver sviluppato dimostrazioni sperimentali delle leggi della meccanica classica. Come professore di matematica, astronomia e filosofia all'Università di Leiden, ha contribuito a diffondere le idee di Isaac Newton nell'Europa continentale.
Vita
Nato a 's-Hertogenbosch, 's Gravesande studiò legge all'Università di Leiden, dove discusse una tesi sul suicidio e conseguì un dottorato nel 1707. Successivamente esercitò la professione legale all'Aia, mentre partecipava anche a discussioni intellettuali e coltivava il suo interesse per le scienze matematiche. Il suo Essai de perspective "Saggio sulla prospettiva", pubblicato nel 1711, fu elogiato dall'influente matematico svizzero Johann Bernoulli. All'Aia, 's Gravesande ha anche aiutato a stabilire il Journal littéraire "Rivista letteraria", una pubblicazione accademica pubblicata per la prima volta nel 1713.
Nel 1715, 's Gravesande visitò Londra come parte di una delegazione olandese inviata per accogliere la successione hannoveriana in Gran Bretagna. A Londra, 's Gravesande incontrò sia il re Giorgio I che Isaac Newton, ed è stato eletto membro della Royal Society. Nel 1717 divenne professore di matematica e astronomia a Leiden. Da quella posizione, è stato determinante nell'introdurre il lavoro di Newton nei Paesi Bassi. Ha inoltre ottenuto le cattedre di architettura civile e militare nel 1730 e di filosofia nel 1734. Come filosofo, si oppose ai fatalisti come Hobbes e Spinoza.
's Gravesande si sposò con Anna Sacrelaire nel 1720. Ebbero due figli, entrambi morti durante l'adolescenza. Nel 1724, Pietro il Grande offrì a 's Gravesande una posizione nella nuova Accademia Imperiale delle Scienze di San Pietroburgo. Nel 1737 ricevette un'offerta da Federico il Grande per unirsi all'Accademia delle Scienze prussiana a Berlino. Declinò entrambe le offerte, scegliendo di rimanere a Leiden.
Meccanica
Il principale lavoro scientifico di Gravesande è Physices elementa mathematica, experimentis confirmata, sive introductio ad philosophiam Newtonianam "Elementi matematici di filosofia naturale, confermati da esperimenti; o, un'introduzione alla filosofia newtoniana", pubblicato a Leiden nel 1720. In quel libro, ha posto le fondamenta dell'insegnamento della meccanica newtoniana attraverso dimostrazioni sperimentali. Ha presentato il suo lavoro davanti a pubblici che includevano Voltaire e Albrecht von Haller, ed Émilie du Châtelet, la traduttrice dei Principia di Newton che ha apportato correzioni per incorporare la scoperta di 's Gravesande dell'energia cinetica. Il libro di 's Gravesande è stato presto tradotto in inglese da John Theophilus Desaguliers, curatore degli esperimenti della Royal Society.
Nel 1721, 's Gravesande si coinvolse in una controversia pubblica sul fatto che l'inventore tedesco Johann Bessler, noto come Consigliere Orffyreus, avesse creato una vera macchina a moto perpetuo. 's Gravesande inizialmente sostenne la fattibilità del moto perpetuo sulla base della conservazione della quantità scalare mv massa moltiplicata per velocità, che erroneamente credeva fosse implicita nella meccanica newtoniana. Tuttavia, nel 1722 pubblicò i risultati di una serie di esperimenti in cui sfere di ottone erano lasciate cadere da varie altezze su una superficie di argilla morbida. Scoprì che una sfera con il doppio della velocità di un'altra avrebbe lasciato un'impronta quattro volte più profonda, da cui concluse che l'espressione corretta per la "forza viva" di un corpo in movimento, quello che modernamente è chiamato "energia cinetica", è proporzionale a mv2.
Sebbene questi risultati invalidassero il suo argomento originale sulla fattibilità del moto perpetuo, 's Gravesande continuò a difendere il lavoro di Bessler, affermando che Bessler potrebbe aver scoperto un nuovo "principio attivo" della natura che permetteva alle sue ruote di continuare a girare. Opinioni simili erano difese all'epoca da Gottfried Wilhelm Leibniz, Johann Bernoulli e altri, ma il consenso moderno è che Bessler stesse perpetrando un inganno deliberato. Lo zar russo Pietro il Grande era interessato alla ruota di Bessler e cercò il consiglio di 's Gravesande sull'argomento.
's Gravesande comunicò i suoi risultati sull'impatto dei pesi cadenti a Émilie du Châtelet. Osservazioni simili furono pubblicate indipendentemente da Giovanni Poleni. L'interpretazione dei risultati di 's Gravesande e Poleni ha portato a una controversia con Samuel Clarke e altri newtoniani che è diventata parte della cosiddetta "controversia vis viva" nella storia della meccanica classica.
L'anello di 's Gravesande
's Gravesande è anche ricordato per l'invenzione di un semplice esperimento che dimostra l'espansione termica, che è stato utilizzato nell'insegnamento della fisica da allora. Questo è noto oggi come "esperimento di 's Gravesande" o "anello di 's Gravesande". L'apparato consiste in una piccola sfera di metallo su una catena o un manico, e un anello di metallo su un supporto. L'anello è abbastanza grande perché quando l'anello e la sfera sono alla stessa temperatura, la sfera passa attraverso l'anello. Tuttavia, se la sfera viene riscaldata immergendola in acqua bollente o passando la fiamma di una lampada a spirito su di essa, il metallo si espande, e la sfera non passerà più attraverso l'anello. Quando la sfera si è raffreddata, passerà di nuovo attraverso l'anello.
Opere
- Essai de perspective, 1711
- Philosophiae Newtonianae Institutiones, in usus academicos, 1723
- An essay on perspective, 1724
- Physices elementa mathematica, experimentis confirmata, sive introductio ad philosophiam Newtonianam, 1720–1721
- Introductio ad Philosophiam, Metaphysicam et Logicam, 1736
- Mathematical Elements of Natural Philosophy, Confirm'd by Experiments: or, An introduction to Sir Isaac Newton's philosophy Volume I, 1747
- Mathematical Elements of Natural Philosophy, Confirm'd by Experiments: or, An introduction to Sir Isaac Newton's philosophy Volume II, 1747
- Oeuvres Philosophiques et Mathématiques de Mr. G. J. 'sGravesande, ed. with memoir by J. Allamand, 1774
