Vis viva

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher

En histoire des sciences, vis viva (force vive en latin) est un concept obsolète qui fut les prémisses de la formulation de la conservation de l'énergie. Elle peut être considérée comme une sorte d'énergie cinétique ou d'énergie reliée au mouvement des objets.

Proposée par Gottfried Leibniz pendant la période 1676-1689, la théorie entra en concurrence avec le principe de conservation de la quantité de mouvement promu par Isaac Newton et René Descartes. Les deux théories sont maintenant considérées comme complémentaires et la notion de force vive est intégrée dans l'acception moderne de l'énergie. Son nom est encore présent en mécanique céleste par le biais de l'équation de la force vive.

Description[modifier | modifier le code]

Bien que les anciens philosophes, tels que Thales de Milet aient eu l'intuition d'une loi de conservation de l'énergie[réf. nécessaire], c'est l'allemand Gottfried Wilhelm Leibniz qui en proposa la première formulation mathématique entre 1676 et 1689. Leibniz remarqua que dans de nombreux systèmes mécaniques (contenant plusieurs masses mi de vitesse vi) la quantité \sum_im_i v_i^2 était conservée.

Il appela cette grandeur vis viva ou force vive du système. Cependant de nombreux physiciens, influencés par le prestige de Isaac Newton en Angleterre et de René Descartes en France, qui tous deux défendaient le principe de conservation de la quantité de mouvement, considéraient que la grandeur ~\sum_im_i \mathbf{v}_i étaient la force vive conservée[1],[2].

Ce furent essentiellement des ingénieurs comme John Smeaton, Peter Ewart, Karl Hotzmann, Gustave-Adolphe Hirn ou Marc Séguin qui objectèrent que la seule conservation de la quantité de mouvement ne menait pas aux résultats attendus et qui firent les premiers usages du principe formulé par Leibniz. Ce principe fut également défendu par le chimiste William Hyde Wollaston.

Des scientifiques éminents tels que John Playfair furent prompts à remarquer que la force vive n'était pas exactement conservée. C'est maintenant une évidence en raison de l'analyse moderne due à la thermodynamique, mais aux XVIIIe et XIXe siècles, le devenir de l'énergie perdue était encore inconnu. Graduellement apparut l'idée que la chaleur générée par le mouvement était une autre forme de force vive. En 1783, Antoine Lavoisier et Pierre-Simon de Laplace exposèrent deux théories concurrentes : celle de la vis viva et celle de la théorie du calorique. En 1798, les observations de Rumford sur la génération de chaleur durant l'alésage des canons renforça le principe de la transformation de la force vive en chaleur. La vis viva commença à être appelée énergie, après que le terme a été utilisé pour la première fois par Thomas Young en 1807.

La redéfinition de la vis viva en \frac12\sum_im_iv_i^2 fut la conséquence de travaux de Gaspard-Gustave Coriolis et Jean-Victor Poncelet sur la période 1819-1839. Le premier appelait la grandeur quantité de travail et le deuxième travail mécanique, et les deux l'utilisèrent dans les calculs d'ingénierie.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Cela donna lieu à une vive polémique à partir de 1686 entre Leibniz et les Cartésiens, tels Malebranche. Leibniz apporta des arguments décisifs basés sur la force vive dans deux articles en particulier, Brevis demonstratio erroris memorabilis Cartesii et alliorum circa legem naturalem secundum quam volunt a Deo semper eandem quantitatem motus conservari, qua et in re mechanica abutuntur, Leibnizens mathematische Schriften, vol 4, p.117-119, et Illustratio ulterior objectionis contra cartesianam naturae legem, novaeque in ejus locum regulae propositae, Leibnizens mathematische Schriften, vol 4, p.123-128. Dans ce dernier article, Leibniz substitue également à la loi de conservation de la quantité de mouvement purement numérique des Cartésiens une loi de conservation de la quantité de mouvement vectorielle.
  2. Marc Parmentier, Leibniz, la naissance du calcul différentiel, Vrin (1989), 154-160

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Article connexe[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]