Практычная механіка і «Мёртвыя душы»: Мікалай Ястрэбскі
Алена Гусак
Выдавец: Навука і тэхніка
Памер: 54с.
Мінск 1992
* Архймед (287—212 гады да нашай эры) — матэматык, механік, фізік і астраном Старажытнай Грэцыі. Распрацаваў матэматычныя метады вызначэння плошчаў^ паверхняў і аб’ёмаў фігур і целаў. На іх аснове праз два тысячагоддзі ўзнікла інтэгральнае вылічэнне. Быў таксама выдатным вынаходнікам і канструктарам.
36
гэтым законам успамінаецца анекдатычны эпізод з жыцця Архімеда, калі ён мусіў выбегчы з ванны голы на вуліцу з воклічам «эўрыка», а таксама тое, што ён здолеў выявіць падман ювеліра, які схаваў частку золата, прызначаную для кароны цара Гіерона. Архімеду належаць шмат якія адкрыцці і вынаходствы: сістэмы вагараў, блокаў, паліспастаў і вінтоў для падняцця цяжкіх грузаў, машына для абваднення палёў, водапад’ёмны механізм (Архімедаў вінт), ваенная кідальная машына. Кідальная і іншыя машыны, пабудаваныя Архімедам, выкарыстоўваліся пры абароне Сіракузаў у часе вайны супраць Рыма. Архімед з поспехам абараняў свой родны горад, свае геаметрычныя рысункі і рымскаму салдату, які рыхтаваўся яго забіць, сказаў: «Не чапай маіх рысункаў».
Праз сто гадоў пасля Архімеда прыдумалі помпы і сіфоны, дзеянні якіх тлумачылі таямнічымі сіламі прыроды. Значна пазней зразумелі, што яны працуюць пад уплывам атмасфернага ціску.
М. Ястрэбскі гаворыць аб неацэнным укладзе асобных вучоных у развіццё механікі. Так, вядомы італьянскі фізік, механік, матэматык Г. Галілей прыдумаў гідрастатычныя вагі і пацвердзіў доследамі законы гідрастатыкі, якія адкрыў Архімед. Ен прапанаваў ківач для гадзінніка. Важная заслуга Галілея заключалася ў адкрыцці ім законаў руху целаў, у стварэнні пачаткаў дынамікі. Італьянскі фізік Э. Тарычэлі (1608—1647) упершыню растлумачыў падняцце вады ў помпах уплывам атмасфернага ціску. Галандскі вучоны X. Гюйгенс (1629—1695) займаўся даследаваннем руху целаў па крывых лініях. Ен развязаў задачу аб вызначэнні цэнтра ваганняў фізічнага ківача. Французскі фізік, матэматык, філосаф і пісьменнік Б. Паскаль (1623—1662) выдаў першы твор аб раўнавазе вадкіх целаў. Яму належыць адкрыццё асноўнай уласцівасці вадкасці — аднолькавага ціску яе ва ўсе бакі.
Багаты на адкрыцці быў канец XVII і пачатак XVIII стагоддзя. I гэта адлюстраваў М. Ястрэбскі. Выклад агульных асноў дынамікі зрабіў славуты англійскі вучоны I. Ньютан (1643—1727). Ныотан незалежна ад выдатнага нямецкага матэматыка
37
Г. Лейбніца (1646—1716) адкрыў дыферэнцыяльнае і інтэгральнае вылічэнне — новую галіну матэматыкі, якая склала аснову матэматычнага аналізу. Матэматычны аналіз забяспечыў далейшае паспяховае развіццё дынамікі. Ньютан першы звярнуў увагу на закон процідзеяння. Пры даследаванні крывалінейнага руху ён раскладаў кожную з рухальных сілаў на дзве: датычную і нармальную (перпендыкулярную да першай). Ньютан стварыў адзіную сістэму зямной і нябеснай механікі.
Эйлер * у 1736 г. выдаў кнігу па механіцы, у якой ім выкладзена тэорыя прамалінейнага і крывалінейнага руху матэрыяльнага пункту пад уздзеяннем сілы.
Пытаннямі руху сістэмы матэрыяльных пунктаў і перадачы руху ад аднаго цела да другога займаліся шмат якія вучоныя. Іх меркаванні будаваліся на прыватных выпадках і не мелі відавочнай сувязі з агульнымі пачаткамі, на якіх грунтуецца развязанне іншых пытанняў дынамікі. Такі агульны пачатак прапанаваў французскі вучоны Д’Аламбер (1717—1783) у кнізе «Трактат аб дынаміцы» (1743). Ен разам з другім французскім вучоным Ж. Лагранжам (1736—1813) стварыў агульную тэорыю раўнавагі і руху матэрыяльных целаў. Сваімі працамі гэтыя вучоныя садзейнічалі далейшаму развіццю гідрадынамікі. Вынікі іх працы былі дадаткам да таго, што раней зрабіў Д. Бернулі **. Яго
* Эйлер Леанард (1707—1783)—матэматык, механік, фізік і астраном. Нарадзіўся ў Базелі (Швейцарыя), працаваў у Пецярбургскай акадэміі навук (1726—1741, 1766—1783) і ў Бярлінскай акадэміі навук (1741—1766). Ен напісаў каля 850 твораў, у тым ліку шэраг шматтомных манаграфій.
** Бернулі Данііл (1700—1782)—швейцарскі фізік, матэматык, механік, фізіёлаг. У 1728—1733 гадах працаваў у Пецярбургскай акадэміі навук.
Бернулі — сямейства швейцарскіх матэматыкаў, якое вядзе свой радавод ад выхадца з Галандыі Якаба Бернулі. У розных пакаленнях Бернулі, апрача Данііла, матэматыкамі былі: Якаб (1654—1705), Іаган (1667—1748), Мікалай (16871759), Мікалай (1695—1726), Іаган (1710—1790), Іаган (1744—1807), Якаб (1759—1789). Паколькі імёны паўтараліся, іх адрозніваюць, як каралёў, далучаючы да імя адпаведную лічбу. Найбольш вядомыя былі браты Якаб 1, Іаган I і Данііл — сын Іагана I. Мікалай II і Якаб II працавалі ў Пецярбургскай акадэміі навук.
38
кніга «Гідрадынаміка» напісана ў Пецярбурзе і выдапа ў Страсбурзе ў 1738 годзе. У прадмове да яе ёсць такія словы: «...Я ахвотна аб’яўляю, што галоўная частка гэтай працы абавязана кіраўніцтву, задумам і падтрымцы з боку Пецярбургскай акадэміі навук. Гэтая мая праца мае на ўвазе адзіную мэту: прынесці карысць акадэміі, усе намаганні якой накіраваныя да таго, каб садзейнічаць росту і грамадскай карысці навук», Д. Бернулі неаднаразова падкрэсліваў, што як даследчык ён сфарміраваўся ў Пецярбургскай акадэміі навук, што свае адкрыцці ў навуцы ён зрабіў дзякуючы тым надзвычайным умовам, якія былі створаны ў Расіі для жыцця і творчасці вучоных. Ен упершыню атрымаў ураўненне стацыянарнага руху вадкасці, якое цяпер называюць ураўненнем Бернулі. Гэтае ўраўненне мае вялікае значэнне ў тэарэтычнай і практычнай гідрадынаміцы. Ім карыстаюцца пры разліку трубаправодаў, помпаў, пры даследаванні працэсаў фільтрацыі і інш.
Пытаннямі дынамікі ідэальнай вадкасці займаўся і Эйлер. Даследуючы пытанне аб руху паветра, ён атрымаў формулы для распаўсюджвання гуку. Эйлер вывучаў і пытанне аб тым, як утвараецца гук у трубах аргана і ў флейце.
Аб даследаваннях Эйлера і Лагранжа па гідрадынаміцы Ястрэбскі пісаў: «Нельга не заўважыць, што ўсе працы гэтых славутых геаметраў прынеслі больш карысці чыстаму аналізу, чым дастасаванню механікі да практыкі. I Эйлер, і Лагранж, жадаючы быць вельмі дакладнымі, дасягнулі складаных вынікаў, нязручных для практычнага выкарыстання. Дададзім да таго, што пры развязанні пытанняў гэтага роду вынікі самых дакладных вылічэнняў павінны быць дапоўненыя доследамі, якіх неставала ў часы Лагранжа і Эйлера»
Падкрэслім, што Эйлер і Лагранж — класікі матэматыкі і механікі. На жаль, вельмі доўгі час класікі лічыліся недатыкальнымі асобамі. Ястрэбскі жыў раней і не ведаў пра гэта, таму ён працягваў заўвагі пра ўзаемадачыненні тэорыі і практыкі:
* Журнал Главного управленйя путей сообіценйя й публйчных зданйй. СПб., 1645. Кн. 5. С. 102—103.
39
«Справа дайшла да таго, што тэорыя прыводзіла да высноў, якія не прыносілі ніякай карысці практыцы, і лічыла амаль ганьбай для сябе дастасаваць свае высновы да рэчаіснасці, а практыка, неаднаразова падманутая тэорыяй у сваіх спадзяваннях, пачала лічыць тэорыю бескарыснай абстракцыяй». Ястрэбскі падкрэсліў, што гэты разрыў паміж тэорыяй і практыкай, які існаваў паўсюдна, прынёс вельмі шмат шкоды. Аднак пазней знайшліся вучоныя, якія пачалі збліжаць тэорыю і практыку. Да такіх вучоных у першую чаргу належаў Панселе *, які меў вялікія тэарэтычныя і практычныя веды і якому практычная механіка перш за ўсё абавязана сваімі поспехамі.
Займаючыся пытаннямі гісторыі механікі, Мікалай Феліксавіч вылучыў асобна такі важны яе раздзел, як гісторыя паравой машыны. У другім з названых вышэй артыкулаў ён апісаў гэтую гісторыю.
Грэчаскі механік і інжынер Герон Александрыйскі (за 120 гадоў да нашае эры) першы зазначыў магчымасць выкарыстання рухальнай сілы пары. Прапанаваная ім прылада апісаная ў яго творы «Пнеўматыка». Пусты шар, замацаваны на двух шпянях, можа круціцца на іх. Пара, што ўтвараецца ў катле, праз трубку і адзін з двух шпянёў праходзіць у шар. Да шара прымацаваны дзве трубкі з адтулінамі, размешчанымі ў канцах дыяметра шара і адкрытымі ў процілеглых напрамках. Далей пара паступае ў трубкі і, выходзячы з іх, прыводзіць у рух шар. Да шара можна прымацаваць і больш трубак. Ідэя Герона ў старажытнасці не атрымала практычнага выкарыстання.
У 1615 годзе француз Саламон дэ Ко апісаў прыладу для падняцця вады пры дапамозе ціску пары. Гэтая прылада — пусты медны шар, да якога прымацаваная трубка з кранам. Праз трубку шар на
* Панселе Жан Віктор (1788—1867) —французскі матэматык і механік, заснавальнік праектыўнай геаметрыі, член Парыжскай акадэміі навук (1834), членкарэспандэнт Пецярбургскай акадэміі навук (1857). Лейтэнант інжынерных войск напалеонаўскай арміі, удзельнік вайны супраць Расіі, у 1812—1814 гадах знаходзіўся ў палоне ў Саратаве, дзе напісаў свой трактат аб праектыўных уласцівасцях фігур.
40
паўнялі вадой, потым закрывалі кран і награвалі шар знізу. Пад ціскам пары вада падымалася па другой трубцы, апушчанай амаль да дна шара. Некалькі перарабіўшы прыбор, з яго дапамогай можна было пампаваць ваду з калодзежа.
У 1629 годзе італьянец Бранка прапанаваў іншую прыладу — медную пасудзіну, напоўненую вадой, з трубкай і кранам для пары. Пара, выходзячы з трубкі, б’е ў пёры кола і яно пачынае рухацца.
Французскі фізік і інжынер Дэні Папін (1647— 1712) пайшоў далей у выкарыстанні пары як рухавіка. У 1688 годзе ён апісаў машыну, у якой пара прыводзіла ў рух поршань у цыліндры. Гэта ўжо быў вельмі важны крок, які даваў магчымасць выкарыстаць паравую машыну ў прамысловай вытворчасці.
Але на гэтым творчая думка не спынілася. Наступны крок ва ўдасканаленні паравой машыны зрабіў англійскі механік Северы. У 1698 годзе ён атрымаў патэнт на машыну, якая складалася з паравіка і паравога прыймача. Прыймач злучаўся з калодзежам, з якога можна было падымаць ваду пры дапамозе трубыпомпы з клапанам. Пара, напаўняючы прыймач, выціскала з яго паветра, пасля гэтага сувязь прыймача з паравіком спынялася, пара згушчалася ад халоднай вады, што выходзіла з трубкі, і атмасферны ціск вымушаў ваду падымацца. Машына Северы доўгі час выкарыстоўвалася для падняцця вады. Адну з такіх машын зрабіў Дзюгалье для Пятра I у Летнім садзе ў Пецярбурзе. Паравік меў сферычную форму, быў разлічаны на шэсць бочак вады. Прыймач змяшчаў адну бочку, ён напаўняўся і апаражняўся чатыры разы на хвіліну.
КНІГІ ОНЛАЙН
