О движении(Из истории механики)

При сгорании этой смеси образуется большое количество горячих газов, приводящих в движение турбину самолета. Пройдя через турбину, газы удаляются через выходное отверстие, создавая реактивную тягу.

В результате работы двигателя масса самолета постепенно уменьшается, и расчет движения должен производиться по формулам, найденным И. В. Мещерским.

Еще большее значение выводы И. В. Мещерского имеют для расчетов движения ракет и самолетов с ракетным двигателем, так как относительная потеря массы у этих последних очень велика.

И. В. Мещерский не дожил до всеобщего признания всей важности его исследований. В эпоху, когда он делал свои открытия, достижения современной реактивной авиации показались бы фантазией. Ненужными считались тогда многим ученым и формулы И. В. Мещерского.

Но быстрое развитие авиационной техники в последние десятилетия заставило вспомнить о работах этого замечательного русского механика. В наше время каждый инженер, проектирующий самолеты, пользуется выводами И. В. Мещерского. А в недалеком будущем эти выводы получат еще большее значение.

Разрешение проблем техники

Механики не только решали теоретические задачи, возникавшие перед техниками. Они часто заглядывали далеко вперед и указывали путь техникам.

Замечательный пример влияния теоретиков на развитие техники — деятельность известного русского математика П. Л. Чебышева (1821–1894).

Шестнадцати лет П. Л. Чебышев поступил в Московский университет и уже через год представил научную работу, за которую был награжден медалью. Двадцати лет он окончил университет, хотя должен был сам зарабатывать средства для существования.

Через шесть лет по окончании университета П. Л. Чебышев был приглашен на кафедру математики в Петербургский университет, где он читал лекции почти до конца своей жизни. П. Л. Чебышев был избран членом как Петербургской, так и Парижской Академии наук.

Вся жизнь П. Л. Чебышева была непрерывным научным трудом. Он и умер, сидя за письменным столом.

Свой замечательный математический талант П. Л. Чебышев с успехом применил в области механики — для создания теории шарнирных механизмов.

В паровой машине важную роль играет так называемый параллелограмм Уатта.

Это механизм, состоящий из четырех металлических стержней, соединенных шарнирами. Стержни образуют параллелограмм, углы которого могут менять величину. При помощи этого механизма прямолинейное движение поршневого штока передается в машине Уатта качающемуся коромыслу.

Параллелограмм Уатта. Точки А неподвижны. Точки а движутся по дугам круга. Точки К движутся по прямым линиям, и к ним присоединяются штоки цилиндров.

Подобные «плоские механизмы» пользуются широким распространением для преобразования кругового движения в прямолинейное, и наоборот. Но они были несовершенны, и их работа сопровождалась трением, вследствие которого части машин быстро изнашивались.

Напрасно инженеры в течение семидесяти пяти лет трудились над усовершенствованием параллелограмма Уатта, подбирая размеры частей. Им не удалось устранить его недостатки.

П. Л. Чебышев подошел к этой проблеме как математик. Он поставил перед собой теоретическую задачу: найти такую комбинацию соединенных шарнирами стержней, чтобы передаваемое ими движение как можно меньше отличалось от прямолинейного.

Метод, примененный П. Л. Чебышевым, был чисто математический. На его сущности останавливаться мы не будем. Математику удалось решить техническую задачу. Он указал ряд новых конструкций, дающих почти прямолинейное движение с любой степенью приближения к нему.

Некоторые из этих механизмов и в наше время находят применение в различных приборах.

Продолжая исследования, П. Л. Чебышев показал, что с помощью шарнирных механизмов можно воспроизвести вращательное движение. При этом вращение может происходить вокруг двух различно направленных осей.

Наконец, П. Л. Чебышев разработал новый тип непрерывно работающих механизмов, в которых одно звено совершает прерывное движение. Такова его знаменитая «стопоходящая» машина, переступающая подобно животным.

«Стопоходящая» машина П. Л. Чебышева — механизм, осуществляющий движение с остановками.

Более сорока различных оригинальных механизмов было создано этим математиком: гребной механизм, подражающий движению весел лодки, самокатное кресло, сортировальная машина и другие, до сих пор применяемые в технике.

В середине XIX века новая проблема механики была поставлена артиллерийской техникой.

Гладкоствольные орудия стреляли шаровидными бомбами. Сопротивление воздуха уменьшало дальность полета и меткость стрельбы. Чтобы избавиться от этих недостатков, военные инженеры в 60-х годах ввели удлиненные, заостренные снаряды. Но испытание показало, что сопротивление воздуха легко опрокидывает цилиндрический снаряд, который ударяет в цель боком или основанием.

Тогда решили придать снаряду вращательное движение. С этой целью стали снабжать внутреннюю поверхность ствола пушек винтовой нарезкой.

Применение нарезных пушек требовало разработки вопроса о движении цилиндрического заостренного снаряда. Эту проблему одним из первых разрешил русский артиллерист Н. В. Маиевский (1823–1892).

Окончив в возрасте двадцати лет Московский университет, Н. В. Маиевский начал военную службу юнкером в артиллерии. Получив офицерский чин, он поступил в Михайловскую артиллерийскую академию, по окончании которой продолжал военную службу в гвардейской конной артиллерии. Но через четыре года он был привлечен к работам Военно-ученого комитета для исследовательской работы.

Научная деятельность Н. В. Маиевского была посвящена баллистике.

Сперва Н. В. Маиевский по поручению военного министерства с большим успехом проектировал гладкоствольные орудия, которые давали при испытаниях прекрасные результаты. С 1858 года он занялся изучением сопротивления воздуха, испытываемого сферическим снарядом.

До того времени вопрос о движении снаряда, выброшенного с большой начальной скоростью, не был удовлетворительно разрешен, так как влияние на него сопротивления воздуха было плохо изучено. Расчеты, основанные на опытах французских артиллеристов, не оправдались во время Крымской кампании.