ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные исторические этапы развития механики из "Курс теоретической механики 1973 " Процесс возникновения человеческого общества неминуемо связан с трудом и, в частности, с изготовлением орудий труда, обороны, охоты, поэтому механика находится на службе у человека так долго, как существует само человечество. Конечно, под механикой эпохи первобытного общества мы понимаем не науку, а лишь изготовление орудий труда. [c.11] Первые сочинения, более или менее систематически излагающие накопленный опытом материал по устройству и применению этих механических орудий или обобщающие этот материал в виде определенных законов, появились значительно позднее. Одним из первых применил математику к механике Архит Таренгский, знаменитый математик, философ и полководец, живший в конце V в. до н. э. [c.12] Во времена Аристотеля механика развивалась очень медленно. Это была эпоха рабовладельческого общественного строя дешевый человеческий труд и низкий уровень техники не создавали необходимых условий для развития механики. В ту эпоху можно отметить лишь один случай очень быстрого, почти скачкообразного развития механики, связанный с именем величайшего механика всех времен и народов—Архимеда (287—212 гг. до н. э.). Этот замечательный человек сделал множество открытий в математике и гидростатике, заложил основу механики как новой науки, включив ее в область точных наук. [c.12] На протяжении почти двух тысяч лет после Архимеда не было ученых такого большого значения. Среди исследователей за этот период можно выделить астронома Птолемея, детально разработавшего кинематику планетных движений в геоцентрической системе мира, названной по его имени птолемеевой. [c.13] Целый ряд инженерных работ и изобретений сделал Герои Старший. В его сочинениях изложены все высшие достижения античного мира в области прикладной механики. [c.13] В конце III в. н. э. оставил после себя не лишенные самостоятельности работы Папп Александрийский. В частности, ему принадлежат две важные теоремы о центре тяжести ( 18). [c.13] В последуюш,ее тысячелетие в развитии механики не произошло ничего суш,ественного. Средневековое хозяйство, не только сельское, но в значительной степени и городское, было рассчитано лишь на личное потребление. Производство с целью обмена только еще возникало. Торговля не была достаточно развита. Сухопутные дороги были плохи, да и морской транспорт был весьма несовершенен. Гру-зоподъелшость судов была невелика, устойчивость их — плохая. Не было хороших методов ориентировки судна в открытом море. Местная замкнутость, ограниченность потребностей населения и застойность форм производства не могли вызвать быстрого развития науки. Правда, начиная с XII в. во многих городах Европы суш,ествовали университеты, но они готовили поч ти исключительно служителей церкви и юристов. В Париже в 1355 г. было разрешено преподавать геометрию только по праздникам. Основой наук считались книги Аристотеля, из которых было изъято все живое содержание. [c.13] Но постепенное расширение торговли и Развитие механики в конце возникновение НОВОГО класса купцов по-средних веков обусловлено ставило перед наукой и техникой, и в осо-развитием товодсгвенных бенности перед механикой, целый ряд проблем. Так, развитие одного только водного транспорта поставило следуюш,ие механические задачи увеличение грузоподъемности судов, улучшение их плавательных свойств, удобные и надежные способы ориентировки в море по Солнцу и звездам, предсказание приливов и отливов, усовершенствование внутренней водной системы и сообш,ения с морем, строительство каналов и шлюзов. [c.13] Вместе с развитием торговых сношений к концу средних веков начинается быстрое развитие промышленности, также повлекшее за собой развитие механики. Мощно развивается военная промышленность. Для добычи громадного количества металла возникла необходимость более эффективной эксплуатации шахт и рудников и перед механикой встали следующие задачи подъем руды с большой глубины и необходимые для этого расчеты воротов, блоков и пр., устройство вентиляционных приспособлений в шахтах, откачка воды из шахт и т. п. Кроме того, артиллерия потребовала от механики разрешения ряда вопросов изучение прочности орудия при наименьшем его весе, изучение зависимости сопротивления воздуха от скорости снаряда, определение его траектории в пустоте и в воздухе и т. д. [c.13] Исключительное значение для развития науки имело открытие Николаем Коперником (1473—1543) гелиоцентрической системы мира. По системе Коперника Земля и все другие планеты по круговым орбитам движутся вокруг Солнца. Законодатель неба Кеплер (1571 — 1630) пополнил учение Коперника. Он показал, что планеты движутся по эллипсам, и открыл законы для времени обращения и скорости планет. [c.14] Открытие гелиоцентрической системы мира послужило началом подлинной революции в мировоззрении людей. По выражению Энгельса Отсюда начинает свое летоисчисление освобождение естествознания от теологии Это открытие послужило также основой для возникновения небесной механики, для дальнейшего развития теоретической механики. [c.14] Современник Кеплера Галилео Галилей (1564 1642) был ярым сторонником системы мира Коперника. Гениальный мыслитель, искуснейший экспериментатор, внимательный наблюдатель, прекрасный математик и превосходный практик, Галилей никогда не принимал на веру догматических положений, основанных не на прямом доказательстве, а на толковании писателей древности. Эта драгоценная черта позволила Галилею противопоставить свой гений авторитету Аристотеля, в продолжение 2000 лет не возбуждавшему никаких сомнений. Галилей сделал множество открытий. Значение его работ заключается не только в полученных им результатах, но и в том, что в своих исследованиях он применял подлинно научные методы вместо обычных в то время схоластических рассуждений. [c.14] Исаак Ньютон (1642—1727) по праву считается основателем классической механики. Он создал стройную систему механики, четко сформулировал ее аксиомы, ввел понятие массы и решил целый ряд проблем механики. Замечательно, что большинство открытий Ньютон сделал в течение двух лет, когда он был еще совсем юным. Об этих годах своей жизни Ньютон пишет, что в начале 1665 г. он открыл свой бнном, в мае — метод касательных, в ноябре — прямой метод флюксий (дифференциальное исчисление), в январе 1666 г. — теорию цветов, в мае приступил к обратному методу флюксий (интегральное исчисление), а в августе открыл закон всемирного тяготения. [c.15] Леонард Эйлер (1707—1783), по происхождению швейцарец, в двадцатилетием возрасте переехал в Россию и стал академиком Санкт-Петербургской академии наук. По вопросам механики, математики, астрономии, теории упругости он написал около 800 научных работ, в которых разработал многие научные проблемы. [c.15] В области небесной механики много великолепных работ дали два француза — Алексис Клеро (1713—1765) и Жан ле Рои Д Аламбер (1717—1783), издавший в 1743 г, свой знаменитый Трактат по динамике . В этом трактате Д Аламбер показал, между прочим, как привести уравнение движения точек, связанных между собой, к задаче динамического равновесия. В течение XVIII в. были решены многие вопросы теоретической механики и перед механикой встала задача — дать общий метод, при помощи которого возможно было бы решение всех механических проблем чисто аналитически. Такой метод нашел Луи Лагранж (1736—1813). Его знаменитая Аналитическая механика изложена без единого чертежа, на основе общего метода. [c.15] Дальнейшее развитие аналитическая механика получила в трудах Лапласа (1749—1827), Якоби (1804—1851), Гамильтона (1805—1865), Герца (1857—1894), Чаплыгина (1869 — 1942) и др., но их работы не могут быть здесь рассмотрены, так как они не входят в программу нашего курса. [c.15] Крупнейшим представителем аналитического направления в теоретической механике был академик Остроградский (1801 —1861), автор многих замечательных трудов по аналитической механике, математике и математической физике. [c.15] Ученик Остроградского И. А. Вышнеградский (1831 — 1895) — основоположник теории автоматического регулирования. [c.15] Параллельно с аналитическим методом в механике развивались и геометрические методы, получившие наиболее яркое развитие в работах замечательного французского ученого Пуансо (1777—1859). Он впервые (1803 г.) изложил статику в таком аспекте, в каком ее и теперь излагают во всех высших технических учебных заведениях. Много открытий и геометрических интерпретаций законов механики Пуансо сделал и в кинематике и в динамике. К их числу относится работа Пуансо по изучению геометрическими методами движения тела с одной неподвижной точкой. Эта важная задача механики имеет, как показала С. В. Ковалевская (1850—1891), однозначное решение только в трех случаях 1) движение тела по инерции вокруг центра тяжести (случай Эйлера — Пуансо) 2) движение симметричного тела вокруг точки, лежаш,ей на оси симметрии (случай Лагранжа), и 3) движение не вполне симметричного тела с определенным распределением массы (случай, открытый Ковалевской и названный ее именем). [c.16] Вернуться к основной статье