ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Космодемьянский А. А. Теоретическая механика и развитие новых областей техники из "Сборник научно-методических статей по теоретической механике Выпуск1 " Теоретическая механика есть научная основа важнейших направлений развития современной техники. Потребности человеческого общества последовательно выдвигают в качестве актуальных и неотложных проблем исследования все новые и новые явления механического движения. Теоретическая механика в значительной степени формировалась и растет сейчас на материалах изучения конкретных частных задач, появление которых обусловлено развитием техники. Это отчетливо видно из всей многовековой истории развития механики. [c.4] Можно напомнить, что практические применения простейших машин (блоки, рычаги, полиспасты) в античное время при строительстве крупных зданий в Греции, Риме и Египте привлекли внимание ученых и в результате были разработаны методы определения центров тяжести тел простой геометрической формы и формулирован закон равновесия рычага. Развитие мореплавания, военной техники и гражданского строительства в XV—ХУП1 вв. способствовали открытию основных законов механического движения и появлению фундаментальных трудов по динамике твердого тела и небесной механике. [c.4] Увеличение объема многих разделов механики благодаря успешной исследовательской работе больших коллективов ученых и инженеров, открытие новых, ранее неизвестных закономерностей механического движения требуют критического рассмотрения существующих программ по курсу теоретической механики. В дальнейшем мы обсудим некоторые практические предложения по,педагогическим проблемам, тесно связанным и закономерно вытекающим из происходящего в наши дни обновления содержания классической механики. [c.5] Во-первых — это нужды развивающегося человеческого общества в XX в. они обусловлены преимущественно развитием техники. Поступательное прогрессивное развитие современной техники, является мощным стимулом научного развития вообще, а механики в особенности. Вероятно, вполне уместно напомнить здесь мысль Ф. Энгельса, высказанную рм в письме к Гейнцу Штаркенбургу в январе 1894 г. ...Если, как Вы утверждаете, техника в значительной степени зависит от состояния науки, то в гораздо большей мере наука зависит от состояния и потребностей техники. Если у общества появляется техническая потребность, то она продвигает науки вперед больше, чем десяток университетов (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. XXIX. М, Гос-политиздат, 1946, стр. 283). [c.5] Анализируя работы советских ученых-механиков, можно утверждать, что среди них нет, разногласий относительно доминирующего значения потребностей техники в прогрессивном развитии механики. Влияние техники настолько весомо, грубо, зримо , что доказательства видны всем. Укажем, что тесную связь теории с практикой, науки с производством можно отчетливо проследить по многим выдающимся произведениям ученых нашей страны как генеральную линию развития передовой русской механики. Мы напомним только о научных трудах и научной школе Н. Е. Жуковского — отца русской авиации , произведшего в конце XIX в. на основе новых научных открытий радикальное преобразование содержания и методов преподавания теоретической механики в технической высшей школе нашей страны. [c.5] Законы и методы теоретической механики — подлинное руководство к безошибочному действию в современной технической практике. Механика направляет творческие искания современных ученых и инженеров, давая им в отчеканенной и ясной форме итог колоссального опыта всего человечества. Но рост новой техники обусловливает и новую научную проблематику. На взаимодействиях науки механики с некоторыми областями современной техники мы и фиксируем главное внимание. [c.5] В наши дни установлено, что М ногие закономерности микромира (например, взаимодействия элементарных частиц) существенно отличаются от закономерностей макромира и для познания закономерностей микромира понадобились такие разделы математики, которые наверное не были изобретены с целью приложения к экспериментальным наукам и, конечно, не обусловлены достижениями экспериментальной физики XX в. Думаю со мной согласятся многие, если я выскажу утверждение, что геометрию Лобачевского, теорию функций комплексного переменного, вариационные принципы механики, интегральные инварианты для канонических уравнений Гамильтона, открытие планеты Нептун и многое другое нельзя доказательно обусловить развитием техники или научного эксперимента. Исследовательская работа в высших сферах абстракций не менее важна для развития науки и становления новых научных методов. Ф. Энгельс указыва ет в своей знаменитой работе Людвиг Фейербах и конец классической немецкой философии , что во многих случаях научные теории развиваются из самих себя и (подчиняются своим со бственным законам . [c.6] Анализируя в этой статье только первый источник роста механики как науки, прошу понять меня правильно. Я считаю второй источник развития теоретической механики очень важным и часто определяющим неожиданно быстрый научный прогресс. Напомню еще глубокую мысль Дж. Томсона, который писал открытия в прикладных науках ведут к эволюции, открытия в теории — к революции . [c.6] Мы — современники величайшей научно-технической революции. Овладение процессами высвобождения ядерной энергии, создание сверхзвуковых скоростных самолетов, ракет дальнего действия и космических кораблей необычайно ускорили научно-технический прогресс. Пробуждены и организованы такие силы промышленности и науки, о которых даже и не мечтали в предшествующие периоды развития человеческого общества. Мы — свидетели и участники грандиозной перестройки в технике, научном эксперименте и научном мышлении. В современной научно-технической и научно-популярной литературе XX век часто называют век ракетной техники , космическая эра , ракетно-атомная эпоха и т. п. [c.6] Развитие новой техники привело к сильной концентрации в этой сфере современной жизни материальных и духовных ресурсов человеческого обпдества. В ряде крупнейших стран мира эту концентрацию можно проследить по бюджетным ассигнованиям. [c.7] Освоение космического (пространства — это большая комплексная проблема и указанные выше ассигнования идут, конечно, в разные области науки и промышленности. Львиную долю поглощает ракетная техника (мощные ракеты-носители) и системы управления полетом. Так, например, в 1964 г. на работы по инерциальным системам управления полетом и инерциальной навигации в США было израсходовано более 1,5 млрд. долларов [2. [c.7] Американская авиационно-ракетная промышленность является в наши дни самой крупной отраслью промышленности США. В ней занято около 1 200 ООО человек [3. [c.7] Таким образом, насчитывается 5X5 = 25 классов боевых ракет. Не все эти классы развиваются одинаково быстро. [c.8] Приведенная классификация дает возможность понять, сколь обширна область современной ракетной техники и как много материальных и духовных сил человеческого обш,ества привлечено к формированию этого направления технического прогресса. [c.8] Хочется указать, что развитие авиационной техники также уско-ренно идет вцеред. Если за период с 1925 по 1945 г. максимальные скорости самолетов-рекордсменов увеличились почти в два раза, то за та-кой же период с 1945 по 1965 г. максимальные скорости возросли более чем В три раза. В настоящее время, когда представляется возможным говорить О пилотируемых космических аппаратах, имеющих скорость несколько превосходящую вторую космическую скорость, становится ясным, что ни ракеты, ни космические корабли не могут заменить самолета как транспортного и военного средства, имеющего свою специфику как в процессе разработки, так и при испытаниях и эксплуатации. Скорости военных и пассажирских самолетов растут и будут расти. По-видимому, будут созданы пассажирские самолеты со скоростями полета до 1 км сек. Эта скорость превосходит скорости артиллерийских снарядов массовых артиллерийских систе] периода второй миро вой войны. Прогресс авиационной техники требует новых открытий в области аэродинамики и термодинамики, Создания новых конструкционных материалов и совершенствования авиационных двигателей. Революционные преобразования должна пережить динамика самолета. Для гиперзвуковых скоростей полета ( превосходящих в 4—8 раз скорость звука) особое значение приобретают прямоточные воздушно-реактив ные двигатели. [c.8] Следует отметить, что характерной особенностью в развитии перспективных летательных аппаратов является стремление конструкторов обеспечить стационарные полеты человека (пилота) во всех областях атмосферы и космического пространства. Современные серийные самолеты уже надежно освоили полеты до высот 20—25 км космические корабли-спутники Земли обеспечивают многодневные полеты на высотах более 170—190 км. С уменьшением высоты круговой орбиты до 170 км время существования спутника резко уменьшается. Вычисления и наблюдения. показывают, что при реальных значениях поперечной нагрузки где С — вес спутника, а 5 — площадь его миделя, искусственный спутник Земли на высотах, меньших 170 км, не может пролететь без двигателя даже один виток и входит в плотные слои атмосферы, а затем приземляется . [c.8] Для высот от ПО до 170—190 км аэродинамическая подъемная сила становится пренебрежимо малой и эта область околоземного пространства будет, по-видимому, осваиваться летательными аппаратами типа сателлоидов Эрике [4]. [c.9] Отметим здесь следующие механика тел переменной массы механика относительного движения механика гироскопов малые колебания и теория устойчивости вариационные задачи механики и развитие теории оптимальных процессов динамика космического полета (космонавтика, астронавтика) механика специальной теории относительности. [c.9] Вернуться к основной статье