Жизнь и творчество Н.Е. Жуковского

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Днепропетровский национальный университет им. О.Гончара

Механико-математический факультет

Кафедра теоретической и прикладной механики

Реферат

По истории науки и техники на тему:

«Жизнь и творчество Н. Е. Жуковского»

Подготовила студентка группы Мх-12

Никулина А.М.

Проверила Гергель И.Ю.

Днепропетровск,

2014

Николай Егорович Жуковский

17 января 1847 - 19 марта1921

Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы... Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума".

Эти слова сказаны были в 1898 г. Николаем Егоровичем Жуковским. Прошло немного времени, и сила разума человека подняла его высоко в небо, и он так же безраздельно господствует теперь в воздухе, как и на земле. Оправдались пророческие слова учёного, "отца русской авиации", как назвал Н. Е. Жуковского великий Ленин за его бессмертные труды в деле развития авиации. авиация жуковский планер вихревой

Сегодня, увидев в небе самолет, мало кто задумается о том, что же удерживает такую огромную машину в воздухе. А еще сто лет назад тысячи энтузиастов пытались решить эту задачу методом проб и ошибок, а иногда и ценой собственной жизни, пока русский ученый Николай Егорович Жуковский не доказал, что человек может летать на аппаратах тяжелее воздуха, и не представил формулу крыла безопасного аэроплана.

"Когда человек прошёл уже большую часть своего жизненного пути, тогда перед его умственным взором невольно встаёт то, что составляло главное содержание его жизни. Для меня главный жизненный интерес сосредоточен на излюбленной мною науке - механике", - так охарактеризовал себя Николай Егорович Жуковский в речи 16 января 1911 г., посвящённой обзору научной деятельности механиков Московского университета.

Профессор Московского университета и Московского высшего технического училища Н. Е. Жуковский был основателем теоретической, технической и экспериментальной аэродинамики. Его научные изыскания привели к созданию плодотворных направлений исследовательской работы, открыли новые творческие пути и оставили неизгладимый след на всём последующем развитии механики и аэромеханики. Главное, что характерно для научных исследований Н. Е. Жуковского, это ясное сознание задач технического прогресса, широта научного кругозора и глубокое понимание устремлений своего времени. "Решение определённых реальных задач механики" - вот руководящий девиз научной школы Н. Е. Жуковского.

Вопросы реактивного движения были изложены Жуковским в ряде работ: «О реакции вытекающей и втекающей жидкости» (1882--85), "О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные однородной капельной жидкостью" (1885), "К теории судов, приводимых в движение силой реакции воды" (1908). Жуковский - автор многочисленных оригинальных исследований в области астрономии, математики, механики твёрдого тела, гидродинамики, гидравлики и др. Именем Жуковского назван кратер на Луне.

Жизненный путь «отца авиации»

1847, 17 января - в семье штабс-капитана Егора Ивановича Жуковского и Анны Николаевны Жуковской в деревне Орехово Владимирской губернии родился сын, названный Николаем.

Отец Николая, Егор Иванович Жуковский, происходил из мелкопоместных дворян Полтавской губернии. Он был образованным инженером-путейцем (в 1832 году закончил лучшее в те годы высшее техническое военное учебное заведение - Петербургский институт Корпуса путей сообщения). Работал на строительстве железной дороги. Неподкупная честность создала ему авторитет среди рабочих, но мало способствовала его служебной карьере. После того как инженер Жуковский отказался признать годными недоброкачественные строительные материалы, начальство предложило ему подать в отставку. Государственная служба Е. И. Жуковского на этом закончилась, и всю свою дальнейшую жизнь он работал управляющим имениями богатых помещиков Зубовых и Оболенских, недалеко от деревни Орехово.

Николай Жуковский был худеньким, смуглым, непоседливым мальчиком с темными волосами и черными глазами. Кроме того, в семье было еще три сына: Иван - старше его на три года, Валериан - на четыре года моложе и Владимир - на шесть лет моложе. Уже в 1854г. для подготовки к поступлению в гимназию Ивана и Николая Жуковских был приглашен домашний учитель - студент Московского университета А.Х. Репман, человек незаурядных способностей, отличавшийся страстной любовью к естественным наукам и хорошим знанием иностранных языков. Николай Егорович очень рано научился читать и читал много; увлекался произведениями Диккенса, Вальтер Скотта, Жюль-Верна. Интересно заметить, что роман Жюль-Верна "Воздушный корабль" и впоследствии был на видном месте в библиотеке Н. Е. Жуковского среди научных книг.

Детские годы, проведённые Николаем Егоровичем в Орехове, создали у него привязанность к этой маленькой деревушке среднерусской равнины. С величайшим удовольствием проводил он там своё каникулярное время, купался в пруду, бродил с ружьём по глухим окрестным лесам. Первые опыты по определению подъёмной силы крыла были задуманы и проведены Н. Е. Жуковским на велосипеде за околицей Орехова; многие научные работы зародились в этой русской деревушке.

В 1857г. домашняя подготовка закончена и братья Жуковские (Иван и Николай) вместе с матерью Анной Николаевной приезжают в Москву для вступительных экзаменов.

В 1858 г. Н. Е. Жуковский поступил в 4-ю Московскую гимназию, где, начиная с третьего класса, он выделился как лучший ученик по алгебре, геометрии и естественным наукам.  Очень трудно давались иностранные языки, особенно латынь и немецкий. Окончив гимназию, Н. Е. Жуковский поступил на физико-математический факультет Московского университета. Выбрав своей специальностью прикладную математику, он с увлечением слушал лекции по механике профессоров Ф. А. Слудского и В. Я. Цингера. "Я с благодарностью вспоминаю теперь двух моих учителей, из которых один разъяснил нам широкое значение общих аналитических методов, а другой указал силу геометрических толкований рассматриваемых явлений", - говорил впоследствии Николай Егорович.

Братья Жуковские содержались в пансионе для разночинцев (родители не могли вносить плату, положенную для благородных гимназистов). Разница, впрочем, состояла лишь в качестве обеда и месте проживания.

Мечтой Николая Жуковского и его семьи было инженерное образование в Петербургском институте инженеров путей сообщения, который заканчивал его отец. Однако преподаватели в гимназии и А.Х. Репман, видя несомненные успехи Николая в математических науках, советовали ему поступать на физико-математический факультет Московского университета. Плата за обучение в университете была существенно ниже, это обстоятельство и сыграло решающую роль.

1864, весна - Николай Жуковский заканчивает гимназию с серебряной медалью и с осеннего семестра зачисляется в Московский университет без экзаменов.

В студенческие годы Николай Жуковский обладал ограниченными материальными средствами и для обеспечения жизни в Москве занимался вместе со своим товарищем М.А. Щукиным изданием лекций профессоров. Однако учебные успехи не были выдающимися, и в назначении стипендии имени Ломоносова Жуковскому было отказано.

Таким образом, в студенческие годы Жуковский не проявил своих выдающихся способностей в области механики. В те годы он всеми силами стремился к техническому инженерному образованию. Господствовавшая в университете аналитическая школа Лагранжа-Остроградского не затрагивала творческого дарования Жуковского. Для него характерны были геометрическая наглядность, научно поставленный эксперимент, непосредственное наблюдение реально протекающих процессов, стремление овеществить, моделировать теоретические рассуждения.

Осенью 1868г. после окончания университета Жуковский решает осуществить свою юношескую мечту и поступает в Петербургский институт инженеров путей сообщения, бывший в 19-м веке одним из лучших высших технических учебных заведений России. Преподавание в нем радикально отличалось от университетского. Следуя учебным планам Парижской Политехнической школы, на первых двух курсах главное внимание уделялось начертательной геометрии, черчению и геодезии.

Однако климат Петербурга оказался неподходящим для здоровья Жуковского, да и при зачислении в институт он не был освобожден от сдачи тех научных дисциплин, которые изучал в университете. В итоге учебная нагрузка оказалась столь высокой, что результаты Жуковского по основным и новым для него дисциплинам - геодезии и черчению оказались весьма слабыми. Неудовлетворительная оценка на экзамене по геодезии привела Жуковского к решению оставить институт.

На протяжении 1869 - 1870 годов Жуковский живет в фамильном имении Орехово (диагноз врачей - сильное переутомление). Из внутренних побуждений он систематически занимается математикой, теоретической и практической механикой. Сопоставление содержания всех крупных сочинений по механике, проштудированных им, с теми знаниями, которые были получены в Московском университете, собственный опыт исследовательской работы позволили ему прийти к своему призванию. Жуковский решает избрать профессию научного работника в области теоретической механики и сдавать магистерские экзамены в МГУ.

15 августа 1870г. Жуковский занял место преподавателя физики во 2-й женской гимназии вместо уехавшего в Одессу профессора физики Н.А. Умова. В те годы все научные работники по разделу прикладной математики обычно начинали свою деятельность с преподавания в системе средней школы.

В 1871г. Жуковский успешно сдает магистерские экзамены: 9 февраля - практическая механика, 6 марта - теоретическая механика, 22 апреля - чистая математика. После этого будущий ученый получил право преподавания в высшем учебном заведении. 18 ноября того же года Педагогический совет Московского высшего технического училища избирает Жуковского преподавателем математики, а начиная с 1872 года он получил уроки механики в Московской практической академи коммерческих наук.

14 сентября 1874 г. Жуковский утвержден доцентом кафедры аналитической механики Московского высшего технического училища. Началась плодотворная и целеустремленная педагогическая деятельность Жуковского. И уже в 1876г. первая научная работа Жуковского, посвященная выявлению законов распределения скоростей и ускорений частицы жидкости. По существу, это было введение в общий курс гидромеханики.

Также в 1876, 4 ноября - публичная защита диссертации. Защита прошла успешно, и Жуковский получает ученую степень магистра прикладной математики. Эта дата ознаменовала старт Жуковского, как ученого и первый известный доклад Жуковского вышел в свет 1 ноября 1881 по вопросам воздухоплавания в Московском политехническом обществе. В следующем году 30 апреля Жуковский защищает диссертацию на степень доктора прикладной математики, представив работу «О прочности движения». И позднее, 8 мая, определением Совета Московского университета Жуковский утвержден в степени доктора.

В 1885 Николай Егорович публикует в журнале Русского физико-химического общества одно из выдающихся сочинений "О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные однородной капельной жидкостью". Дан общий метод решения задач о движении твердых тел с полостями произвольной формы, как вывод из сформулированной теоремы показана причина вращения планет вокруг одной из главных осей инерции. Работа Жуковского положила начало целому циклу исследований, значение которых стало ясно лишь в ХХ веке, в частности, при расчетах движения ракет с баками, наполненными жидким горючим и окислителем. Однако глубину заключений и строгость математического анализа увидели все специалисты. Эта работа поставила имя Жуковского в ряд мировых корифеев теоретической механики и гидромеханики.

За уже немалочисленные открытия и достижения Жуковский в 1886 становится экстраординарным профессором Московского университета по кафедре прикладной математики. В следующем году Жуковский занимает должность штатного профессора по кафедре аналитической механики в Московском высшем техническом училище. 1889 при кабинете прикладной механики Московского университета начаты исследования по вопросам воздухоплавания. И уже летом Жуковский участвует в работе Всемирного воздухоплавательного конгресса в Париже.

В 1890г. вышла публикация в Математическом сборнике Московского университета большой работы "Видоизменение метода Кирхгофа для определения движения жидкости в двух измерениях при постоянной скорости, данной на неизвестной линии тока". Своим методом Жуковский не только с необычайной ясностью и изяществом решил задачи Кирхгофа, Бобылева и Мещерского, но и ряд новых задач, в частности, исследование действия турбин и задачи струйного сопротивления.

В 1892г. Выходят в свет доклад "По поводу летательного снаряда Чернушенко" и первая научная работа Жуковского по динамике полета. Составив основные уравнения динамики для центра тяжести планирующего тела (то есть, при постоянном угле атаки), Жуковский нашел траектории при различных условиях движения воздуха, в том числе теоретически предсказал возможность "мертвой петли". Через 21 год эта петля была выполнена русским летчиком Нестеровым.

А в 1894г. - доклады "О летательном аппарате профессора Вельнера" и "Новая летательная машина Хайрама Максима". И в этом же году Жуковский избран членом-корреспондентом Академии наук.

В 1895 по приглашению Отто Лилиенталя Жуковский посещает Германию и наблюдает за его полетами и впоследствии выступает с докладом "Летательный аппарат Отто Лилиенталя"

В течении 1897 - 1898 годов Жуковский исследует причины возникновения аварий в Московском водопроводе, вскрывает механизм гидравлического удара и выводит формулы, связывающие скорость течения, давление, плотность и радиус трубы, зависящие от времени и расстояния рассматриваемого сечения от выбранного начала координат. Эти формулы вот уже 100 лет являются основными при расчетах такого рода. Найденное Жуковским решение позволяет определить место аварии, не выходя из насосной станции и не дожидаясь выхода воды на мостовую. И в 1898 году 21 февраля Жуковский выступает с докладом о явлениях гидравлического удара на собрании ученых и инженеров в Политехническом обществе. Триумф научной и инженерной мысли! В том же году, осенью, на Х съезде русских естествоиспытателей и врачей Жуковский прочитал обзорный доклад "О воздухоплавании", в котором решительно поддержал развитие аппаратов тяжелее воздуха.

В 1900 году кандидатура Жуковского выдвинута в действительные члены Академии. Однако академический устав того времени требовал от избранного в члены Академии переезда в Петербург. Жуковский, не желая покидать Москву и большую научную школу механиков, снял свою кандидатуру. В этом же году выходит публикация работы Жуковского "О гидравлическом ударе в водопроводных трубах" в Германии на немецком языке и в 1904 - аналогичная публикация в Великобритании.

В 1905, 15 ноября - Жуковский читает в Математическом обществе доклад "О присоединенных вихрях", заложивший теоретическую основу развития методов определения подъемной силы крыла аэроплана. Публикует доклад в 1907 во Франции "О гидравлическом ударе".

Для развития авиации Жуковский в 1908 создает Воздухоплавательный кружок МВТУ, из которого впоследствии вышли известные деятели авиации и техники: Архангельский, Ветчинкин, Мусинянц, Сабинин, Стечкин, Туполев, Юрьев и другие.

Взлет балансирного планера построенного участниками студенческогго кружка Н.Е.Жуковского

В 1909 - Жуковский возглавляет создание аэродинамической лаборатории в Московском высшем техническом училище, а в следующем году возглавляет Научно-технический комитет только что созданного Московского общества воздухоплавания.

На протяжении 1910 - 1911 выходит новая работа по аэродинамике, в которой Жуковский установил два класса теоретических профилей крыла. Положение центра давления давления, метод определения которого разработал Жуковский, играет весьма важную роль при изучении и расчетах устойчивости самолета.

В 1911 году к 40-летию преподавательской деятельности Московское высшее техническое училище утверждает Жуковского в звании инженера-механика и вручает ему золотой инженерный знак. Сбылась-таки юношеская мечта Жуковского об инженерной профессии! Николай Егорович весьма охотно носил это украшение - совершенно необычное для тогдашних профессоров теоретической механики. Надо сказать, что в то время разделенность понятий "ученый", "инженер", "преподаватель" была весьма существенной и она зачастую непонятна для современного инженерно-технического работника.

1912 начало появления статей Жуковского по вихревой теории гребного винта. Разработанная Жуковским, эта теория является основой проектирования и построения пропеллеров большинства современных винтовых и турбовинтовых самолетов. Также в этом году Жуковский начинает курс лекций по динамике аэропланов в школе авиации на Ходынском аэродроме.

С 1914 по 1915 год Жуковский начинает первые в России аэродинамические исследования авиационных бомб. А в 1916, 1 июля Жуковский организует расчетно-испытательное бюро при аэродинамической лаборатории Технического училища.

В декабре 1918 г. начал свою деятельность единственный в своем роде отраслевой институт - научная база самолетостроения - Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ). Институт возглавил Н.Е.Жуковский (председатель коллегии), а его первым помощником и одновременно начальником авиационного отдела стал А.Н. Туполев. Он сразу взял в свои руки организацию Института, претворяя в жизнь идеи Н.Е.Жуковкого. В результате создается институт, способный не только давать научные рекомендации, но и непосредственно руководить развитием отрасли. С самого начала в ЦАГИ развивались различные науки: о легких авиационных сплавах, их коррозии и защите от нее; об авиационных моторах; о прочности авиационных конструкций; о методике летных испытаний и многие другие. Впоследствии некоторые из этих научных направлений успешно продолжили свое развитие в специализированных институтах.

1920 сентябрь - Жуковский становится ректором Института инженеров Красного воздушного флота, получившего его имя (ныне - Военно-воздушная академия имени Жуковского), а в декабре декретом правительства установлена годичная премия имени Жуковского за наилучшие труды по математике и механике. Самому Николаю Егоровичу установлен ряд персональных льгот.

Он заболел весной 1920 года воспалением легких, затем паралич, затем брюшной тиф в декабре и новый апоплексический удар весной следующего года. 17 марта 1921 года Жуковский умер.

Научное наследие Жуковского оказалось огромным. Всего он написал:

- гидромеханика и гидравлика - 46 работ

- аэромеханика - 50 работ

- теоретическая механика (включая астрономию и математику) - 41 работа

- прикладная механика - 30 работ

- речи и статьи по истории науки - 27 работ

Итого - 194 работы

Подавляющее большинство исследований посвящено изучению явлений механического движения, то есть кинематике и динамике. Проблемами статики Жуковский занимался мало. В наиболее фундаментальных трудах были разъяснены принципиальные положения аэромеханики, сформулированы ее важнейщие закономерности. По существу, только после Жуковского летные характеристики проектируемых летательных аппаратов стали определяться расчетным методом с последующей экспериментальной проверкой. В ХХ веке в создании аэромеханики принимали участие многие ученые и инженеры всех передовых стран мира, но вклад Жуковского оказался столь значительным, что до наших дней его имя не сходит со страниц авиационных журналов, специальных монографий по аэромеханике, учебников по теории авиации для вузов и летных училищ.

Литература, источники

1. http://space.hobby.ru/firsts/zhukovsky.html

2. http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000044/st013.shtml

3. http://hrono.ru/biograf/bio_zh/zhukovski_ne.php

Размещено на Allbest.ru