История механики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет»

РЕФЕРАТ

На тему: «История механики»

Выполнила: студентка 1-го курса группы Ф-122

Чашкина Александра

Кемерово 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Начало развития механики

1.1 Союз геометрии с механикой

1.2 Александрийские механики

1.3 Создание языка и методов механики

2 Развитие методов механики в XVIII в.

3 Механика XIX и начала XX вв.

4 Механика в России и СССР

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

По словам французского писателя Жозефа Эрнеста Ренара (1823-1892), «каждый школьник знаком теперь с истинами, за которые Архимед отдал бы жизнь».

За последние 400 лет человеческая цивилизация прошла путь познания, неизмеримо больший, чем за всю свою предшествующую историю. За эти годы люди освоили географию и недра Земли, покорили океан. Человек создал устройства, позволившие ему летать и передвигаться по земле с огромной скоростью, общаться с жителями других континентов, не выходя из собственного жилища, и видеть происходящее в иных краях. Он освоил источники энергии, решил проблемы обеспечения пищей, научился предотвращать эпидемии самых страшных болезней.

Эти достижения - плоды научного подхода к познанию природы. Научный дух зародился в Древней Греции. На смену мифам пришли натурфилософские представления о материи, пространстве и времени. Стало возможным от наблюдений перейти к размышлениям об устройстве мира, причинах и первоосновах происходящего на Земле.

Именно «древнегреческому чуду» люди обязаны зарождением физики - науки, преобразовавшей жизнь человека за сотые доли исторического пути цивилизации. Как отмечал французский писатель Андре Моруа (1885-1967): «Итог знаний и воспоминаний, накопленных поколениями, - вот что такое наша цивилизация. Стать её гражданином можно лишь при одном условии - познакомившись с мыслями поколений, живших до нас».

Благодаря итальянцу Галилео Галилею (1564-1642) в естествознание вышло число, от наблюдений они перешли к измерениям и расчетам. Это позволило «спрессовать» и упорядочить огромный массив фактов, переведя их на язык формул.

В немалой степени делу сохранения и передачи полученных знаний способствовало изобретение в XV в. Книгопечатания Иоганном Гутенбергом. Из чисто аристократического занятия просвещённых одиночек стремление к знаниям стало доступным широким слоям общества. С этим шагом сравнима лишь нынешняя компьютеризация, позволившая физике моделировать Вселенную целиком.

1 НАЧАЛО РАЗВИТИЯ МЕХАНИКИ

«Наука ищет пути всегда одним способом, - писал в начале XX в. Русский мыслитель и естествоиспытатель В.И. Вернадский (1863-1945). - Она разлагает сложную задачу на более простые, затем, оставляя в стороне сложные задачи, разрешает более простые и тогда только возвращается к оставленной сложной». Именно так происходило становление предмета механики. Все материальные процессы можно свести к движению - механическому, тепловому, химическому и т.д. Простейшее среди них - механическое движение, т.е. перемещение тел в пространстве за промежуток времени. Но чтобы выявить первый закон механики - закон инерции, - Галилео Галилею пришлось преодолеть многовековую инерцию мышления: вместо причин, удерживающих тело в движении, он переключил внимание на причины, изменяющие его движение.

Последователем Галилея в области механики был голландский ученый Х. Гюйгенс (1629-1695). Ему принадлежит дальнейшее развитие понятий ускорения при криволинейном движении точки (центростремительное ускорение). Гюйгенс также решил ряд важнейших задач динамики - движение тела по кругу, колебания физического маятника, законы упругого удара. Он первый сформулировал понятия центростремительной и центробежной силы, момента инерции, центра колебания физического маятника. Но основная его заслуга состоит в том, что он первый применил принцип, по существу эквивалентный принципу живых сил (центр тяжести физического маятника может подняться только на высоту, равную глубине его падения).

Пользуясь этим принципом, Гюйгенс решил задачу о центре колебания маятника - первую задачу динамики системы материальных точек. Исходя из идеи сохранения количества движения, он создал полную теорию удара упругих шаров.

Любой современный школьник, зная определения скорости, ускорения и владея азами дифференциального и интегрального исчисления, на одной - двух страничках может вывести все закономерности механических движений. Сам способ интегрирования, изобретенный молодым бакалавром Тринити - колледжа Исааком Ньютоном во время уединения в Вулсторпе, положил начало триумфальным завоеваниям механики.

Механика обрела естественный для нее математический язык. Благодаря ему необозримый массив данных о движении огромных небесных тел и мельчайших песчинок удалось свести к трем законам Ньютона и фундаментальному закону всемирного тяготения. Так родилась первая научная картина мира. Вселенная Ньютона - система материальных точек, между ними без каких-либо посредников мгновенно действуют центральные силы, и все это находится в абсолютно пустом пространстве и развивается в абсолютном непрерывном времени.

Как и любое великое свершение, создание первой картины мира не обошлось без жертв. Прежде всего, выделяя суть движений и явлений, творцы механики заменили реальные объекты их идеальными моделями. Физические тела рассматривались либо как точки, либо как абсолютно твердые тела - «жёсткие» конгломераты таких точек; жидкости лишались присущей им вязкости. Прямолинейное движение оказалось тоже идеализацией, поскольку в природе не бывает абсолютно прямых траекторий. Абсолютные пространство и время Ньютона не могли быть обнаружены в экспериментах. Парадоксальный факт: удивительно эффективная механика Ньютона, ставшая фундаментом современных знаний о природе и первых технических революций, фактически основана на понятиях и образах, не существующих в реальности.

Гениальность Ньютона - в четкой постановке посильных для его метода задач. Неразрешимые в то время вопросы он завещал последователям. Для объяснения механических движений ему потребовались силы как меры взаимодействия тел, чем Ньютон и пользовался, не задаваясь вопросом о природе этих сил. Последующее развитие физики выявило электромагнитную природу всех «механических» сил (вязкости, упругости, трения, сопротивления и т.д.), за исключением силы тяготения. Сущность последней - загадка и для современных физиков.

1.1 Союз геометрии с механикой

Больших успехов в приложении геометрических построений к задачам механики добился Архимед (около 287-212 до н.э.). Основную часть жизни ученый провел в сицилийском городке Саракузы, он также долго жил в Александрии и, видимо, получил здесь образование, причем в тоже время, когда в Александрии преподавал Евклид. Вероятно, это определило и его интересы, и методы исследования, и форму изложения результатов. Как и Евклид, Архимед много занимался математикой, но, кроме того, он был выдающимся изобретателем и инженером.

Тракты, озаглавленные «О центрах тяжести» и «О весах или рычагах», в которых Архимед наиболее полно изложил основы своей механики, до нас не дошли. Целиком или в отрывках сохранились его сочинения «О равновесии плоских тел», «О квадратуре параболы», «О плавающих телах», а также его письмо Эратосфену Киренскому, которые дают достаточно полное представление о его взглядах.

В Архимедовых трактах по механике заложены теоретические основы статики: в них впервые сформулировано понятие центра тяжести и дано доказательство закона рычага, более общее и математически строгое, чем приведенное Евклидом. Несмотря на интерес Архимеда к техническим приложениям науки и редкую изобретательность, характер его трактов подчеркнуло теоретический, математический. Главные понятия сформулированы в определениях, которые связываются аксиомами. По их поводу затем делаются неочевидные утверждения в форме предложений и теорем.

1.2 Александрийские механики

В Александрии были сформулированы первые дошедшие до нас физические законы и возникла первая научная дисциплина, ставшая впоследствии частью физики, - механика. Правда, она была не совсем похожа на современную механику. Это, скорее всего прародительница статики; она занималась теоретическим анализом простейших машин - рычага и наклонной плоскости. Но такая механика значительно отличалась от философского учения о движении, разработанного Аристотелем, поскольку в ней применялись количественные методы.

Успехи механики видоизменили аристотелевское разделение наук на «чистые» и «смешанные». Благодаря Евклиду и Архимеду к смешанным математическим наукам помимо астрономии и музыки причислили также механику и оптику.

Древнегреческий физик и инженер Ктесибий Александрийский (III в. до н.э.) был первым из посвятивших себя механическому искусству, чье имя сохранилось в истории, хотя о его жизни почти ничего не известно, а сочинения не дошли до наших дней. Видимо, именно Ктесибию принадлежит идея о том, что воздух «является телом» и, следовательно, его можно заставить выполнять полезную работу. Так появился новый раздел механики, посвященный изучению полезных свойств сжатого воздуха, - пневматика.

Другой ученый, вероятно ученик Ктесибия, Филон Византийский был автором лишь частично дошедшего до нас «Механического синтаксиса».

Помимо подробного писания различных военных сооружений Филон рассказал об опытах с термоскопом. Это были первые опыты подобного рода, сведения которых дошли до нашего времени. Его термоскоп представлял собой два стеклянных шара, соединенных стеклянной трубкой. Один шар заполнен водой, другой - воздухом. При нагревании шара, заполненного воздухом, в воде поднимаются пузырьки, свидетельствующие о расширении воздуха; при нагревании шара, заполненного водой, она поднимается в трубке и попадает в шар с воздухом. Таким образом, Филон установил, что и вода, и воздух обладают способностью расширяться при нагревании.

Результаты этого опыта использовали в дальнейших изобретениях александрийские механики, самым заметным среди них был Герон Александрийский (около I в.н.э.). Помимо трудов по математике он оставил довольно много сочинений по механике, большая часть которых сохранилась. Кроме того, в арабском переводе и в сильно искаженном виде дошли книги его «Механики». В предисловии к «Военным сооружениям» Герон назвал себя учеником Ктесибия. Так же как и его наставник, он подробно описал инженерные сооружения и механические забавы. Иногда ученый рассматривал и теоритические вопросы.

Во второй книге «Механики» также есть теоритический раздел, посвященный пяти простейшим механизмам: вороту, рычагу, блоку, клину (наклонной плоскости) и винту. С тех пор изложение теории эти пяти механизмов стало обязательным для любого теоретического сочинения по механике вплоть до трудов Галилея.

В «Механике» Герона впервые было сформулировано условие равновесия тела на наклонной плоскости. Однако ученому не удалось вывести правильную формулу - она появилась лишь в Средние века.

1.3 Создание языка и метода механики

Вначале, по-видимому, лишь немного понимали значение совершившегося события. Один из кембриджских ученых, получивший в подарок труд Ньютона, скептически заметил, что «надо лет семь учиться, прежде чем поймешь что-нибудь в этих «началах»».

Постепенно, все большее и большее число ученых стало осознавать, что в науке произошел переворот.

Новая наука требовала нового языка и нового метода. Ньютон создал его. Каждый ученый, по его мнению, должен строить свои умозаключения по совершенно определенным правилам. Обсуждая их, великий мыслитель подчеркнул, что «свойства тел познаются не иначе, как с помощью экспериментов», причем « в противность ряду опытов не следует измышлять на авось каких-нибудь бреден». Основная задача естествознания, согласно Ньютону, состоит в том, чтобы «по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам объяснять остальные явления», к тому же «описать явления природы с помощью законов математики».

Чтобы навсегда покончит с существовавшей ранее терминологической путаницей, Ньютон начал свою книгу определений основных понятий механики: массы, количества движения, силы и т.д. Затем он сформулировал «аксиомы или законы движения»; на их основе доказывались многочисленные следствия и теоремы. В этой же книге впервые дан закон всемирного тяготения и подробно рассматривается теория движения небесных тел.

Дав определения основным понятиям механики, Ньютон перешел к формулировке «аксиом, или законов движения». Ощутив себя пророком, избранным Богом, чтобы открыть людям законы, которыми он руководствовался при создании Вселенной, Ньютон придал им форму Божественных повелений.

После смерти Ньютона эти законы стали формулировать в обычном наклонении. Кроме того, их формулировки были несколько уточнены, и там, где можно, им был придан математический характер (сам Ньютон свои законы никогда не записывал в виде каких-либо формул).

С момента выхода в свет «Математических начал…» Ньютона прошло уже более 300 лет. Благодаря труду многих ученых XIX-XX вв. открыты новые законы природы, являющиеся не менее фундаментальными, а иногда и более общими, чем законы Ньютона. Были созданы электродинамика, общая теория относительности и другие теории. Картина мира наполнилась более богатым и глубоким содержанием. Тем не менее, Альберт Эйнштейн подчеркивал: «Пусть никто не думает, что великое создание Ньютона может быть ниспровергнуто теорией относительности или какой-нибудь другой теорией. Ясные и широкие идеи Ньютона навечно сохранят свое значение фундамента, на котором построены наши современные физические представления».

2 РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ МЕХАНИКИ В XVIII В.

В XVIII в. потребности производства - необходимость изучения важнейших механизмов, с одной стороны, и проблема движения Земли и Луны, выдвинутая развитием небесной механики, с другой, - привели к созданию общих приемов решения задач механики материальной точки, системы точек твердого тела, развитых в «Аналитической механике» (1788 г.) Ж. Лагранжа (1736-1813).

В развитии динамики посленьютоновского периода основная заслуга принадлежит петербургскому академику Л. Эйлеру (1707-1783). Он развил динамику материальной точки в направлении применения методов анализа бесконечно малых к решению уравнений движения точки. Трактат Эйлера «Механика, т. е. наука о движении, изложенная аналитическим методом», вышедший в свет в Петербурге в 1736 г., содержит общие единообразные методы аналитического решения задач динамики точки.

Л. Эйлер - основоположник механики твердого тела. Ему принадлежит общепринятый метод кинематического описания движения твердого тела при помощи трех эйлеровых углов. Фундаментальную роль в дальнейшем развитии динамики и многих ее технических приложений сыграли установленные Эйлером основные дифференциальные уравнения вращательного движения твердого тела вокруг неподвижного центра. Эйлер установил два интеграла: интеграл момента количеств движения и интеграл живых сил (интеграл энергии).

Эти уравнения явились аналитическим выражением открытой им теоремы моментов количества движения, которая представляет собой необходимое дополнение к закону количестве движения, сформулированному в общем виде в «Началах» Ньютона. В «Механике» Эйлера дана близкая к современной формулировка закона «живых сил» для случая прямолинейного движения и отмечено наличие таких движений материальной точки, при которых изменение живой силы при переходе точки из одного положения в другое не зависит от формы траектории. Этим было положено начало понятия потенциальной энергии. Эйлер - основоположник гидромеханики. Им были даны основные уравнения динамики идеальной жидкости; ему принадлежит заслуга создания основ теории корабля и теории устойчивости упругих стержней; Эйлер заложил основу теории расчета турбин, выведя турбинное уравнение; в прикладной механике имя Эйлера связано с вопросами кинематики фигурных колес, расчета трения между канатом и шкивом и многими другими.

Небесная механика была в значительной своей части развита французским ученым П. Лапласом (1749-1827), который в обширном труде «Трактат о небесной механике» объединил результаты исследования своих предшественников - от Ньютона до Лагранжа - собственными исследованиями устойчивости солнечной системы, решением задачи трех тел, движения Луны и многих других вопросов небесной механики.

3 МЕХАНИКА XIX И НАЧАЛА XX ВВ.

«Аналитическая механика» Лагранжа подвела итог достижениям теоретической механики XVIII в. и определила следующие главные направления ее развития:

- расширение понятия связей и обобщение основных уравнений динамики несвободной системы для новых видов связей;

- формулировка вариационных принципов динамики и принципа сохранения механической энергии;

- разработка методов интегрирования уравнений динамики.

Параллельно с этим выдвигались и были разрешены новые фундаментальные задачи механики. Для дальнейшего развития принципов механики основополагающими были работы выдающегося русского ученого М.В. Остроградского (1801-1861). Он первый рассмотрел связи, зависящие от времени, ввел новое понятие о неудерживающих связях, т. е. связях, выражающихся аналитически при помощи неравенств, и обобщил на случай такого рода связей принцип возможных перемещений и общее уравнение динамики. Остроградскому принадлежит также приоритет в рассмотрении дифференциальных связей, накладывающих ограничения на скорости точек системы; аналитически такие связи выражаются при помощи неинтегрируемых дифференциальных равенств или неравенств.

Естественным дополнением, расширяющим область применения принципа Д'Аламбера, явилось предложенное Остроградским приложение принципа к системам, подверженным действию мгновенных и импульсных сил, возникающих при действии на систему ударов. Такого рода ударные явления Остроградский рассматривал, как результат мгновенного уничтожения связей или мгновенного введения в систему новых связей.

В середине XIX в. был сформулирован принцип сохранения энергии: для любой физической системы можно определить величину, называемую энергией и равную сумме кинетической, потенциальной, электрической и других энергий и теплоты, значение которой остается постоянным независимо от того, какие изменения происходят в системе. Значительно ускорившийся к началу XIX в. процесс создания новых машин и стремление к дальнейшему их усовершенствованию вызвали в первой четверти века появление прикладной, или технической, механики. В первых трактатах по прикладной механике окончательно оформились понятия работы сил.

Принцип Д'Аламбера, содержащий наиболее общую формулировку законов движения несвободной системы, не исчерпывает всех возможностей постановки проблем динамики. В середине XVIII в. возникли, и в XIX в. получили развитие новые общие принципы динамики - вариационные принципы. Первым вариационным принципом явился принцип наименьшего действия, выдвинутый в 1744 г. без какого бы то ни было доказательства, как некоторый общий закон природы, французским ученым П. Мопертюи (1698-1756). Принцип наименьшего действия гласит, «что путь, которого он придерживается, является путем, для которого количество действий будет наименьшим».

Развитие общих методов интегрирования дифференциальных уравнений динамики относится, главным образом, к середине XIX в. Первый шаг в деле приведения дифференциальных уравнений динамики к системе уравнений первого порядка был сделан в 1809 г. французским математиком С. Пуассоном (1781-1840). Задача о приведении уравнений механики к «канонической» системе уравнений первого порядка для случая связей, не зависящих от времени, была решена в 1834 г. английским математиком и физиком У. Гамильтоном (1805-1865). Окончательное завершение ее принадлежит Остроградскому, который распространил эти уравнения на случаи нестационарных связей.

Крупнейшими проблемами динамики, постановка и решение которых относятся, главным образом, к XIX в., являются: движение тяжелого твердого тела, теория упругости равновесия и движения, а также тесно связанная с этой теорией задача о колебаниях материальной системы. Первое решение задачи о вращении тяжелого твердого тела произвольной формы вокруг неподвижного центра в частном случае, когда неподвижный центр совпадает с центром тяжести, принадлежит Эйлеру. Кинематические представления этого движения были даны в 1834 г. Л. Пуансо. Случай вращения, когда неподвижный центр, не совпадающий с центром тяжести тела, помещен на оси симметрии, был рассмотрен Лагранжем. Решение этих двух классических задач легло в основу создания строгой теории гироскопических явлений (гироскоп - прибор для наблюдения вращения). Выдающиеся исследования в этой области принадлежат французскому физику Л. Фуко (1819-1968), создавшему ряд гироскопических приборов. Примерами таких приборов могут служить гироскопический компас, искусственный горизонт, гироскоп и другие. Эти исследования указали на принципиальную возможность, не прибегая к астрономическим наблюдениям, установить суточное вращение Земли и определить широту и долготу места наблюдения. После работ Эйлера и Лагранжа, несмотря на усилия ряда выдающихся математиков, проблема вращения тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки долго не получала дальнейшего развития.

Основы теории движения твердого тела в идеальной жидкости были даны немецким физиком Г. Кирхгофом в 1869 г. С появлением в середине XIX в. нарезных орудий, что имело целью придание снаряду вращения, необходимого для устойчивости в полете, задача внешней баллистики оказалась тесно связанной с динамикой тяжелого твердого тела. Такая постановка задачи и решение ее принадлежит выдающемуся русскому ученому - артиллеристу Н.В. Маевскому (1823-1892).

Одной из важнейших проблем механики является задача об устойчивости равновесия и движения материальных систем. Первая общая теорема об устойчивости равновесия системы, находящейся под действием обобщенных сил, принадлежит Лагранжу и изложена в «Аналитической механике». Согласно этой теореме, достаточным условием равновесия является наличие в положении равновесия минимума потенциальной энергии. Метод малых колебаний, примененный Лагранжем для доказательства теоремы об устойчивости равновесия, оказался плодотворным для исследования устойчивости установившихся движений. В «Трактате об устойчивости заданного состояния движения» английского ученого Э. Рауса, опубликованном в 1877 г., исследование устойчивости методом малых колебаний было сведено к рассмотрению распределения корней некоторого «характеристического» уравнения и указаны необходимые и достаточные условия, при которых эти корни имеют отрицательные вещественные части.

С иной, чем у Рауса, точки зрения задача об устойчивости движения была рассмотрена в сочинении Н.Е. Жуковского (1847-1921) «О прочности движения» (1882 г.), в котором изучается орбитальная устойчивость. Критерии этой устойчивости, установленные Жуковским, сформулированы в наглядной геометрической форме, столь характерной для всего научного творчества великого механика.

Строгая постановка задачи об устойчивости движения и указание наиболее общих методов ее решения, а также конкретное рассмотрение отдельных важнейших задач теории устойчивости принадлежат А.М. Ляпунову, и изложены им в фундаментальном сочинении «Общая задача об устойчивости движения» (1892). Им было дано определение устойчивого положения равновесия. С помощью этого метода Ляпунов в своих теоремах об устойчивости по первому приближению указал границы применимости метода малых колебаний материальной системы около положения ее устойчивого равновесия (впервые изложенной в «Аналитической механике» Лагранжа).

Последующее развитие теории малых колебаний в XIX в. было связано, главным образом, с учетом влияния сопротивлений, приводящих к затуханию колебаний, и внешних возмущающих сил, создающих вынужденные колебания. Теория вынужденных колебаний и учение о резонансе появились в ответ на запросы машинной техники и, в первую очередь, в связи со строительством железнодорожных мостов и созданием быстроходных паровозов. Другой важной отраслью техники, развитие которой потребовало приложения методов теории колебаний, было регуляторостроение. Основоположником современной динамики процесса регулирования является русский ученый и инженер И.А. Вышнеградский (1831-1895). В 1877 г. в работе «О регуляторах прямого действия» Вышнеградский впервые сформулировал известное неравенство, которому должна удовлетворять устойчиво работающая машина, снабженная регулятором.

Дальнейшее развитие теории малых колебаний было тесно связано с возникновением отдельных крупных технических проблем. Наиболее важные работы по теории качки корабля при волнении принадлежат выдающемуся советскому ученому А.Н. Крылову, вся деятельность которого была посвящена применению современных достижений математики и механики к решению важнейших технических задач. В XX в. задачи электротехники, радиотехники, теории автоматического регулирования машин и производственных процессов, технической акустики и другие вызвали к жизни новую область науки - теорию нелинейных колебаний. Основы этой науки были заложены в трудах А.М. Ляпунова и французского математика А. Пуанкаре, а дальнейшее развитие, в результате которого образовалась новая, быстро растущая дисциплина, обязано достижениям советских ученых. К концу XIX в. выделилась особая группа механических задач - движение тел переменной массы. Основополагающая роль в создании новой области теоретической механики - динамики переменной массы - принадлежит русскому ученому И.В. Мещерскому (1859-1935). В 1897 г. им была опубликована фундаментальная работа «Динамика точки переменной массы».

В XIX и начале XIX вв. были заложены основы двух важных разделов гидродинамики: динамики вязкой жидкости и газовой динамики. Гидродинамическую теорию трения создал русский ученый Н.П. Петров (1836-1920). Первое строгое решение задач этой области указал Н.Е. Жуковский.

К концу XIX в. механика достигла высокого уровня развития. XX в. принес глубокий критический пересмотр ряда основных положений классической механики и ознаменовался возникновением механики быстрых движений, протекающих со скоростями, близкими к скорости света. Механика быстрых движений, а также механика микрочастиц явились дальнейшими обобщениями классической механики. Механика Ньютона сохранила за собой обширное поле деятельности в основных вопросах техники.

4 МЕХАНИКА В РОССИИ И СССР

Механика в дореволюционной России, благодаря плодотворной научной деятельности М.В. Остроградского, Н.Е. Жуковского, С.А. Чаплыгина, А.М. Ляпунова, А.Н. Крылова и других, достигла больших успехов и оказалась в состоянии не только справиться с задачами, выдвинутыми перед ней отечественной техникой, но и способствовать развитию техники во всем мире. Трудами «отца русской авиации» Н. Е. Жуковского были заложены основы аэродинамики и авиационной науки в целом. Работы Н.Е. Жуковского и С.А. Чаплыгина имели основное значение в развитии современной гидроаэромеханики. С.А. Чаплыгину принадлежит фундаментальное исследование в области газовой динамики, указавшее на многие десятки лет вперед пути развития аэродинамики больших скоростей. Работы А.Н. Крылова по теории устойчивости качки корабля на волнении, исследования по вопросам плавучести их корпуса, теория девиации компасов поставили его в ряд основоположников современной науки о кораблестроении.

Одним из важных факторов, способствовавших развитию механики в России, явился высокий уровень преподавания ее в высшей школе. В этом отношении многое было сделано М.В. Остроградским и его последователями.

Наибольшее техническое значение вопросы устойчивости движения имеют в задачах теории автоматического регулирования. Выдающаяся роль в развитии теории и техники регулирования машин и производственных процессов принадлежит И.Н. Вознесенскому (1887-1946). Проблемы динамики твердого тела развивались главным образом в связи с теорией гироскопических явлений.

Существенных результатов достигли советские ученые в области теории упругости. Ими были проведены исследования по теории изгиба плит и общим решениям задач теории упругости, по плоской задаче теории упругости, по вариационным методам теории упругости, по строительной механике, по теории пластичности, по теории идеальной жидкости, по динамике сжимаемой жидкости и газовой динамике, по теории фильтрации движений, что способствовало быстрому развитию советской гидроаэродинамики, были развиты динамические задачи в теории упругости. Результаты первостепенной важности, полученные учеными Советского Союза по теории нелинейных колебаний, утвердили за СССР ведущую роль в этой области. Постановка, теоретическое рассмотрение и организация экспериментального изучения нелинейных колебаний составляют важную заслугу Л.И. Мандельштама (1879-1944) и Н.Д. Папалекси (1880-1947) и их школы (А.А. Андронов и другие). Основы математического аппарата теории нелинейных колебаний заключены в работах А.М. Ляпунова и А. Пуанкаре. «Предельные циклы» Пуанкаре были поставлены А.А. Андроновым (1901-1952) в связь с задачей о незатухающих колебаниях, названных им автоколебаниями. Наряду с методами, основанными на качественной теории дифференциальных уравнений, развилось аналитическое направление теории дифференциальных уравнений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Механика Галилея - Ньютона прошла длинный путь развития и далеко не сразу завоевала право называться классической. Ее успехи, особенно в XVII-XVIII столетиях, утвердили эксперимент в качестве основного метода проверки теоретических построений. Практически до конца XVIII столетия механика занимала ведущее положение в науке, и ее методы оказали большое влияние на развитие всего естествознания.

В дальнейшем механика Галилей - Ньютона продолжала интенсивно развиваться, но ее ведущее положение постепенно начало утрачиваться. На передний край науки стали выходить электродинамика, теория относительности, квантовая физика, ядерная энергетика, генетика, электроника, вычислительная техника. Механика уступила место лидера в науке, но не утратила своего значения. По-прежнему все динамические расчеты любых механизмов, работающих на земле, под водой, в воздухе и космосе, основаны в той или иной степени на законах классической механики. На далеко не очевидных следствиях из основных ее законов построены приборы, автономно, без вмешательства человека, определяющие местонахождение подводных лодок, надводных кораблей, самолетов; построены системы, автономно ориентирующие космические аппараты и направляющие их к планетам Солнечной системы, комете Галлея. Аналитическая механика - составная часть классической механики - сохраняет «непостижимую эффективность» в современной физике. Поэтому, как бы ни развивалась физика и техника, классическая механика всегда будет занимать свое достойное место в науке.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

механика наука история

1. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика Ч. 1. Биография физики. Путешествие вглубь материи. Механическая картина мира / Глав. ред. В.А. Володин. - М.: Аванта+, 2001.

2. Мир физики. Книга I. Механика. Хрестоматия. / Сост.: Ганин В.В., Ганина Н.В., Фистуль М.В. - М.: изд. Российского открытого института, 1992.

3. Меркин Д.Р. Краткая история классической механики Галилея - Ньютона. - М.: Физматлит, 1994.

4. Купер Л. Физика для всех. Том 1. - М.: Мир, 1973.

Размещено на Allbest.ru