История развития механики

История развития механики

Основные понятия механики развивались в неразрывной связи с практическими задачами, возникавшими в процессе историче­ского развития человечества. В более ранний период развития механики, в XVII—XVIII веках, ведущие проблемы возникали, глав­ным образом, в связи с запросами мореплавания, для нужд ко­торого было необходимо составление достаточно точных таблиц, указывающих положение наиболее ярких планет и Луны на небе в течение года. В это время основную роль играли проблемы не­бесной механики. В настоящее время ведущая роль принадлежит проблемам техники.

На протяжении почти всей истории развития механики можно проследить взаимную связь между проблемами теоретической механики и проблемами техники. Теоретическая механика черпает из конкретных вопросов строительной механики, теории расчета и конструирования механизмов и машин задачи, нуждающиеся в исследовании. Так возникли новые направления в теоретической механике. Например, современная теория малых колебаний систем материальных точек и теория устойчивости движения в значи­тельной мере обязаны своим развитием необходимости изучения вибраций деталей инженерных сооружений, машин и механизмов, необходимости создания надежной теории регулирования движе­ния машин. Особо важное значение имели проблемы корабле­строения и самолетостроения.

Конечно, и теоретическая механика оказывает в свою очередь большое влияние на развитие всех отраслей техники, связанных с расчетом и конструированием деталей машин и инженерных сооружений.

Часть этих основ составляет теоретическая механика.

Из потребностей практической жизни еще в древнем мире зародились зачатки науки. Сохранившиеся документы XXX—XX веков до нашей эры показывают, что египтяне знали четыре арифмети­ческих действия над целыми и дробными числами, умели вычислять площади геометрических фигур: прямоугольника, трапеции и даже круга, умели определять объем пирамиды. Астрономические познания дали египтянам воз­можность впервые создать календарь, который был нужен для предсказания полевых работ.

Для осушения болотистой долины Нила египтяне вынуждены были создавать большие гидротехнические сооружения: плотины, каналы, водохранилища. При выполнении строительных и ирри­гационных работ широко применялся египетский шадур (журавль)— рычажный подъемник.

Развитие ремесел (деревообрабатывающего, гончарного металлургического, камнеобделочного, и др.) настоятельно требовало развития естественнонаучных знаний.

Постепенное накопление знаний приводило к систематизации их и обобщениям, т. е. к пробуждению научной мысли, которая, возникнув, естественно должна была пытаться подвести некото­рые теоретические принципы под наблюдаемые явления природы, а также под те процессы и орудия труда, которые были выра­ботаны человеком в его практической производственной деятель­ности. К этим орудиям труда, в первую очередь, относился ры­чажный подъемник, т. е. рычаг, с теории которого и начинается возникновение теоретической механики как науки.

Таким образом, видим, что начало механики, так же как математики и астрономии, уходит далеко в глубь веков.

Вначале механика, имевшая объектом своего изучения простей­шие орудия и машины, развивалась главным образом в области статики, т. е. учения о равновесии материальных тел — этого наиболее простого раздела теоретической механики.

Древнегреческий философ Аристотель в своем труде «Физика» обобщил известные на то время знания из механики и возвел их в единую систему. Однако, основной закон динамики, который устанавливает взаимосвязь между силой и движением, им было сформулировано неверно. Трудами Архимеда заложены основы статики и гидростатики. Он установил условия равновесия рычага, о чем написал в своем произведении «О равновесии плоских фигур»; условия равновесия плавающих тел он описал в «О плавающих телах».

Он (по-видимому) первым из исследователей поставил перед собой задачу рассчитать количество песчинок во Вселенной. Множество изобретений в действительности легендарного Архимеда и связаны с его именем легенды вы можете прочитать. Ученые средневековья придерживались в основном взглядов Аристотеля, хотя на то время уже были добыты новые сведения о свойствах тел. Арабский математик и астроном Бируни измерял плотность твердых тел и жидкостей с достаточно большой точностью.

Он также объяснил принцип действия артезианского колодца. Поражает универсальность гения Возрождения Леонардо да Винчи. Он был осведомлен с условиями равновесия жидкостей разных плотности в сообщающихся сосудах, а также с основным законом гидростатики, который известен под названием закона Паскаля. Он разработал теорию распространения морских волн. В его трудах есть проекты парашюта, летательных аппаратов. Он знал о равенстве действия и противодействия для отдельных случаев.

Значительная роль в утверждении и истории развитии механики, нового мировоззрения, и особенно развитию механики принадлежат большому ученому Галилео Галилею. Уже студентом философского факультета Пизанского университета он открыл закон изохорности колебаний маятника. Галилей сконструировал гидростатические весы. Изучая падения разнообразных тел, он отбросил утверждение Аристотеля о зависимостях скоростях падения тел от их веса и заложил основы динамики.

В своем классическом труде «Беседы и математические доведения о двух новых областях науки» Галилей изложил основы механики, акустики, учения о сопротивлении материалов, сформулировал классический принцип относительности, дал классификацию движений, определения равномерно-ускорительного движения, мгновенной скорости, впервые описал функциональную зависимость между скоростью и порою и скоростью и путем, сформулировал закон инерции, выразил мнение, что воздух имеет вес, разработал методику и определил плотность воздуха и выдвинул идею, что воздух своим весом создает давление.

Все приведенные достижение поражают уже тем, что они сделаны одним человеком. Французский ученый Рене Декарт сделал большой вклад у создания новой механики и ее описания. Он четко сформулировал закон инерции и много внимания уделил определению таких важных понятий, как масса, сила, давление, удар и др. Он впервые ввел понятие количества движения и сформулировал закон его сохранения.

Английский ученый сэр Исаак Ньютон сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, написал труд «Математические начала натуральной философии. В ХVІІІ в. В историю развития механики внедряют методы дифференциального и интегрального исчисление, которое предоставило более общей формы основным закономерностям механики и привело к усовершенствованию методов анализа сложных механических явлений. Это привело к зарождению теоретической механики, в основу которой заложены труды выдающихся математиков и механиков Л. Эйлера, Ж.Лагранжа, Д.

Бернулли, Ж.Д’Аламбера, М. В.Остроградского, П. Л. Чебишева, О. М. Ляпунова и многих других. Новый этап развития механики начался с работ А.Эйнштейна и его предшественников А.Пуанкаре, Г.Лоренца, Дж.Лармора и др. Эти работы являют собой обледенение законов механики, которые включают законы движения тел с любыми скоростями, что меньшие от скорости света в вакууме. Механика Ньютона является отдельным случаем механики Эйнштейна (специальной теории относительности).

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *