ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕХАНИКИ

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕХАНИКИ. История механики, так же как и других естественных наук, неразрывно связана с историей развития общества, с общей историей развития его производительных сил. Историю механики можно разделить на несколько периодов, отличающихся как характером проблем, так и методами их решения. Эпоха, предшествовавшая установлению основ механики.

Эпоху создания первых орудий производства и искусственных построек следует признать началом накопления того опыта, который в дальнейшем служил основой для открытия основных законов механики. В то время как геометрия и астрономия античного мира представляли уже довольно развитые научные системы, в области механики были известны лишь отдельные положения, относящиеся к наиболее простым случаям равновесия тел. Ранее всех разделов механики зародилась статика Статика - раздел механики, в котором изучают законы равновесия тел под действием приложенных к ним сил законы преобразования систем сил, действующих на твердые тела Этот раздел развивался в тесной связи со строительным искусством античного мира. Основное понятие статики - понятие силы - вначале тесно связывалось с мускульным усилием, вызванным давлением предмета на руку. Примерно к началу IV в. до н. э. уже были известны простейшие законы сложения и уравновешивания сил, приложенных к одной точке вдоль одной и той же прямой.

Особый интерес привлекала задача о рычаге.

Теория рычага была создана великим ученым древности Архимедом III в. до н. э. и изложена в сочинении О рычагах. Им были установлены правила сложения и разложения параллельных сил, дано определение понятия центра тяжести системы двух грузов, подвешенных к стержню, и выяснены условия равновесия такой системы. Архимеду же принадлежит открытие основных законов гидростатики. Свои теоретические знания в области механики он применял к различным практическим вопросам строительства и военной техники.

Понятие момента силы, играющее основную роль во всей современной механике, в скрытом виде уже имеется в законе Архимеда. Великий итальянский ученый Леонардо да Винчи 1452 - 1519 вводил представление о плече силы под видом потенциального рычага. Итальянский механик Гвидо Убальди 1545 - 1607 применяет понятие момента в своей теории блоков, где было введено понятие полиспаста. Полиспаст греч от - много и - тяну - система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом, используются для получения выигрыша в силе и, реже, для получения выигрыша в скорости.

Обычно к статике принято относить ещё учение о центре тяжести материального тела. Развитие этого чисто геометрического учения геометрия масс тесно связано с именем Архимеда, указавшего, при помощи знаменитого метода исчерпывания, положение центра тяжести многих правильных геометрических форм, плоских и пространственных. Общие теоремы о центрах тяжести тел вращения дали греческий математик Папп III в. н. э. и швейцарский математик П. Гюльден в XVII в. Развитием своих геометрических методов статика обязана французскому математику П. Вариньону 1687 наиболее полно эти методы были разработаны французским механиком Л. Пуансо, трактат которого Элементы статики вышел в 1804 г. Аналитическая статика, основанная на принципе возможных перемещений, была создана знаменитым французским ученым Ж. Лагранжем.

С развитием ремесел, торговли, мореплавания и военного дела и связанного с ними накопления новых знаний, в XIV и XV вв в эпоху Возрождения - начинается расцвет наук и искусств.

Крупным событием, революционизировавшим человеческое мировоззрение, явилось создание великим польским астрономом Николаем Коперником 1473 - 1543 учения о гелиоцентрической системе мира, в которой шарообразная Земля занимает центральное неподвижное положение, а вокруг нее по своим круговым орбитам движутся небесные тела Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн.

Кинематические и динамические исследования эпохи Возрождения были обращены, главным образом, на уточнение представлений о неравномерном и криволинейном движении точки. До этого времени общепринятыми были не соответствующие действительности динамические воззрения Аристотеля, изложенные в его Проблемах механики. Так, он считал, что для поддержания равномерного и прямолинейного движения тела к нему нужно приложить постоянно действующую силу. Это утверждение представлялось ему согласным с повседневным опытом.

О том, что при этом возникает сила трения, Аристотель, конечно, ничего не знал. Также он считал, что скорость свободного падения тел зависит от их веса Если половинный вес в некоторое время пройдет столько-то, то удвоенный вес пройдет столько же в половинное время. Считая, что все состоит из четырех стихий - земли, воды, воздуха и огня, он пишет Тяжело все то, что способно нестись к середине или средоточию мира легко все то, что несется от середины или средоточия мира. Из этого он сделал вывод так как тяжелые тела падают к центру Земли, то этот центр является средоточием мира, а Земля неподвижна.

Не владея еще понятием об ускорении, которое было позднее введено Галилеем, исследователи этой эпохи рассматривали ускоренное движение как состоящее из отдельных равномерных движений, в каждом интервале обладающих своей собственной скоростью. Галилей еще в 18-летнем возрасте, наблюдая во время богослужения за малыми затухающими колебаниями люстры и отсчитывая время по ударам пульса, установил, что период колебания маятника не зависит от его размаха.

Усомнившись в правильности утверждений Аристотеля, Галилей начал производить опыты, с помощью которых он, не анализирую причины, установил законы движения тел вблизи земной поверхности. Сбрасывая тела с башни, он установил, что время падения тела не зависит от его веса и определяется высотой падения. Он первым доказал, что при свободном падении тела пройденный путь пропорционален квадрату времени.

Замечательные экспериментальные исследования свободного вертикального падения тяжёлого тела были проведены Леонардо да Винчи это были, вероятно, первые в истории механики специально организованные опытные исследования.