Смирнов Г.В. - Рожденные вихрем (1107599), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Оно укрепи- Рнс. 3. Италъннсвна мате. матак Н. Тартальв (ек. 1499 — 1997) — первый вссаеденатель траентернй артвллернасквк спаренна ло Тарталью в мысли, будто требующиеся артиллеристам-практикам данные для стрельбы можно вычислить математически из чисто геометрических построений. «Зная одну-единственную далъность какого-либо орудия, — писал он в 1546 году, — я в состоянии построить таблицу всех дальностей этого орудия под всеми углами возвышения...; благодаря этой таблице всякий, кто будет иметь ее перед глазами, не только сумеет стрелять из этого оружия, но сможет заставить стрелять из него наиболее невежественного канонира...> Правда, для вычисления таких таблиц необходимо знать, как выглядит траектория полета ядра в воздухе.
Не мудрствуя лукаво, Тарталья предположил, что траектория полета в первом приближении состоит из двух прямолинейных ветвей— наклонндй восходящей и вертикалъной нисходящей,— сопряженных между собой дугой окружности. Таблицы стрельбы, построенные на основе таких весьма грубых представлений, давали слишком ненадежные данные, чтобы можно было руководствоватъся ими в бою. Тарталъя сразу взялся за решение самого сложного случая: исследование полета ядра в сопротивляющейся среде под углом к горизонту, то есть участвующего одновременно в двух движениях — горизонтальном и вертикальном.
Если учесть, что ученый не имел ясного пред- ставления ни о законах свободного падения, ни о механизме воздушного сопротивления, ни о процессах торможения тел под действием этого сопротивления, то можно только поражаться тому, что его таблицы давали хоть какое-то приближение к действительности.-И всетаки за неимением лучшего теория Тартальи получила широкую известность и излагалась во многих руководствах по артиллерии. Конечно, не замедлили явиться попытки усовершенствовать ее, с тем чтобы составить более точные и надежные таблицы стрельбы.
В каких же направлениях велись работы по совершенствованию теории Тартальн? Легко понять, что таких направлений могло быть только три. Во-первых, можно было, не особенно вникая в физическую суть дела, достичь лучшего соответствия с действительностью, более удачно подобрав элементы траектории. Во-вторых, можно было пойти по пути существенного упрощения задачи: разом отбросив все трудности, связанные с влиянием сопротивляющейся воздушной среды, сосредоточить внимание на исследовании идеальной картины движения ядра в безвоздушном пространстве.
Такому исследованию должно было предшествовать изучение двух важнейших частных случаев— свободного падения по вертикали и горизонтального движения под действием импетуса. Наконец, в-третьих, можно было, не заботясь о траекториях, сосредоточить внимание.на процессах, которыми, собственно, и отличается реальная картина полета ядра от идеальной: на сокровенных механизмах аэродинамического сопротивления, возникающего при взаимодействии движущегося тела с обтекающим его воздухом. Исследования по всем этим трем направлениям как раз и составили содержание артиллерийской науки на протяжении последующих сголетнй.
Хронологически первыми были, естественно, попытки профессионалов-артиллеристов пойти по самому легкому пути: подправить теорию Тартальи, не затрагивая 'ее основ... После 1546 года, когда в свет вышел второй труд Тартальи «Исследования и различные изобретения, касающиеся артиллерии», как из рога изобилия посыпались трактаты, авторы которых, норовнвшие уточнить учение итальянца, проявили немало изобретательности в выдумывании весьма замысловатых траекторий. Но, увы, в самом чисто эмпирическом методе формального под- бора таились глубокие противоречия, которые обнаружились в работах преемников Тартальи в виде вопиющего расхождения между теоретическими предсказаниями и результатами опытных стрельб. Второй путь — исследование полета ядра в вакууме— был полностью пройден одним человеком — Галилеем, хотя и у него был предшественник: миланец Бонавентуа Кавальери (1598 — 1647) опередил его на шесть лет.
1632 году он опубликовал трактат, в котором доказал: «Тяжелые тела, брошенные с какой-нибудь силой в произвольном направлении... описывают после прекращения действия иа них силы кривую линию, отличающуюся от параболы неощутимым образом, если не принимать во внимание сопротивления среды». Кавальери был учеником и почитателем Галилея; в своем трактате он ссылался и воздавал должное достижениям своего учителя; но и его вклад был самостоятелен и значителен. Однако Галилей, крайне недовольный тем, что ученик не получил его предварительного согласия на публикацию своих результатов, по всей вероятности, сделал ему весьма резкий выговор: после 1632 года Кавальери бросил занятия механикой н переключился на чистую математику.
И, думается, учитель в данном случае был прав: параболичность траектории движущегося в вакууме тела автоматически вытекала нз открытых Галилеем законов свободного падения и равномерного прямолинейного движения. А вот их-то было невозможно открыть без замечательной проницательности Галилея, которая дала ему возможность преодолеть укоренившиеся за двадцать столетий заблуждения Аристотеля. Читая «Беседы и математические доказательствал, начинаешь понимать, почему в 1632 году Галилей рассердился на Кавальери: не откладывая дела в долгий ящик, ученик сделал то, что, по-видимому, собирался, да не смог за занятостью сделать учитель. Лишь в 1638 году Галилей опубликовал свои соображения.
Если горизонтальная «плоскость конечна и расположена высоко, то тело, имеющее вес, достигнув конца плоскости, продолжает двигаться далее таким образом, что к его первоначальному равномерному беспрепятственному движению присоединяется другое, вызываемое силою тяжести, благодаря чему возникает сложное движение...» При таком аложном движении, слагающемся из равномерного 31 горизонтального и равномерно ускоренного вертикального, бросаемое тело описывает полупараболу, а не те замысловатые комбинации из всевозможных кривых н прямых линий, которые рисовались воображению артяллернстов-практиков.
После галилеевских «Бесед н математических доказателъств» не могло оставаться ни тени сомнений в том, что теоретически наибольшая дальность стрельбы должна достигаться при угле возвышения 45' н что при углах, равноотстоящих от 45', должны получаться одинаковые дальности. Хотя сами по себе эти утверждения уже не могли считаться новыми — нх смутно угадывал Тарталья,— Галилей ясно понимал необходимость строгого доказательства. В уста Сагредо он вложил такие слова: «Удивительна и вместе с тем восхитительна сила убедительности, которая присуща одной лишь математике.
Я. уже был знаком со слов опытных бомбардиров с тем фактом, что из всех выстрелов... наиболее дальнобойным... является тот, который производится при угле, равном половине прямого... Но понимание причины, по которой зто происходит, дает неизмеримо больше, чем простое сведение, взятое из показания других лиц или даже из многократно повторенного опыта». Таким образом, толъко через сто лет после того, как веронский канонир задал Тарталье свой вопрос, западноевропейская наука сделала первый действительно важный для артяллерийского дела шаг: установила, что в пустоте ядро, брошенное пбд углом к горизонту, движется по параболе! Тем не менее артиллеристы-практики ие восприняли всерьез параболическую теорию, пренебрежительно отзываясь о ней как о «мираже геометров>. И их трудно осудить за такое отношение.
«Не следует удивляться, что солдаты мало использовали теорию, которая, как бы хороша она ни была, во многих отношениях, к несчастью, противоречила опыту», — писал прусскиМ артиллерист Г. Темпелъгоф. Опыт практиков подтверждался и зкспериментамн ученых: в 1675 и 1677 годах Лондонское Королевское общество провело опытные стрельбы из лука, которые показали, что, вопреки параболической теории, наибольшая дальность получается при углах, меньших 45', а далъностн при углах, равноотстоящих от 45', получаются не одинаковыми: при меньших углах снаряд всегда летел далъше, чем при больших. Рве.
4. Так амглидвт траектории вдер, брошевимх иод реавммв углами к гориеоиту во теориа Тартальв (вверху) в Галилеи (хи иву) Вот почему артиллеристы не спешили переходить к таблицам, построенным на параболической теории, предпочитая им прежние таблицы, хотя и не основанные на настоящем научном фундаменте, но дававшие неплохое приближение, когда цели имели болвшую площадь. Положение изменилось во второй половине ХЧП века, когда в практике осадной и крепостной артиллерии стали широко применяться мортиры, стреляющие тяжелыми ядрами по навесной траектории. Именно тогда выяснилось, что прежние эмпирические таблицы, дававшие более или менее удовлетворительные результаты при стрельбе из длинноствольных орудий — кулеврин и фальконетов, — совершенно не Годились при стрельбе из короткоствольных мортир.
Для таких орудий гораздо лучшие результаты давала параболическая теория— тот самый емираж геометров», о котором некогда с таким пренебрежением отзывались артиллеристы-практики. 3. г. в. свезете Зз Причина расхождений между идеальными параболическими траекториями Галилея н действительными траекториями, интересующими артиллернстов, не могла составлять секрета.
Ведь главное различие между мортнрой н пушкой — различие в начальной скорости ядра: прн выстреле нз пушки она была в несколько раз выше, чем прн выстреле нз мортиры. А чем меньше эта скорость, тем меньшее сопротивление оказывает воздух движению ядра, тем ближе его траектория к идеальной параболе, по которой двигалось бы зто ядро в безвоздушном пространстве. Наоборот, чем быстрее вылетает ядро нз ствола, тем сильнее отдаляется его действительная траектория от параболической. Вот почему, ндя навстречу практическим нуждам артиллерии, многие исследователи во второй половине ХЧ11 века сконцентрировали свое внимание на третьем нз упомянутых выше направлений — на научения самого механизма сопротивления, оказываамого воздухом движущемуся ядру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
