Смирнов Г.В. - Рожденные вихрем (1107599), страница 7
Текст из файла (страница 7)
«Испытывая н снова нспытывая» Если кары, обрушенные инквизицией на голову Галилея, научили чему-нибудь ученых Западной Европы, так в первую очередь тому, что с церковью — все равно католической нлн протестантской — шутить опасно н что самый надежный способ избежать неприятностей— только изучать факты, но не истолковывать нх. Именно по»тому во второй половине ХЧ11 века наука сосредоточила внимание исключительно на опытных исследованиях. Так, возникшая в !667 году во Флоренции знаменитая Академия дель Чименто, избрав свопм девизом слова Данте «Испытывая н снова испытывая», не оставила после себя никакого теоретического направления н ограннчнлась бессвязным набором экспернментальных исследований. Только «развитнем физико-математического знания» желали ограннчнть деятельность своей корпорации основатели Лондонского Королевского общества, в 1660 году начертавшие на его гербе девиз нз Горация: «Ничего на веру».
«Развивать посредством опытов естествознание н полезные искусства, мануфактуры„практическую механику, машины, изобретения, не вмешиваясь в богословие, метафизику, мораль, политику, грамматику, риторику н ло- гику», — к этим словам знаменитого Роберта Гука с готовностью присоединились бы организаторы подобных обществ во Франции, Германии, Италии. Вот почему в первые десятилетия после смерти Галилея не было недостатка в экспериментаторах, жаждавших найти количественные закономерности в тех проблемах, которым он дал такое блестящее объяснение на чисто качественном уровне, и прежде всего это относилось к свободному падению тел в сопротивляющейся среде.
Среди экспериментаторов прежде всего были флорентийские академики, описавшие в двенадцатой главе единственного тома своих «Трудов» проведенные ими исследования. Затем за дело принялся французский ученый- иезуит К. Дешаль (1621 — !678) — математкк и физик, известный как первый издатель Евклида во Франции и как исследователь, который провел тысячу опытов по свободному падению. Хотя эксперименты Риччоли, флорентийских академиков и Дешаля не открыли ничего нового по сравнению с тем, что давали законы Галилея, онн, если так можно выразиться, привили ученым вкус к исследованию новых сторон свободного падения тел в пустоте, воздухе и воде. На протяжении почти 250 лет, начиная с середины ХУП века и кончая началом ХХ, ученые разных стран время от времени ставят все более и более точные опыты, в ходе которых постепенно накапливается тот экспериментальный материал, который является фундаментом всякого сколько-нибудь серьезного научного обобщения.
Среди добывателей фактов, извлекаемых из опытов свободного падения, мы видим наряду со сравнительно малоизвестными учеными — Гауксби, Бенценбергом, Рейхом — и великих корифеев науки — Ньютона, Менделеева, Жуковского. А открывает этот список Эдм Мариотт, нмя которого всем нам знакомо из школьной физики по закону Бойля — Мариотта. Уроженец Бургундии Эдм Мариотт (1620 — 1684) рано принял духовное звание и всю жизнь был настоятелем монастыря Сен Мартин Су Бон близ Дижона. Этот увлеченный и увлекающийся человек в 1666 году стал одним кз основателей и первых членов Парижской академии наук, первый том трудов которой украшен множеством его статей: о природе цвета, о барометре, о растворах воздуха в воде, о замерзании воды и о разнице между теплом и холодом. В 1677 году Мариотт издал в Париже небольшой «Трактат о соударении тел», в котором описаны проведенные им опыты свободного падения.
Зажав между двумя пальцами два шарика, исследователь одновременно выпускал нх. Один — груз полусекуидного маятника — начинал отсчитывать время; другой устремлялся вниз. По удару о препятствие, установленное на точно отмеренном расстоянии от точки начала падения, определялось время падения, причем делалась поправка на скорость звука. Опыты проводились в парижской обсерватории, где свинцовые, восковые, пробковые и золотые шарики диаметром от 13,5 до 27 мм падали в сквозное свободное пространство винтовой лестницы с башни обсерватории в ее подвалы.
Эти опыты наглядно показали, как велика может быть разница в скоростях падения легких и тяжелых шаров в воздухе. Предельная постоянная скорость, достигаемая свинцовым шариком диаметром 13,5 мм, составила 45,5 м/с, а для легкого пробкового шарика диаметром 27 мм она оказалась равной всего лишь 10,1 м/с. Следующим «шаробросателем» стал И. Ньютон, который не только лично провел обширные опыты с падением шаров, но н привлек к подобным экспериментам двух помощников.
Первым из ннх был искусный экспериментатор Лондонского Королевского общества Ф. Гауксби (1650 — 1713), известный своими исследованиями в области электричества. В июне Г710 года он вместе с Ньютоном провел опыты, бросая шары в соборе св.
Павла в Лондоне с высоты 67 м. Шары были изготовлены нз стекла — диаметром 20 мм, наполненные ртутью, и диаметром 130 мм, наполненные воздухом. Еше более эффектными были эксперименты второго ньютонова помошника Ж. Дезагюлье (1683 — 1744)— геолога, оксфордского профессора, читавшего лекции по физике н в других университетах и под конец жизни ставшего капелланом наследника английского престола. Дезагюлье много занимался исследованиями статического электричества, кстати, именно он ввел в научный обиход термин «электропроводник».
В 1719 году Ньютон и Дезагюлье провели в соборе св. Павла еще серию опытов, в которых свиные пузыри и свинцовые шары весом около 900 г падали с высоты 83 м. В этом же году Дезагюлье продемонстрировал королю Георгу 1 и его свкте поразительный эксперимент...
В галилеевых «Беседах» простец — Симпличио, полемизируя с Сальвиати, восклицает: «Я никогда не поверю, что бы в пустом пространстве, если только в нем можно наблюдать падение, клочок шерсти двигался с такою же быстротою, как кусок свинца!» «А почему бы и нету» — подумал Дезагюлье. Воздушные насосы достигли к тому времени достаточного совершенства, а апелляция к королю обещала финансирование, необходимое для изготовления «протяженной пустоты» — стеклянной трубы длиной около 5 м.
Откачав из иее воздух, Дезагюлье показал, а потому и убедительно доказал: золотая монета и кусок бумаги достигли дна трубы одновременно. А в наполненной воздухом — бумага отстала от монеты иа половину высоты трубы. Поскольку измерений не производилось, эксперимент Дезагюлье имел чисто демонстрационное значение. Забегая вперед, укажем, что эксперименты с паденяем шаров продолжались вплоть до 1880-х годов, хотя и не все они ставились с целью получить данные для измерения аэродинамического сопротивления.
Так, еще неаполитанец Дж. Борелли (1608 — 1679) догадывался, что падающее с высокой башни тело должно вследствие врашелия Земли отклоняться к востоку. Позднее подобную же мысль высказал Ньютон, и в 1789 году итальянец Дж. Гульельмини (? — 1817), вычислив, что при падении с высоты собора св. Петра в Риме отклонение должно составить около 12 мм, начал готовиться к экспериментам. Оии были проведены в 1790 — 1791 годах иа башне Азинелли в Болонье, на которой некогда экспериментировали Риччоли и Гримальди. К своему удивлению, Гульельмнни, кроме восточного, обнаружил еще н таинственное южное отклонение.
Этот результат вызвал в научных кругах большие кривотолки, что побудило профессора физики и математики Дюссельдорфского лицея и основателя обсерватории близ Дюссельдорфа И. Бенцеиберга (1777 — 1846) предпринять более тщательные эксперименты. Первая серия из 31 опыта была произведена в 1802 году в Гамбурге внутри колокольни св.
Михаила. Шары из тяжелого свинцового сплава диаметром 33 мм сбрасывались с высоты 77 м, причем ценной особенностью этих экспериментов было то, что фиксировалось ие только время бросания и падения, но и время пролета промеЖуточных точек. В опытах Бенцеибергу удалось зафикси- 37 ровать восточное отклонение величиной около 9 мм и южное — 3,4 мм. Повторные опыты, проведенные в следующем году в маменноуголыюй шахте в Шлебуше, дали аналогичные результаты. Наиболее точные эксперименты этого рода повторил в 1833 году немецкий физик Ф. Рейх (1799 — !882).
Шары из олова, свинца и кости диаметром ог 28 до 40 мм он бросал на дно одной из знаменитых фрейбургских шахт, глубина которой составляла 158 м. Эти эксперименты положили конец разговорам о южном отклонении, а для восточного дали значения, считающиеся самыми точными: по 106 бросаниям при высоте 158 м оно составило 28,3 мм. Хотя эти грандиозные эксперименты и содержали данные, по которым можно было оценивать сопротивление воздуха, они преследовали иные цели и из-за сравнительно высоких скоростей падения были не очень-то удобны для измерения нужных величин. Поэтому исследователи, интересующиеся собственно сопротивлением, предпочитали изучать падение шаров в жидкостях, где постоянная скорость устанавливается 'быстрее, чем в воздухе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
