Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании (1124038), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Ныне же им нельзя придать другого большого и существенного значения, кроме исторического, потому, главным образом, что при колебаниях скорйстн в разных частях пути не одинаковы ни для частей качания, ни для разных убывающих по размаху качаний. Такой случай перпменных скоростей должен служить поводом к сильному изменению меры всякого сопротивления, подобно тому как трение изменяется прн начале движения. Надо думать, что именно по этой причине (непостоянстну скоростей) опыты Кулона расходятся со всеми другими позднейшими определениями, касающимися участия трения в сопротивлении.
Тем не менее опыты и.воззрения Кулона,быди весьма важны в истории сопротивления среды, потому что с тех пор на трение стали смотреть, кзк на ' Мощно, сочииктв таков располодсевие приборж что скорость будет постояииа (вращать диски падающим иа шнуре груаом, производя измерения только тогда, кдгда скорость падещщ будет постояииа), а потому мие удивительно, что до сих поп такие опыты ие воспооизвеаеиы. влжнейшие свсдгния О сопРОтивэенин сРеды Зяб измеримую долю сопротивления, стали его рассчитывать н дошли до того даже, что им одним старались объяснить все сопротивление в некоторых случаях, как то видим во взглядах Стокса Ранкина и Фроуда.
Значение опытов Кулона еше увеличивается потому, что он первый дал материал н приемы ддя определению той харзктеризующей каждую жидкость постоянной велячнны, которую Стокс, Максвель, Мейер н др. называют ныне внутренним трением. Цитированные опыты Кулона служили Стоксу (1850) исходом для выводов об этом предмете. Другой исследователь сопротивления среды — Дю-Бюа, так же„ как и Кулон, приняв выводы Борда, Боссю и др. о невероятности Ньютоновой теории, пытается опытным способом установить новые начала в учении о сопротивлении.
Наблюдатель н вообще исследователь остроумный н усидчивый — Дю-Бюа произвел ряды, опытов, относящихся к движению воды и ее сопротивлению, изложенных им в книге, носящей название „РПпс1рея 6'Нус)гап11ппе".' Это действительно начала гидравлики, за которыми следуэот все дальнейшие авторы сочинений по этому предмету. Большая часть второго тома этого сочинения посвящается сопротивлению жидкостей. Вот как, в предисловии, сам Дю-Бюз характеризует свое отношение к вопросу (01зсопгз рге11ш)па|гез, р. ХХЧП).
„Последняя часть сочинения содержит на1п опыт о сопротивлении жидкостей: здесь совершенно новым способом мы рассматриваем в двух отделах сопротивление воды н воздуха, не пользуясь вовсе прежнею теориею, которая оказалась столько раз противоречащею опыту, и стараясь отыскать в опытах, до иас не имевшихся, новые точки зрения на предмет". „Нельзя не удивляться тому, что в столь просвещенный век (ХЧШ) знают так мало о сопротивлении жидкостей и чтоя пользуясь ежедневно воздухом и водою для движения машин и кораблей, мы не имеем чего-либо одного — или большогозапаса опытных данных, если теория оказывается сложнсю, или лучшей теории, которая должна быть плодом опытного знания предмета". иМы считаем себЯ счастливыми Уже тем, что нам Удалось Разложить сопротивление, испытываемое движущимся телом в жидкости, на два различные усилия: одно, действую1нее как давление на переднюю часть тела, а другое как недостаток давления сзади.
Первре постоянно, если величина и форма передней чзсти тела сохраняются. Второе изменяется с длиною тела и всегда уменьшается с возрастанием длины назависимо от кормовой формы, которая также влияет на величину заднего недавления '(поп-ргезз1оп) э у меня под руками 2-е издание этого сочинения (поитеие еспиоп, гение е| сопз18этаЬ1ешеп1 апяшептее, кан значится иа заголовке), явившееся в 1786 г. Очевидно, что опэтты 'Борда вызвали всв эти фулм 'фраэпузов о сопроэивлеиии.
326 О СОПРОТИВЛЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ Сумма этих двух усилий почти пропорциональна квадрату скорости, пока она не превышает 3 — 4 фут. в секунду для воды и 20 — 24 фут. для движения в воздухе. За этим пределом недавление возрастает быстрее, чем квадрат скорости, тогда как носовое давление остается ему пропорциональным. Тело испытывает меньшее сопротивление, двигаясь в покоющейся жидкости, чем тогда, когда сопротивляется напору жидкости, движущейся на него. Переднее давление на плоскость, движущуюся в жидкости или принимающую ее удары, неодинаково на всех точках поверхности: оно уменьшается от средины к окружности. Это явление, кзжущ"еся столь странным, есть только следствие основного начала, проявляющегося в сопротивлении, а именно: боковое давление движущейся жидкости всегда равно давлению покойной жидкости без давления, соответствующего высоте, отвечающей скорости, с какою движется жидкость".
„Прямые и хорошо проверенные опыты показали иам зависимость между скоростью и давлением н недавлением, или суммою сопротивл'ния, являющегося при движении тела или жидкости для плоских поверхностей, кубов и призм. Опыты Ньютона дают сопротивления шаров; но новый способ рассмотрения явлений так чужд всякой теории, что неизвестно более таких начал, которые могли бы служить для определения сопротивления наклонной плоскости. Другой род опыгов кажется, однако, могущим пролить некоторый свет на такую важную задачу. Всякое тело, дзлжущееся в жидкости, сообщает свое движение такой части самой жидкости, которая изменяется с очертанием и объемом тела: часть жидкости толкается телом перед собою, другая следует зз ним сзади. Наибольшее (миделевое) сечение тела, к которому, обыкновенно, относят удар, составляет„повидимому, основание, на которое опираются увлекаемые объемы жидкости.
Чем больше эти объемы, тем, повидимому, дальше от наибольшего сечения уклоняется жидкость, тем слабее становится удар. Поэтому, чем бэльше сумма объемов тела и увлекаемой им жидкости, тем, при равных наибольших сечениях тела, сопротивление меньше. Тонкая пластинка завлекает наименьший объем жидкости н потому представляет и наибольшее сопротивление. Заостренное тело, большей или меньшей длины, для которого тонкая пластинка представляет площадь наибольшего сечения, испытывает тем менее сопротивления, чем больше длина.
И то же самое относится ко всяким правильным формам и телам вращения. Если бы каждый раз можно было знать сумму объемов тела и увлекаемой им жидкости, можно было бы знать и отношение сопротивлений, которые обратно пропорциональны объемам. Из нашего сочинения видно, что такое представление согласно с опытами. Заставляя качаться в воде тела различных правильных форм, можно узнать, сколько они увлекают в своем движении жидкости, пользуясь ВАжнВЙшие сВедения О сопРОтиВлении сРВды 827 ,для этого наблюдениями времен качания при разных длинах маятников.
Сверх того должно заметить, что подобные тела представляют сопротивления, пропорциональные квадрату своих соответствующих боковых линий и квадрату скоростеи, и что этот закон одинаково справедлив для воды и для Воздуха, если тело в них совершенно погружено. Так же можно из опытов над сопротивлением В одной из этих двух жидкостей судить о сопротивлении в другой, пользуясь знанием отношения их плотностей, как мы с точностью доказываем опытами.
Все эти исследования дают, по крайней мере, Величину прямого сопротивления и указывают путь для разыскания сопротивления косвенного". „Предшествующее приложимо только к тем обычным скоростям, которые применяются в действительности. Но для таких быстрых движений, каковы, например, движения артиллерийских снарядов, мы показываем, что сопротивления возрастают быстрее, чем квадраты скоростей. Это возрастание ограничивается такою скоростью, когда сзади тела образуется пуСтота: начиная отсюда, при увеличении скоростей, сопротивление растет медленнее, чем квадраты скорости". Таковы выводы Дю-Бюа.
Нет нужды описывать и перечислять все подробности его наблюдений. Следует только указать главные способы и численные результаты его наблюдений. Но предварительно необходимо обратить внимание на то, как много самостоятельности показал этот исследователь, сумевший отрешиться От господствовавшего представления. Зато он может гордиться тем, что увлек за собою, за своим учением о носовом давлении и кормовом иедавлении †множест дальнейших исследователей. Дюшемен, в своем обширном сочинении: „Кеспегспеь ехрепшеп!а1ея ьцг 1еь !о1я бе 1а гея!В1апсе беь 1!аббе" (раг М. 1е Со1опе! Ппс!теш!п, ех!гай бп Мегпог1а! б'Аг!!!1ег1е, 1. Ч, Раг!ь, 1842), переведенном и на немецкий язык, перепечатанном и в Бельгии и цитируемом поныне всегда, когда речь зайдет о выводах учения О сопротивлении — Дюшемен вполне принял учение Дю-Бюа об этом предмете и сделал его популярным.
Современник Дю-Бюа— Ромм, в „Записках Парижской академии" (1764) и в сочинении о морском искусстве, переведенном на все почти языки (включая и русский), описывает опыты такого же рода, как у Дю-Бюа, и держится, в сущности (хотя не по форме), тех же начал, как этот последний, доводя свои следствия до крайнего и совершенно ложного положения (основанного на опы гак, очевидно, неточных), состоящего в том, что сопротивление корабля зависит только от его мнделя, а не от обводов носа и кормы, если последние не представляют очень грубых разностей и отвечают одинаковой .длине. Навье, родоначальник современной школы французских инженеров-механиков, в своем общеизвестном сочиненип „Кеяцше 328 О СОПРОТИВЛЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ бев 1ецопз зпг раррйса11оп бе )а шесаппйпе е1с." и в других своих исследованиях прямо следует за Дю-Бюа, определяя Д = ЛМ (т+ и) —, 2д ' где т и и — численные, опытные коэффициенты, постоянные для подобных тел, изменяющиеся с переменою обводов и выражающие цифры переднего давления и кормового недавления.
Понселе, Буржуа и многие другие французы, в существенных частях изложения, следуют за Навье. Англичане приняли также основную мысль Дю-Бюа и стали делить все сопротивление на кормовое и носовое, что особенно ясно видно в исследованиях Бофуа, о которых нам придется много говорить впоследствии. Бофуа, произведший много новых и важных для дела определений сопротивления, разбирая результаты своих измерений, все сопротивление каждого отдельного тела делит (вычтя трение) на р1из апб пцппв ргезвпге, т. е. совершенна так, как Дю-Бюа, хотя методы нахождения этих отдельных слагаемых у них и весьма 'различны. Так, от Дю-Бюа ведет начало новое учение о сопротивлении, учение, глубоко Отличающееся от Ньютонова и представляющее характерным своим признаком — стремление изойти из опыта для решения задач сопротивления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
