Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании (1124038), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Я не сомневаюсь, что наблюдения Дю-Бюа будут вще многократно обсуждаться и повторяться в науке о сопротивлении, но сам избегаю здесь и в дальнейшем изложении останавливать долго внимание читателей на вопросах, касающихся сопротивлений, являющихся прк качательном (маятном) движении, потому что в этом случае скорости неравномерны, а если при постоянных скоростях задача сопротивления сложна, здесь уже и подавно.
Не должно однако забывать, что наблюдения над маятниками могут доставить незаменимый материал, потому что прямые наблюдения просты, и результаты легко могут быть доведены до всякой желаемой точности, потому что дело это изучено с крайнею степенью тщательности и полноты трудами Барда, Бесселя, Бейли и многих других. Придет время, когда за решением тонких и численных вопросов сопротивления опять обратятся к маятникам, а ныне должно сосредоточить внимание на сопротивлениях, являющихся при равномерном движении, пользуясь разве маятниками, так сказать, только в качественном отношении, подобно тому, как ими воспользовался Кулон для изучения трения. Переходя к телам, ограниченным наклонными и кривыми плоскостями, Дю-Бюа следующим способом объясняет меньшее сопротивление их сравнительно с телами (призмамн и цилиндрами), кончающимися нормальною к пути плоскостью.
Оя говорит: „первая причина, уменьшающая сопротивление, есть увеличение скорости жидкости, текущей вдоль наклонной плоскости, сравнительно с нормальною; ' уменьшение это должно возрастать с наклонностью площади, а от того и переднее давление (носовое) тогда должно уменьшаться. Другая, может быть, более важная причина состоит в том, что прибавка носовой части к плоской нормальной поверхности тела должна заставлять пе- т В подлнннвке .маятннкам" вместо маятника в'.
йтридс ред) ' Мы внаелн выше 1ва несколько страниц), что этой скорости течения вдоаь плоскости дю-Бюа прнпнсывает уменьшение давления от центра к перифернн н ею объясняет отрнцательное давление около края. 22" 340 0 сОпРОтиВлении жидкостей редовые струи жидкости уклоняться далее от тела и сохранять чрез то большую часть своей начальной скорости, отчего сопротивление тела должно уменьшаться." Эта выписка Я 514) мне кажется отлично выражающею достоинства и недостатки мыслей Дю-Бюа о сопротивлении и ту связь, которую имеют взгляды этого исследователя с последующим развитием учения о сопротивлении.
Надо заметить, что понятие О давлении обтекающих струй для объяснения сопротивления первый ввел, если не ошибаюсь, Эйлер в средине прошлого столетия, но ни к чему не пришел. ' Действие и влияние кормы на меру всего сопротивления Дю-Бюа объясняет точно так же, как и влияние носовых насадок, потому что масса завлекаемой телом жидкости увеличивается с носа и кормы одинаково и влияет на умень.шение сопротивления по мере уклона поверхностей, ограничивающих переднюю и заднюю части тела. Дю-Бюа склонен считать сопротивление обратно пропорциональным массе жидкости, увлекаемой телам. Сравнивая, напр., количество жидкости, увлежаемай шаром и круглой пластинкой того же радиуса, получается отношение 2.86:1.
Опыт Барда дает 'отношение сопроти:.вления 2.51:1. А так как выше мы видели, что сопротивление пластинки, движущейся в жидкости, по Дю-Бюа, определяется выражением 65Ь 1.433, то сопротивление шара будет в 2.86 раз меньше или = Ь5Ь 0.50, где под 5 подразумевается площадь большого круга или '/„поверхности шара. Разобрав опыты Ньютона над падением шаров в воде 1см.
следующую главу), ДюБюа находит, что они дают сопротивление шара ЬЯЬ 0.523, т. е. утверждают его вывод. Этим кончается исследование Дю-Бюа, касающееся воды. Далее он говорит о сопротивлении воздуха, но этот отдел, менее аригинальйый, мы не станем рассматривать с такою подробностью, как предшествующий, напомнив, что все главные выводы и существа мнений выражены им самим в вышеприведенном 4стр.
297 — 299) извлечении из предисловия. На нельзя не обратить внимание на первоначальный опыт Дю-Бюа, сделанный им для доказательства существования массы воздуха, увлекаемой маятником в своем движении. Сделан был шар диаметром немного более 2 фут., привешен на проволоке и качался, как маятник. Против него, на той же высоте, на расстоянии, доходившем до 4 фут., привешивалось на тонком волоске легкое перышко. Оно качалось изохронно, в те же времена, как и шар, была как бы прикреплено к шару, только амплитуды качаний были меньше, чем дальше удалялось перышко От шара. Это явление Дю-Бюа объясняет сопутствующею, качающеюся вместе с маятником массою воздуха.
Руководясь опытами, сделанными над плавающими з См. 3-е приложеиие, где изложены взгляды Эйлера. влжнвйшнн сввдвння о сопротивлении спады 34л. телами, н особенно тем, что шарики, имеющие плотность воды не увлекаются проходящим около них телом, должно придать. опыту Дю-Бюа иной смысл, причину явления искать в вязкости.
нли лнпкости (внутреннем трении), свойственной каждому телу и даже воздуху. Но не в объяснении дело. И то, которое дает. Дю-Бюа, и то, которое можно дать чрез сто лет после него,. в наше время, не составляют полного, теоретического, анализированного толкования, а потому пока н несущественны; различия ограничиваются, можно сказать, разностью способов выражения Дело в попытке — узнать явление в опыте, да в том, что оригинальный опыт учит пониманию явления больше многих трудных измерений, больше целых сложных трактатов. ' Главное содержание статей Дю-Бюа о сопротивлении воздуха сводится на расчеты относительных сопротивлений воздуха и воды. Приводятся опыты с качаниями легких шарообразных маятников в воздухе, но при этом наблюдается не только время качаний, но и убыль амплитуды качаний.
Затеи сравниваются для шаров,. движущихся в воздухе (опь~т Ньютона, Робинса'и Борда), найденные сопротивления с теми, какие выводятся для воды, и ока.— зывается, что отношение сопротивлений согласуется с отношением плотностей, А чтобы знать это последнее, Дю-Бюа 27 сентября 1785 г. взвесил оловянный шар пустой, наполненный водою н наполненный воздухом. Барометр показывал 28"3"', шар, наполненный воздухом при 10' Р., несил в воде 159.5 гран.
Часть воздуха была выкачана насосом, и вновь при запертом кране в воде при 10' вес был 42.5 гран. Чтобы узнать, сколько было выкачано воздуха, кран был открыт под водою, и количество вошедшей воды оказалось равным 282.416 куб. дюйм. Следовательно этот объем воздуха весит 117 гран, отсюда при 10' и 28"3"' воздух в 83? раз легче воды. Ныне мы знаем, что при 10' Р. = 12'5 Ц.
и при 28"3"'(считая ртуть прн 10' Р.) = 7б4.7 мм„ при 12'5.=7б3.1 при 0', отношение весов воды и воздуха= =99.5: 1.238, считая в воздухе а?а влажности, т. е. отношение= =1:807. Следовательно, один, сравнительно грубый, опыт ДюБюа дал ему вес воздуха с погрешностью не более 4а/„что должно считать весьма удовлетворительным для того времени, когда измерительные средства были вообще мало выработаны и общераспространенные сведения о весе воздуха гораздо менее этого точными (принималось чаще всего отношение 1:850 дли 10"'Р.).
Приведенное показывает, что Дю-Бюа должно причислить к наблюдателям чрезвычайно точным, н его числам потому должно доверять в значительной мере. Не должно, однако, т Стокс, в вышеупомянутом сочинении, описывает виденный им опыт подобного же рода, когда кусочек листового золота, прикрепленного к маитнику не сгнбаись, колебалси вместе с ннм. 342 о сопготнвлннни жидкоствй забывать, что у Дю-Бюа нет или почти нет чисел, прямо относящихся к сопротивлению жидкостей. У него много данных для определения влияния среды на качания маятников. В явлении качания маятников участвует сопротивление, но как, на сколько— зто остается неизвестным после чтения исследований Дю-Бюа; да и сам он это влияние объясняет спутною жидкостью, не давая возможности увериться в той связи, которая существует между ее количеством и мерою сопротивления.
Далее у Дю-Бюа много наблюдений над мерою давления в трубке Пито при разных скоростях и положениях отверстия, но нет убеждающих фактов, относящихся до связи этих наблюдений с сопротивлением движущегося тела. Мне представляется зто дело в следующем виде: тот напор твердого тела на жидкость, который рождает сопротивление, производит также и поднятие жидкости в .трубке Пито; оба явления идут от одной причины, находятся в связи, но далеко не одно и то же: вода в трубке Пито или в приборах Дю-Бюа остается неподвижною, а около сопротивляющегося тела непрерывно меняется; высота воды в трубке Пито, рассматриваемой как манометр, указывает меру давления, как манометр около трубки водопровода, но она указывает состояние местное, меряет часть явления, вопрос же сопротивления касается чего-то целого, происходящего из суммы множества влияний.
Дю-Бюа тем и силен, что он сложное разбил на части, сумел выделить долю, и притом крупную, из всей искомой суммы, указал влияние этой доли на целое, но все же это не целое и все же трубка Пито, как понимает сам Дю-Бюа, бессильна для решения вопроса о сопротивлении косых, изогнутых н вообще всяких друтих кроме нормальных плоскостей, а именно такими сложными поверхностями и ограничиваются корабли и всякие другие движущиеся предметы, меру сопротивления которых должно вывести из учения о сопротивлении жидкостей. Дю-Бюа, очевидно, только предвестник того, что должно ждать для знания сопротивления от опытного приема его изучения.
Когда во Франции Борда, Боссю, Кулон и Дю-Бюа освежали почву после ньютоновского неурожая, в Англии тоже работали над вопросом сопротивления, и работы прошлого столетия, до начала нынешнего, и там отличались здоровым и опытным направлением, не впали в те две крайности, которые губили и губят успехи многих областей опытных знаний. Одна крайность— рьяное желание охватить умом и анализом то, чего не знают еще почти нисколько.
Эта крайность теперь уже не соблазняла никого, потому что Ньютон оказался неверным, Эйлер же и д'Аламбер пытались поправить — тоже не смогли и отказались. И никто не решался соперничать с ними в силе чистого анализа, приложенного к решению задач сопротивления. После того только, как скопился уже запас данных, в самое последнее время влжнвйшив сведения о сопеотивлвнин севды 343 явились попытки этого рода.
Они доказывают потребность ума в полной теории явления, но успех дела и ныне нельзя считать нн полным, ни даже удовлетворительным. Крайний, хотя бы и ранний, теоретизм дает по крайней мере толчок и удовлетворение, хотя временное, ему нельзя отказать ни в силе, ни в симпатии. Мне кажется гораздо более вредною другая крайность— чисто практическая. Нужно знать сопротивление артиллерийских снарядов да кораблей. Их измеряют, к полученным числам или подбирают формулу, или прилаживают некоторые соображения, нли делают то и другое и считают это теориею предмета, не заботясь о том, чтобы связать новые практические порядки < известными уже фактами, с укрепившимися представлениями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
