Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании (1124038), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Годно для существующей практики — вот все, чего хотят и чем удовлетворяются. Делается это будто и практично, но для практики вовсе негодно, потому что прилажено к прошлому, недостаточно для будущего, есть покорность факту, а не обладание им, орудие надобности, но не власть знания, В скромной, но важнейшей роли собирателей материала, необходимого для науки, вовсе нет этой претензии — объять одним рядом наблюдений всю сущность дела. Такая — практическая — крайность теперь, в наше время, владеет вопросом сопротивления.
Но есть чистое знание, плод пытливости ума, берущего материал отовсюду — и из живой практики, и из чистого абстракта, полученного как плод добытых уже знаний, и из случайных наблюдений,' и, главное, из измерений, хорошо анализированных по их мере точности, да из опытов, направленных на проверку той или другой гипотезы, зарождающейся при некотором знакомстве с предметом.
Этим путем идет истинное знание и доходит до обладания, до полной теории, до указания практике, до предсказания фактов, не виденных, но узнававмых. Вот этот-то путь и расчищали Борда, Боссю, Кулон и Дю-Бюа. На нем же стояли англичане прошлого столетия: Робинс, Ваинс, Хуттон, Бофуа. Не вдаваясь в абстракт, не спеша прямо дать практике облик теоретического оправдания, они просто исследовали сопротивление, изучали его меру и тем послужили и для теоретиков и для практиков. Их числа живут и теперь, их надо знать, и во второй главе мы их подробно разберем. У трех первых только и есть в исследовании, что собрание численных данных, касающихся сопротивления тел разных очертаний (результат: числа и понятия о неверности ньютоновой гипотезы), но у Бофуа, кроме огромного запаса данных этого же рода, есть большая новинка — определение величины трения.
Так как этому предмету ни Ньютон, ни Дю-Бюа, а за ними и никто другой, не придавали почти никакого значения (хотя о трении упоминали), так как затем, после Кулона и Бофуа, трение стало играть все ббльшую и ббльшую' роль в учении о сопротивлении и так как даже в наше время ни на что нельзя о сопготивлннии жидкоствй сослаться по. отношению к определению величины сопротивления, идущего на трение, как на Бофуа да Фроуда, следовавшего по пути Бофуа, то я считаю необходимым подробнее здесь остановиться на данных, касающихся трения как элемента, несомненно участвующего в сопротивлении, а потому рассмотрю здесь эту сторону исследования Бофуа, другие определения которого будут разобраны в следующей главе.
Полковник английской службы Бофуа в последней четверти прошлого столетия много занимался опытами, касающимися сопротивления, напр. качаниями маятников в жидкостях, сопротивлением воздуха, ветряными мельницами, сопротивлением воды наклонным плоскостям и т. п. Наибольшею известностью пользуются его исследования, произведенные в самом конце столетия, после того, когда (в 1791 г.) основалось богатое средствами 8ос)е1у 1ог 1йе 1шргочешеп1 о1 )4пча! Агсй)гес1пге, под председательством Н1з Коуа1 Н16)гпезз 1)те РиКе о1 С1агепсе.
Это общество дало возможность Бофуа произвести определение сопротивлений различных больших моделей, длиною часто 20— 40 фут., в обширном (длина 400 фут., глубина 11 фут.) водоеме Гренландского дока близ Лондона. Первые опыты 1793 †17 гг. были сделаны с досками разной формы, плавающими на воде.
Способы наблюдения Бофуа в сущности не отличались от тех, которые употребляли Борда (1763 г., черт. 26) и французские академики (1775 г., черт. 12), как видно на листах 4 и 5, черт. 35 и 39. Падающий груз тянул модель по воде, и когда скорость становилась постоянною груз этот представлял меру сопротивления. Хотя Бофуа применил у себя и некоторые немаловажные улучшения, сравнительно с приемами французов, напр. определял скорость механическим записыванием (при помощи самого прибора) пройденных путей,' достигал ббльших, чем были у французов, скоростей и т. и., но однако его первые определения немного выгадали от того и не отличаются ни особою точностью, ни каким-либо определенным направлением, словом, мало вносят нового в запас сведений о сопротивлении.
Интерес исследований Бофуа начинается лишь с 1795 г., когда (см. черт. 39 и листы 6 и 7) он стал определять сопротивления тел, вполне погруженных в воду. Это потому, во-первых, что до сих пор вовсе не было систематических опытов подобного рода для случая прямолинейного движения, да и поныне опыты Бофуа (и после- т Я избегаю здесь описания прибора Бофуа, потому что о иеи будет речь н следуюшея главе н еше потому, что иа листах, представляюших снимки с подлинных чертежей Бофуа (равио как н других исследователей), дано краткое описание аппаратов н приведены их масштабы (даны в виде дробей, т.
е. отношения длины линий рисунка к действительной длине). Вообше я старался так составить чертежи, чтобы оин оолегчнлн знакомство с историею предмета, а потому особенно заботился — взять рисунки из подлинников. ВАЖНЕЙШИЕ СВЕДЕНИЯ О СОПРОТИВЛЕНИИ СРЕДЫ 345 довавшие за ними опыты шведских ученых) остаются единственными в своем роде.
Достаточно напомнить, что Буржуа, Бурачек и др. при своих многообъемлющих исследованиях о сопротивлении воды исключительно опираются на эти опыты. Вовторых, интерес опытов 1795 — 1793 гг. зависит от того, что часть их была направлена специально на определение трения или бокового, касательного (таигенциального) сопротивления, рождающегося на поверхностях, параллельных направлению движения, а потому прямо не участвующих в сопротивлении, которое зависит от удара тела о жидкость нли от инерции. В этом втором ряде своих исследований Бофуа принял следующий способ нахождения сопротивления )с погруженного тела.
Сперва Определялись скорости 0 и соответственные грузы р для одного поплавка или кондуктора с тем ниспускающимся в воду стержнем, к которому прикреплялись потом тела. Поплавки были разных форм и размеров (черт. 36, 39, 42, 52, 53, 72). Средние добытые результаты выражались интерполяционною формулою р=)сО", где )с и и постоянные. Они дают возможность знать р„р, ... для определенных или желаемых О„О, и т.
д. Затем к стержню (примерно на глубине 6' под водою) поплавка прикреплялось исследуемое тело (черт. 36 и 39) и опять определялись скорости О и соответственные грузы Р, и ряд данных выражался Р=Ктт, что давало опять возможность знать для желаемых О„О, ... соответственные значения Р„Р, и т. д. Сопротивления погруженного тела при скоростях О„ О, ... находились затем, вычитая р из Р,а именно:1Т=Ра — р„ Р, — р, ...
Этим же способом находилось и трение. Для этого Бофуа прикреплял к поплавку по направлению пути (под водою) длинную доску. (передний конец или заостренный, как на черт. 49 и 59, или тупой, как на черт. 74) и для нее определял сопротивления Яе Рз Ра, К,=Р,— Р,, соответствУющне скоРостЯм О„и, Потом, отпиливая весь задний длинный конец доски, оставлялась только самая передняя, носовая часть доски (черт. 50, 60, 75) и для нее определялось общим способом (вычитая р из Р) сопротивление г, г,, отвечающее скоРостЯм Ое, О,...
Из Разностей Яе — г„Я,— г, ... Бофуа и находил трение иа поверхность отпиленной доски. Опыты этого рода были сделаны в три приема: вначале 1796,в конце 1796 и в 1793 г:, последним определениям Бофуа придает наибольшее доверие. ' Приводим сравнениевыводов для трех лет. Цифры выражают вычисленную предшествующим способом величину силы трения в фунтах ' при скоростях О„ т В опытах 1796 г. взяты были лоски, долго лежавшие в воде намокшие, а потому более шероховатые, чем в 1798 г., но, как увидим далее, трение вышло даже больше для гладкой доски 1798 г. з Вофуа,везде применяет английские фунты ато!г дп ро1з (предисловие, стр. ьХХ1Ч вЂ” выноска) = 16 унций = 7000 гран. = 453.5996 г.
О СОПРОТИВЛЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ выраженных футами в секунду, на площадь в 50 кв. фут ' Цифры эти (и другие, далее приводимые для Бофуа) взяты из того полного свода всех данных, добытых Марком Бофуа в Гренландском .доке, который был издан его сыном Генрихом Бофуа в 1834 г. под названием „Ыап11са! апй Нубгацйс Ехрег)шеп18, Ьу Со1опе1 Магй Веап!Оун уо1. 1 (см. стр.
239, 397 и 487). Наблюдения производились при скорости От Г.5 до 10', а потому мы ограничиваемся сличениями для скоростей в 3, 6 и 9 фут., что принято нами н в дальнейшем изложении (гл. 2) некоторых других данных 'Бофуа. ! Число он атон дкк о = а' ~ о =а' ! с 9' «конной н корот«ов доска Тренев нв ао кв.
фут. ковер«носта Боеуа Февраль 1796 г. Октябрь 1796 г. Ноябрь 1798 г. 16 и!6 22 и 1Е 35 и 26 Среднее 12.68 12.869 13.810 13.119 1.562 1.5522 1.5882 1.5675 5. 855 5.895 6.2370 5.9957 Прежде чем разбирать подлинные числа Бофуа, извлечем нз его выводов те следствия, какие можно сделать, принимая метрическую систему измерения.
Переводя данное среднее (взятое со стр. 487) в метрические меры, получаем, что при сквростях 0.9144, 1.8288 н 2.7431 м в секунду трения 50 кв. фут. или на 4.6450 кв. м=0.7110, 2.7196 н 5.9507 кг, или на 1 кв. м = 0.1531, 0.5855 и 1.2811 кг, что вполне выражается уравнением Р'= — 0.0161+0.0411 э+0.1574 Ов..... (1) Так как при 0=0 трение надо принять=О, то вероятнее допустить одно из следующих выражений: г.=АО+Втгв, нлн у'=КО', выразить же трение пропорциональным квадрату скорости невозможно, не удаляясь очень далеко От наблюдений. Первое выражение (подобное выражение применяли Буржуа и многие др,) приводит к формуле Р= О (0.022+0.1627 О), ......
° а второе к формуле д Футы английские ( = русским). 1' = 0.304794 и. а Это потому тоаько, что Бофуа все свои иаблсодения, как увидим далее ма примере, рассчитывает по такой же формуле. Р'=0.1820 э1даа .. - . ° . ° (1!1) эта последняя (ш) формула имеет такой же вид, как и формулы, которые принимал сам Бофуа, притом Она отвечает хорошо средним выводам опыта,' а потому заслуживает некоторого доверня и, если прилагать прямо вывод Бофуа для изучения важнейшие сведения о сопротивлении сРеды 347 сопротивлений, должно пользоваться ею.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
