Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании (1124038), страница 8
Текст из файла (страница 8)
В истории вопроса о сопротивлении такое заключение было главным поводом к падению Ньютоновой теории и к разыскани>о новых законов сопротивления. С законом з(па а связана в действительности вся сущность значения Ньютоновой теории, потому что для применения законов сопротивления к случаям практики приходилось применять начала теории к телам, ограниченным кривыми поверхностями, к таким, напр. как нос корабля илн шаровая поверхность ядра, а для вывода сопротивления подобных тел необходимо было задаться законом изменения сопротивления, оказываемого элементом поверхности при изменении угла встречи.
Сам Ньютон приложил свой закон к шару. Пользуясь следующим общим приемом, легко это произвести. Если закон (1) (считая ли 2Кд=1 или вообще считая К за величину постоянную) справедлив для плоскостей конечного размера, то он, очевидно, выражает закон сопротивления н бесконечно малой, дифференциальной плоскости. А всякую кривую поверхность можно представить образованною из сопротивления, по некоторому закону' бесконечно большого количества таких площадок Суммнру" т. е. интегрируя, сопротивление всех этих площадок, можно вывести сопротивление тела, ограниченного кривыми поверхностями. Путь этот' совершенно верен для случая удара и был бы вполне приложим к нахождению сопротивления кривых поверхностей, зная сопротивление плоскостей, если бы сопротивление представляло действительное подобие удару и если бы после и кроме удара частиц жидкости о тело не совершалось бы скольжения частиц по поверхности тела, если оы не образовались токи и струи жидкости'-' и если бы вообще не было взаимодействия т Подробности такого приема, как и вообще развитие некоторых частных задач, касающихся сопротивления, мы помещаем в приложеииях, чтобы избежать в изложеиии общего состояиия вопроса о сопротквлеиви таких ото>уилеввй в ходе мыслей читателя, которые иеизбе>киы при передаче математических Рас.
суждений и расчетов. Здесь, в втой главе, я желал сопоставить воззрения и опыты, иасколько оии влияли иа решение задач сопротивления. а В четвертом приложении к этой книге читатели найдут изложение теории Нордмарка (1808), который, привяв во виимзиие трение и изиеиеиие скорости в движеиви жидкости, обтекающей тело, аозвамерился исправить теорию Ньютона. У Нордмарка есть успех, он уже отчасти подчикился природе и требо влжнайшнп свадвния о сопготизланнн спады 319 частиц друг на друга. А все эта, конечно, существует; поэтому сопротивление кривой поверхности будет в действительности иным, чем сумма сопротивлений элементарных площадок, ню которые можно разбить всякую поверхность. Поэтому вышеуказанный способ нахождения сопротивления тел, ограниченных изогнутыми поверхностями, не может отвечать сущности явления и выражать действительность.
И это тем более справедливо, что самый закон з1пяп, как мы видели выше, не соответствует действительности. Такое мнение о неприложимости Ньютоновых начал к нахождению- сопротивлений с особою ясностью и резкостью высказал прежде других известный ученый Барда, капитан французского флота, который в средине прошлого столетия славился как замечательный ученый и который навсегда оставил после себя много исследований и приемов, отличающихся большим изяществом и то а пастью. Барда в 1763 г.
высказался совершенно ясно противу Ньютоновой теории сопротивления, потому что все ега немногочисленные, но ясные опыты с нею несогласны. Вышеупомянутые обширные опыты французских академиков, произведенные в следуюшем десятилетии, были несомненно только ответом на вопросы, возбужденные опытами Барда.
Они описаны в „Н!з1о!ге де !'Аеас)еш!е гоуа1е без зс)епсез, ачес !ез гпегпа!гез с(е МаФ. е! г!е Рйуз1г)це, Аппее 1763: Ехрег1епсез зпг !а гез!з!апсе с(ез 1!шбез" раг Сйеча1!ег бе Вагг!а (стр. 358). Этот мемуар заключает описание опытов, произведенных в воздухе прн помощи маховика, к которому прикреплялись испытываемые тела. ' Горизонтальная ась маховика врашалась от действия груза и определялась скорость лишь только она становилась постоянною, что и дает сопротивление.' Робинс в Англии раньше Барда, а именно ранее 1?42 г., когда ан опубликовал свои четв рппс!р1ез о1 бпппегу, первый применил этот способ определения, на так как он имел лишь надобность для целей артиллерии определить сопротивление шара в воздухе, то его опыты н не были направлены к той цели— проверке теории Ньютона — какую имел Барда и которая делает исследования этого последнего особенно важными в вопросе о сопротивлении среды. В том же мемуаре Барда описывает опыт с кубом (черт.
26), который он двигал прямолинейно в воде при помаши груза, апределяюшего сопротивления. Барда в 1767 г. (та же история академии за 1767 г., стр. 495) публиковал второй мемуар, где описывает опыты в воде, произведенные при помаши вращающегося маховика, насаженного на вертикальной оси ванини опыта, но все же исходные точки Нордмаркв таковы, что его выводы имеют лишь относительный, исторический, в не абсолютный интерес. т См. лист 3, чертеж 19.
- 'См. следующую главу, где даются првктические ревультвты и описыввютсн методы опытных исследований. 320 О СОПРОТИВЛЮП!и ЖИДКОСТЕЙ (черт. 24). Приемы Барда затем служили моделью во всех почти других опытах над сопротивлением воздуха и воды.
Ваинс„ Хуттон и Бофуа в прошлом столетии, Тибо, Рыкачев, Хаген и др. в нынешнем столетии пользовались для определения сопротивления .воздуха приемом Робинса и Борда, т. е. вращающимися маховиками, а для опытов в воде французские академики Бофуа, Норд- марк, с1апа1ан и др. применили такой же прием, как Барда для куба. Так с исследований Барда начинается новый период в учении о сопротивлении среды. Этот второй период имел бы совершенно иное значение, если бы, убедившись в непрочности и неверности, по недостатку твердых основных положений, Решения задач путем математического анализа, исследователи того времени постарались пряма из ряда Опытных данных извлечь какие-либо общие выводы, могущие служить поводом для дальнейших попыток овладеть предметом.
А взамен этого случилось следующее. Опытами показывалась неверность принятого. Его до ажно было отвергнуть. А его одни старались поправить, другие старались заменить несостоятельные и произвольные гипотезы другими, такими же произвольными, а потому и несостоятельными, третьи же довольствовались числами опыта и дальше итти не желали, не желали никаких обобщений, К числу этих послед,них принадлежал сам Барда. Он вывел из своих Опытов: 1) что сопротивление квадратной пластинки, в 9;к',9 дюйм., движущейся в направлении своей нормали, при скорости 10.бб фут. в секунду, равно 0.1547 фунт., а по Ныотоновой теории оно должно быть 0.0932; 2) что сопротивление растет быстрее, чем величина плоскости пластинки; 3) что сопротивление шара Относится к сопротивлению его большого круга, как 1:2.44 в воздухе илн как 1: 2.508 в воде, тогда как теория Ньютона требует отношения 1: 2; ' 4) что сопротивление конических тел следует скорее закону первой степени синусов, чем квадрату синусов, как признает теория; 5) что для кривых поверхностей действительное сопротивление менее вычисляемого на основании теории по изменению углов уклона и т.
д. Словом, он показал, что во всех пунктах теория Ньютона грешит, но больше ничего не сделал, не поискал какой- либо связи между своими наблюдениями. При таком отношении к предмету является как неизбежное следствие — отсутствие всякой научной критики, Основанной на тех или других обобщающих соображениях, которых требует и всякое опытное исследование, как и каждое теоретическое изучение; т.
е. Борда не стремился сличать н проверять, разбирать и сопоставлять соб<твенные свои опыты, а брал нх, как есть, с полным доверием. ' И вто справедливо только дла несплошной жидкости, дли такой же сплошной, каков можно считать воду, Ньютонов вывод дает совершенно немыслимое, аокавывак, что сопротивления шара и цилиндра при одном радиусе равны. ВАжнейшие сВедениЯ о сопготивлении сРеДы 321 Так — можно счесть единичный опыт, не могущий никогда считаться совершенно достоверным, за решающий дело.
Вместо ошибки теоретической, тогда легко впасть в другую, не менее важную — в ошибку опытного данного. В применении к методу исследований Борда это особенно полезно заметить, потому что круговращение сопротивляющихся тел влечет за собою развитие центробежных сил, и было необходимо прямыми исследованиями убедиться в достоинстве чисел, получающихся этим способом, сравнить их с числами, полученными при пря моли нейнож движении, предполагаемом н теории и наиболее важном для практики. Отсутствие какого-либо положительного вывода из опытов Борда ' и отсутствие критического отношения к принятому способу исследования, с одной стороны, заставляет несовершенно доверять нн теории, ни опыту, а с другой, усложняет, а не облегчает дело последующих исследований, потому что †их долю остается вновь проверять теорию, да еще и повторять и объяснить опыты прежних исследователей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
