Реферат: Механика от Аристотеля до Ньютона
В середине XV века в Европе начинается быстрый рост городов, отделение ремесленного (промышленного) производства от натурального хозяйства. Этот период является началом широкого протестантского движения против духовной диктатуры католической церкви.
В этой обстановке рождалось новое естествознание. Ф. Энгельс так охарактеризовал начавшиеся со второй половины XV века период в истории науки: “Это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учёности...”. И среди этих титанов эпохи Возрождения Ф. Энгельс одним из первых называет Леонардо да Винчи ( 1452-1519 гг.) ,“которому обязаны важнейшими открытиями самые разнообразные области физики”.
“Опыт— отец всякой достоверности. Мудрость— дочь опыта.” утверждал этот великий учёный.
Леонардо да Винчи родился 15 апреля 1452 года в небольшом городке Винчи, недалеко от Флоренции.
С 1472 по 1482 год он живёт и работает во Флоренции, с 1482 по 1499 год — в Милане, затем снова во Флоренции ( 1499—1506 ) и в Милане ( 1506—1513). В 1516 году Леонардо да Винчи уезжает во Флоренцию по приглашению французского короля и там проводит свои последние годы.
“Механика— рай математических наук”,— говорил Леонардо, много времени и энергии отдавая её изучению. Работы Леонардо в области механики могут быть сгруппированы по следующим разделам: законы падения тел; законы движения тела, брошенного под углом к горизонту; законы движения тела по наклонной плоскости; влияние трения на движение тел; теория простейших машин( рычаг, наклонная плоскость, блок ); вопросы сложения сил; определение центра тяжести тел; вопросы, связанные с сопротивлением материалов. Перечень этих вопросов делается ёщё более значительным, если учесть, что многие из них разбирались вообще впервые. Остальные же, если и рассматривались до него, то базировались в основном на умозаключениях Аристотеля, весьма далёких в большинстве случаев от истинного положения вещей. По Аристотелю, например, тело, брошенное под углом к горизонту, должно лететь по прямой, а в конце подъёма, описав дугу круга, падать вертикально вниз. Леонардо да Винчи рассеял это заблуждение и нашёл, что траекторией движения в этом случае будет парабола.
Он высказывал много ценных мыслей, касающихся сохранения движения, подходя
вплотную к закону инерции. “Импульс” ( impeto ) есть отпечаток движения, который
движущее переносит на движимое. Импульс— сила, запечатлённая движущим в движимом. Каждый отпечаток тяготеет к постоянству или желает постоянства… Всякий отпечаток хочет вечности, как показывает нам образ движения, запечатлеваемый в движущимся предмете”.
Леонардо знал и использовал в своих работах метод разложения сил. Для движения тел по наклонной плоскости он ввёл понятие о силе трения, связав её с силой
давления тела на плоскость и правильно указав направление этих сил.
Ещё до Леонардо да Винчи учёные занимались теорией рычага и блока. Однако выигрыш в силе происходит за счёт потери во времени. Леонардо критиковал тех, кто
стремился создать вечный двигатель: “О, искатели вечного движения, сколько пустых проектов создали вы в подобных поисках! Прочь идите с алхимиками— искатели золота”. “Невозможно, чтобы груз, который опускается, мог поднять в течении какого ни было времени другой, ему равный, на ту же высоту, с которой ушёл”.
Очень характерно для механики Леонардо да Винчи стремление вникнуть в сущность колебательного движения. Он приблизился к современной трактовке понятия
резонанса, говоря о росте колебаний при совпадении собственной частоты системы с частотой извне. “ Удар в колокол получает отклик и приводит в движение другой подобный колокол, и тронутая струна лютни находит ответ и приводит в слабое движение другую подобную струну той же высоты на другой лютне”.
Леонардо да Винчи впервые и много занимался вопросами полёта. Первые исследования, рисунки и чертежи, посвящённые летательным аппаратам, относятся примерно к 1487 году (первый Миланский период). В первом летательном аппарате применялись металлические части; человек располагался горизонтально, приводя механизм в движение руками и нагами.
В дальнейшем Леонардо заменил металл деревом и тростником, верёвки— жёсткими передачами, а человека расположил вертикально. Он стремился освободить руки человека: “Человек в своём летательном аппарате должен сохранять полную свободу движений от пояса и выше… У человека запас силы в ногах больше, чем нужно по его весу”. Однако отсутствие уверенности в том, что этой силы достаточно для успешного полёта в любых условиях, привело его к мысли об использовании пружины как двигателя и о планере, с которым можно осуществить если не полный полёт, то хотя бы парение в воздухе. Он построил модель планера и готовил его испытание. Стремление обезопасить человека в процессе этих испытаний побудило его к изобретению парашюта.
Трудно перечислить все инженерные проблемы, над которыми работал пытливый ум Леонардо.
Умер он в 1519 году во Франции.
Любуясь сегодня великолепными картинами Леонардо да Винчи, рассматривая его остроумные проекты его различных сооружений, перечитывая глубокие мысли учёного, благодарное человечество воздаёт и будет воздавать дань этому гиганту из гигантов эпохи Возрождения.
Однако кроме статики исследовались вопросы астрономии.
“Революционным актом, которым исследование природы заявило о своей независимости, было издание бессмертного творения в котором Коперник бросил — хотя и робко и, так сказать, лишь на смертном одре — вызов церковному авторитету в вопросах природы. Отсюда начинает летоисчисление освобождения естествознания от теологии” — так Ф. Энгельс характеризовал значение великого труда Н. Коперника.
И. Ньютон на склоне лет писал: “Если я видел дальше других, то только потому, что
стоял на плечах гигантов”. Одним из этих гигантов был Николай Коперник (1473—1543 гг.) , сын своей эпохи, первый астроном нашего времени.
Н. Коперник родился в городе Торуне 19 февраля 1473 года.
В 1491 году Н. Коперник поступил в Краковский университет, где увлекался астрономией, сохранив своё увлечение до конца своих дней.
В 1494 году, не закончив Краковский университет, Коперник возвратился домой.
В начале 1506 года Н. Коперник возвратился на родину, принеся с собой в далёкую Вармию новые знания и дух Ренесанса, неудовлетворённость космологическими построениями великого астронома древности Клавдия Птоломея.
Несмотря но свою занятость, он продолжал усиленно заниматься астрономией. Что же сделал Коперник в этой области? Сейчас это знают все люди, начиная со школьного возраста, и, возможно, поэтому грандиозность содеянного Коперником в прозе обыденных и привычных знаний. А ведь Коперник создал научную картину мира и, заложив тем самым, по словам академика Амбарцумяна, “первый камень в фундамент современного естествознания”. После возвращения на родину Коперник в течении 10 лет оформил свои идеи, рождённые в годы учёбы и странствий, в виде научной теории— гелиоцентрической системы мира. Около 1515 года он решил познакомить с основами своей теории узкий круг людей и написал для этой цели короткое сочинение “Николая Коперника о гипотезах небесных движений, им выдвинутых, Малый Комментарий”. В нём пока без соответствующих математических доказательств в форме шести аксиом были сформулированы основные положения гелиоцентрической системы мира. В своей системе Коперник низвёл Землю до рядовой планеты, Солнце он поместил в центре системы, а все планеты вместе с Землёй двигались вокруг Солнца по круговым орбитам.