На главную страницу сайта, Вечный двигатель, Перпетуум мобиле, Perpetuum mobile

Золотые кольца с бриллиантами

замечательные золотые кольца с бриллиантами акции на сайте zbird.com.ua

www.zbird.com.ua

Gazer F117

Сделать заказ в онлайн магазине Стилус для Gazer F117 регистратора качество и удобство

auto.stylus.com.ua

Античная механика и перпетуум мобиле.

Не забудьте добавить в
 

Первое упоминание о вечном двигателе относится лишь к 1150 г. Но означает ли это, что античная наука, и в частности механика, не интересовалась проблемой вечного движения? Ответить на этот вопрос нам поможет беглый взгляд на античное общество, на законы, по которым оно развивалось, а также на практику использования им орудий труда и инженерных знаний при постройке разного рода машин.

Вечное движение являлось одной из тех традиционных проблем, которым в связи с исследованием физических явлений в окружающей жизни греческая философия уделяла много внимания. Приведем лишь один пример. Пифагорейцы, как и древние греки вообще, были буквально очарованы кругом. Они считали, что по круговым траекториям движутся не только небесные тела, но и человеческие души. Но в отличие от нежных тел, которые движутся по идеальным окружностям, а потому движение их вечно, человек не способен «проследить начало и конец своей дороги» и тем самым осужден судьбой на смерть.

При исследований условий, определяющих круговое движение тел, греки пришли к выводам, даже теоретически исключающим всякую возможность существования на Земле искусственно созданного вечного движения, а следовательно, и вечного двигателя. С их точки зрения, движение тел на Земле ускоряется по направлению к ее центру. Правда, эти тела, если их застаешь, могут перемещаться и по круговым траекториям, однако это движение не будет «совершенным». О телах, движение которых было бы действительно круговым, Аристотель говорит, что они не могут быть ни тяжелыми, ни легкими, так как эти тела «не способны приближаться к центру или удаляться от него естественным или вынужденным образом». Такому условию, однако, удовлетворяют только небесные тела. Это заключение привело далее Аристотеля к выводу, что движение космоса есть мера всех других движений, поскольку только оно одно является постоянным, неизменным и вечным.

Оставим в стороне замечательные открытия Пифагора, Фалеса Милетского, Гераклита, Евклида и Апполония в области математики, выдающиеся астрономические труды Гераклида Понтийского, Аристарха Самосского и Эратосфена, философские воззрения Анаксимена и Гераклита относительно первичной материи нашей планеты, заслуги Анаксимандра в отрицании культа божественного в науке, а также первую теорию атомного строения вещества, предложенную Демокритом. Тем не менее, нам останется еще для изучения обширная область, в которой существенную роль играют состав и структура основных элементов, использовавшихся античными механиками в своих машинах, а также их эволюция во времени.

Основные представления о значении слова «машина» точно выражает определение, данное знаменитым римским архитектором Витрувием:

«Машина есть взаимно связанное соединение деревянных частей, обеспечивающее наибольшую выгоду при поднятии тяжестей. Она приводится в действие искусственно, а именно круговым движением».

Это слишком упрощенное представление античного мира об устройстве машины и ее назначении трактуется значительно шире в более раннем сочинении «Механические проблемы», приписываемом Аристотелю сн*. В частности, автор этого труда перечисляет и описывает целый ряд простых и сложных механизмов, используемых механикой того времени, а именно: рычаг, колодезный журавль с противовесом, равноплечие весы, неравноплечие весы — безмен, клещи, клин, топор, кривошип, каток, колесо, блок, полиспаст, гончарный круг, пращу, руль, металлические или каменные колеса во взаимно противоположном вращении (под этим, вероятно, имелись в виду зубчатые колеса в зацеплении). Из этого перечня видно, что основными конструктивными элементами античных машин являлись простые механизмы: рычаг, клин, наклонная плоскость, колесо и блок. Более древним египегским механикам были известны только рычаг, клин, полиспаст и, по-видимому, наклонная плоскость.

Главным и чаще всего используемым механизмом был рычаг, изобретение которого приписывается Кинирасу Кипрскому. Теоретической разработкой соотношений между силами, действующими на плечи рычага, занимался Аристотель, а магматическую формулировку этих зависимостей вместе с описанием многочисленных практических примеров предложил Архимед. Первое применение рычага как основного структурного элемента точных механизмов разнообразных автоматов по праву приписывается Герону Александрийскому, так же как Периклу — первое использование его в боевой машине, которую, согласно Диодору, впервые построил механик Артемон при осаде Самоса в 439 г. до н.э. До конца еще не выяснен и вопрос об использовании наклонной плоскости при строительстве пирамид в III тысячелетии до н.э. Ее бесспорное влияние заметно, однако, у архимедова винта, первоначально служившего исключительно для поднятия воды, а позднее применявшегося в прессах для получения оливкового масла. Блоки использовали уже ассирийцы, а также, по-видимому, и египтяне. Вместе с тем уже Герон Александрийский прибегал к объединению нескольких блоков различного диаметра, в результате чего менялась быстрота движения фигур в его автоматах. Из блока же возник и полиспаст, который нашел самое широкое применение в технике римлян.

К наиболее древним и чаще всего использовавшимся простым механизмам относится также клин, известный уже у очень старых культур, прежде всего в форме примитивных инструментов — долота и топора, а позднее в качестве вспомогательного элемента при поднятии тяжестей. Колесо в своем первоначальном виде было призвано служить для замены трения скольжения трением качения при транспортировке крупных и тяжелых грузов. Первоначальные круглые деревянные пластины у первых телег в скором времени превратились в колеса с ободом, которые египтяне, греки, римляне и персы устанавливали на своих одноосных и двухосных повозках. Очень важное применение этот элемент нашел и в качестве педального колеса и колеса с конным приводом. По существу конный привод сделался важнейшей составной частью двигателей различного рода мельниц, в том числе водяных, в то время как основное назначение педального колеса, по Филону Византийскому, состояло в использовании его для привода водяных насосов и поднятия тяжестей.

Весьма существенным элементом древней механики являлось также зубчатое колесо, развившееся, по всей вероятности, из обычного колеса. И хотя еще до конца не ясно, можно ли упоминание в «Механических проблемах» рассматривать как самое первое сообщение о появлении зубчатого колеса. Однако несомненно, что систематически мы начинаем встречаться с зубчатыми колесами только у Герона Александрийского в его знаменитом годометре — приборе для измерения пройденного расстояния — или, в аналогичной форме, в виде цевочных колес в ряде его автоматов (смотри рисунок 4).

Как отдельную главу в истории развития античной механики можно рассматривать эволюцию гидравлических и пневматических машин и механизмов. Используя архимедов закон о выталкивающей силе, действующей на погруженное в жидкость тело, два наиболее известных механика и инженера древности Ктезибий и Герон Александрийский построили целый ряд оригинальных устройств. К ним относятся, например, изобретенный Ктезибием двухцилиндровый распылитель однократного действия и предложенный Героном автоматический механизм для открывания храмовых дверей, изображенный на схеме 5. Гидравлика стала играть значительную роль и в измерениях времени, особенно когда (начиная с 422 г. до н.э.) увеличилось число использовавших для этого водяных часов-клепсидр, из которых наиболее совершенные и наиболее сложные в конструктивном отношении разработал все тот же Ктезибий. Из машин-двигателей римлянам было известно только водяное колесо, приводимое в действие силой падающей воды, — важный элемент привода прежде всего для работы водяных мельниц.

Весьма существенными для античного мира являлись и открытия в области аэромеханики. Кроме эолипила (парового шара) Герона — предшественника современных паровых турбин и реактивных двигателей — следует обязательно упомянуть также о построенном Ктезибием органе и особенно о его пневматическом самостреле (чертеж 6), в котором действие аэромеханических элементов переносится на иную область приложений — создание военных машин. Поскольку античности не был известен порох, убойная сила оружия того временя зависела от упругости или гибкости дерева, кости и других материалов, из которых изготавливались дуги луков и самострелов. Замена Ктезибием дуги (классического элемента лука) пневматическим метательным механизмом несомненно свидетельствует о высоком техническом уровне его изобретений.

В заключение этого краткого обзора состояния и уровня развития античной механики стоит хотя бы упомянуть о строительстве пирамид, оросительных каналов, акведуков, церковных храмов и амфитеатров. Античная наука, к которой наряду с математикой следует с полным правом причислить и механику, достигла весьма высокой ступени совершенства. Ведь только изобретений Ктезибия и Герона оказалось бы вполне достаточно для того, чтобы первая паровая машина появилась на две тысячи лет раньше. Тем не менее она так и не была изобретена даже несмотря на то, что древние с их развитой культурой хорошо представляли себе роль железа в технике и умели его добывать и обрабатывать. Анализ определения машины, данного Витрувием, создает, однако, впечатление, что античное общество почти не было заинтересовано в доведении новых открытий и изобретений до практического использования. Очевидно, большую роль играла здесь дешевизна рабочей силы, поскольку труд рабов в рабовладельческом обществе того времени оказывался более выгодным, чем создание новых, подчас мало кому понятных устройств. В силу этого в античный период значительного развития достигали лишь некоторые достаточно примитивные формы машин.

Только отсутствием интереса к практическому использованию выдающихся открытий в естественных науках, и в частности в механике, можно объяснить, почему Ктезибий, Герон Александрийский и другие механики древности не оставили каких-либо упоминаний о механическом вечном двигателе. Быть может, подобное устройство имел в виду римский поэт Клавдиан, когда писал, что легендарный математик и механик древности Архимед якобы изобрел оригинальный прибор в виде сферы из стекла с изображением небесного свода, на котором воспроизводилось движение всех известных к тому времени небесных светил. Этот прибор, по свидетельству поэта, представлял собою некое автоматическое устройство, непрерывно вращавшееся само по себе.

В упоминании об архимедовом стеклянном глобусе, содержащемся в одной из поэм Клавдиана, написанной около 400 г., говорится также о «запертом внутри духе», который поддерживает глобус в постоянном движении. Значение слова «дух», имеющего здесь, вероятнее всего, смысл движущей силы, объяснялось учеными по-разному. Так, например, польский иезуит Коханьский, современник Яна Амоса Коменского, принимал его за «парацельсов астральный газ» (смотри Парацельс). Более правдоподобные сведения об этом глобусе приводятся Цицероном в его сочинении «О государстве». Современные же исследователи античной техники считают, что для вращения архимедова глобуса использовалась сила падающей воды.

 

Не забудьте добавить в
 

Сноски по тексту

*

В настоящее время принято считать, что «Механические проблемы» - самый давний из дошедших до нас античных трактатов по механике, был написан в начале III в. до н. э. в эллинистическом Египте.

 

Чертежи, схемы и рисунки в тексте

Вечный двигатель схема

Рис.4 Водяные автоматы с двигающимися и поющими фигурками птиц были излюбленным предметом изобретений Герона Александрийского. Вращение колесика приводило фигурку в движение, при этом одновременно поднимался пустотелый колпак в небольшом сосуде с водой. При опускании колпака под действием собственной тяжести воздух из него проходил через свисток.

Вечный двигатель чертеж

Рис.5 Механизм Герона для автоматического открывания храмовых дверей Теплый воздух вытеснял часть воды из котла в бадью, которая своим весом открывала двери храма. Когда огонь в жертвеннике гас, воздух охлаждался и частичное разрежение в котле заставляло воду переливаться обратно из бадьи в котел Противовес поднимал бадью на первоначальную высоту, и двери закрывались. Этот автомат удачно иллюстрирует принцип действия теплового воздушного двигателя, изобретенного только в начале XIX века.

Вечный двигатель схема

Рис.6 Упругость дерева или кости, из которых изготавливались дуги самострелов, Ктезибий заменил действием сжатого воздуха. При натягивании тетивы вращавшиеся на осях рычаги нажимали на поршни в воздушных камерах. После выпускания стрелы сжатый воздух возвращал рычаги в исходное положение.

 

Изобретатели, ученые и исторические личности упоминаемые на странице

Анаксимандр (ок. 610 - после 547 до н.э.)
древнегреческий философ, представитель милетской школы. Автор первого философского сочинения на греческом языке "О природе". За первоначало всего сущего принимал качественно неопределенную, не ограниченную в пространстве, находящуюся в постоянном движении и вечно существующую праматерию - "апейрон", которая является как исходной, так и конечной субстанцией. Окружающий нас мир, согласно представлениям Анаксимандра, - результат воздействия беспрестанно соперничающих и поочередно одерживающих верх противоположностей (тепло - холод и т.д.). Он считал, что Земля свободно парит во Вселенной, а живущие на ней люди, как и все другие животные, произошли от существ (рыб), обитавших в морских глубинах.

Анаксимен (ок. 585 - ок. 525 до н.э.)
древнегреческий философ, представитель милетской школы, ученик Анаксимандра. Первоначалом всего считал воздух. По представлениям Анаксимена все вокруг возникает из сгущения воздуха (вода, земля, камни) или его разрежения (огонь).

Аполлоний Пергский (ок. 260 - ок. 190 до н.э)
древнегреческий математик и астроном. Вместе с Евклидом и Архимедом составлял триаду прославленных математиков александрийской школы. В историю математики вошел своим знаменитым сочинением "Конические сечения", в котором впервые доказал, что эллипс, парабола и гипербола представляют собой произвольные плоские сечения круговых конических поверхностей. Для объяснения видимого движения планет построил теорию эпициклов.

Аристарх Самосский (ок. 320 - ок. 250 до н.э.)
древнегреческий астроном, "Коперник древности", первым высказал идею гелиоцентризма, согласно которой Земля движется вокруг неподвижного Солнца, находящегося в центре сферы неподвижных звезд.

Аристотель из Стагира (384 - 322 до н.э.)
величайший философ античной Греции, ученик Платона, воспитатель Александра Македонского. Основал в Афинах знаменитую философскую школу (Ликей). Опираясь на принципы философии Платона, критиковал его за идеализм, однако сам колебался между материализмом и идеализмом, считая идеи внутренними движущими силами вещей, неотделимыми от них. Источником же движения и изменчивого бытия признавал вечный и неподвижный "ум" (нус). Делил философию на теоретическую, практическую и поэтическую. С точки зрения Аристотеля, Вселенная бесконечна во времени, но ограничена в пространстве; центром ее является наша Земля. Кроме того, он считал, что все тела состоят из четырех стихий - огня, воздуха, земли и воды.

Гераклид Понтийский (388 - 315 до н.э.)
древнегреческий энциклопедист, ученик Платона. Утверждал, что Земля совершает полный оборот вокруг собственной оси за каждые 24 ч. Полагал также, что звезды неподвижно укреплены на небесной тверди. Согласно легенде, умер от апоплексического удара, настигшего его в тот самый момент, когда сограждане увенчали мудреца золотым венком в знак благодарности за некое предсказание, оказавшееся в конце концов ошибочным.

Гераклит Эфесский (ок. 530 - 470 до н.э.)
древнегреческий философ-диалектик ионийской школы, автор сочинения "О природе", дошедшего до нас лишь в отрывках. Основой его философских взглядов был наивный материализм. Первоначалом всего сущего Гераклит считал мировой огонь, который есть также душа и разум (логос); путем сгущения из огня возникают все вещи, путем разрежения - в него возвращаются. Гераклит утверждал, что порядок в мире создан не богом и не человеком, а мир существовал всегда и будет существовать вечно. Высказал идею непрерывного изменения, становления - "в одну реку нельзя войти дважды"; при этом Вселенную рассматривал как совокупность бесконечно взаимодействующих противоположностей. Труды Гераклита славились глубокомыслием и трудностью изложения, в результате чего в древности он получил прозвище Темный.

Герон Александрийский (ок. 170 - 100 до н.э.)
древнегреческий ученый, прославившийся изобретением целого ряда пневматических, тепловых, гидравлических, метательных и других машин и механизмов, в частности эолипила, гелиостата, водяных часов, автомата для продажи "священной" воды и т.п. Был известен также как математик и ученик ктезибиевой школы механики, много занимавшийся строительством машин.

Демокрит из Абдера (ок. 470 или 460 до н.э.)
древнегреческий философ-материалист, ученик и последователь Левкиппа. Разработал систему античной атомистики. Согласно его представлениям, мир состоит из атомов и пустоты, которая так же реальна, как и атомы, и которая является необходимым условием для их движения.

Евклид (ок. 365 - ок. 300 до н.э.)
выдающийся древнегреческий математик, автор знаменитых "Начал", научная деятельность которого протекала в Александрии, где он создал собственную математическую школу. Ему принадлежали также сочинения по астрономии, оптике и музыке, однако большая их часть не сохранилась.

Коменский Ян Амос (1592 - 1670)
выдающийся чешский мыслитель и философ-гуманист, один из основателей педагогики. Интересовался многими науками - от лингвистики до картографии. Основоположник дидактики. Впервые обосновал идею обучения на родном языке, разработал единую школьную систему. В 1628 г. навсегда покинул родину, до 1656 г. жил в Польше, позднее нашел прибежище в Амстердаме, где в 1657 г. издал сборник своих педагогических сочинений "Opera didactica omnia" ("Полное собрание педагогических трудов"). Отправными пунктами для познания окружающего мира Коменский считал чувства, а вместе с ними человеческий разум и божественное откровение. Вообще мысль о слиянии человека с богом представляет собой характерную особенность всей философии Коменского. Религиозная вера оказалась преградой для последовательного эмпиризма ученого, именно это обстоятельство явилось главной причиной неудач Коменского в его энциклопедических устремлениях. Однако религиозные воззрения не помешали Коменскому во многих отношениях опередить свою эпоху.

Ктезибий (III в. до н.э.)
один из крупнейших механиков и инженеров древности, в начале жизни был цирюльником. Римский архитектор Витрувий утверждал, что Ктезибий был родом из Александрии; согласно другим источникам, он родился в Аскре в 150 г. до н.э. Кроме разнообразных механических игрушек изобрел также водяной орган, поршневой насос, водяные часы и многие другие приспособления и устройства.

Парацельс Филипп Ауреол Теофраст (настоящее имя Бомбаст фон Гогенгейм) (1493 - 1541)
известный врач, алхимик и ученый, сочинения которого представляли собой невероятную смесь гениальных идей и фантастических вымыслов. Во время своих многочисленных путешествий близко познакомился с трудом горняков, металлургов, алхимиков и монетных дел мастеров. Как врач он питал особое уважение к химии, которую ставил выше алхимии. Благодаря ему во многом изменились взгляды на роль алхимии и задачи алхимиков: природа и составляющие ее объекты не могут быть использованы без человеческого вмешательства - только сам человек может приспособить их для своих нужд, что и является, по Парацельсу, главной целью алхимии.

Пифагор Самосский (ок. 580 - 500 до н.э.)
древнегреческий математик и философ-идеалист. Занимался в основном геометрией. В акустике пробовал математически описать взаимосвязь между длиной струны и высотой ее музыкального тона. Пытался также представить "мировой порядок" определенными числовыми соотношениями, абсолютизируя число как мистическую первооснову и символ всего сущего. Основал собственную философскую и политическо-религиозную школу, ученики которой, пифагорейцы, много сделали для развития математики, астрономии, медицины и теории музыки.

Фалес Милетский (ок. 625 - 547 до н.э.)
один из первых известных нам древнегреческих ученых и философов, стихийный материалист. Утверждал, что, первоосновой всего сущего является вода, которая представляет собой вечную, находящуюся в беспрестанном движении живую материю. Занимался также математикой, установив ряд геометрических теорем. Первым в Древней Греции предсказал полное солнечное затмение, наблюдавшееся в Малой Азии в 585 г. до н.э.

Филон Византийский (ок. III в. до н.э)
древнегреческий механик и математик, ученик Ктезибия, автор четырехтомного труда по механике, из которого до наших дней сохранилась только последняя часть, посвященная постройке военных машин.

Эратосфен Киренский (ок. 276 - 194 до н.э.)
древнегреческий математик и астроном, который по высоте Солнца над горизонтом и по известному расстоянию между двумя точками, расположенными на одном меридиане, подсчитал периметр Земли. В области математики предложил известный способ нахождения простых чисел - так называемое решето Эратосфена.

 

:: НАВЕРХ ::

Что же такое перпетуум мобиле?
Наиболее ранние сведения о вечных двигателях.
Античная механика и перпетуум мобиле.
Первые попытки создания вечных двигателей.
Перпетуум мобиле в эпоху Возрождения.
Период наивысшего расцвета идеи perpetuum mobile.
Механические вечные двигатели.
Гидравлические вечные двигатели.
Опыты с магнетизмом.
Алхимия и перпетуум мобиле.
Сверхъестественные силы и магия.
Участие Церкви в споре о вечном движении.
Споры вокруг перпетуум мобиле.
Мнимые перпетуум мобиле.
Мошенничество с изобретением Орфиреуса.
Вечные часы из Шо-де-Фона.
Разгар дискуссии о вечном двигателе.
На пути к определению понятий работы и энергии.
Закон сохранения и превращения энергии.
Вечный двигатель второго рода.
Перпетуум мобиле из Нового Света.
Более современные вечные двигатели.
Возвращение к проблеме вечного движения в космическом веке.
Научная фантастика и перпетуум мобиле
Чертежи Схемы Рисунки
Изобретатели Ученые Исторические личности
Статьи
Рефераты, Курсовые работы, Дипломные работы, Доклады, Лекции, Шпаргалки
Интересно, Полезно
Контакты
Поиск по   сайту  web
 
 
Наши рефераты | Банк рефератов | Статьи и Проекты | Биографии | Контакты
 
Programming & design FarFor © 2005-2017