Досягнення в техніці у XIX-на початку XX ст. - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рефераты. Досягнення в техніці у XIX-на початку XX ст.

а початку XX в. у зв'язку із запитами авіації виникає новий розділ гідродинаміки - аеродинаміка.

Вирішальну роль у створенні аеродинаміки зіграв росіянин учений II.Е. Жуковський (1847-1921). В 1904 р. Жуковський зробив відкриття, що послужило основою всього подальшого розвитку сучасної аеродинаміки. У роботі "Про приєднані вихри", що була повідомлена в Московському математичному суспільстві 15 листопада 1905 р., Жуковський дав формулу для визначення піднімальної сили крила, що є основою всіх аеродинамічних розрахунків літаків.

В 1910-1912 р. з'явилися нові роботи Жуковського, у яких він провів розрахунок сили, що діє на крило, і вказав ряд теоретичних профілів крила. В 1912-1918 р. з'являються дослідження Жуковського, у яких він дав теорію повітряного гвинта.

До цього ж часу ставляться роботи німецького вченого Л. Прандтля, що в 1905 р. у праці "Про рух рідини при дуже малому терті" дав досить плідне для наступного розвитку механіки подання про прикордонний шар рідини, що прилягає до поверхні обтічного твердого тіла, пояснивши опір тіла, що рухається в рідині або газі, головним чином відривом прикордонного шару. Прандтль багато зробив для розвитку теорії крила.

В 1902 р. з'явилася робота російського вченого С.А. Чаплигина (1869 - 1942), озаглавлена "Про газові струмені", що поклала початок нової області механіки - газовій динаміці. У роботі був даний метод дослідження в струєвих рухах газу при будь-яких дозвуковых швидкостях. Величезне значення цього дослідженні виявився значно пізніше, коли розвиток швидкісної авіації привело к. вивченню сил, з якими повітря діє на літак, що летить зі швидкістю, що наближається до швидкості звуку.

Винятково велике значення для дослідження польоту ракет мав новий розділ механіки - динаміка перемінної маси, розроблений И.В. Мещорским (1859-1935) у його працях "Динаміка крапки перемінної маси" (1897 р) і "Рівняння руху крапки змінної маси" (1904 р).

Видатний росіянин учений К.Э. Ціолковський (1857-1935) створив теорію польоту ракети з урахуванням зміни її маси, математично довівши можливість застосування реактивних апаратів для міжпланетних повідомлень.

Розвиток машинної техніки, будівництво залізничних мостів і швидкохідних пароплавів, а також регулятор поставили, у центрі уваги вчені проблеми коливань і резонансу. Теорія змушених коливань і навчання про резонанс були логічним продовженням досліджень Лагранжа, викладених в "Аналітичній механіці" (1788 р). Особливо треба відзначити у цьому напрямку роботи німецького математика К. Вейерштрасса (1815-1897) і російського вченого О.И. Сомова (1815-1876).

Зі спеціальних областей теорії коливань важливе значення мало дослідження хитавиці корабля, проведене А. Н, Криловим. В XX в. починає розроблятися нова область теорії коливань, так називана теорія нелінійних коливань, викликана до життя розвитком електротехніки, Дослідження парових машин привело до розробки основних початків термодинаміки - науки, що вивчає закони теплової рівноваги й перетворення теплоти в інші види енергії.

Одним з основоположників термодинаміки був французький учений Карно. У своєму єдиному добутку "Міркування про рушійну силу вогню й про машини, здатних розвивати цю силу", опублікованому в 1824 р., Карно розглядає питання про "одержання рухів з тепла".

Він указує, що корисна робота в парових машинах може бути отримана тільки при переході тепла від тіла більше нагрітого до тіла більше холодному. Навпаки, для того щоб передати тепло від холодного толу до більше нагрітого, необхідно затратити - роботу. Цю закономірність Карпо виявив, аналізуючи ідеальний круговий тепловий процес.

Правильно помітивши фізичні закономірності, що лежать в основі роботи теплових машин, Карно, однак, не переборов неправильних подань про природу теплоти, він розглядав теплоту як деяку невагому рідину (теплород). Відповідно до поглядів, що панували тоді, теплород не може не знищуватися, не виникати, а тільки переходити від одного тіла до іншого. Втім, в останні роки свого короткого життя Карно відмовився від теорії теплорода, визнавши взаємну превратимость теплоти й механічної роботи, і приблизно визначив механічний еквівалент теплоти.

Работы Карно сприяли встановленню принципу, що дозволив визначити найбільший можливий КПД теплової машини. Цей принцип привів надалі до відкриття другого початку термодинаміки, що в остаточному виді сформулював в 1850 р. німецький учений Р. Клаузиус (1822-1888). Сутність другого початку термодинаміки, по Клаувиусу, полягає в тім, що теплота не може сама по собі перейти від більше холодного тіла до більше теплого. Клаузиус уперше ввів поняття ентропії - одну з основних термодинамічних величин.

Найважливіше значення для розвитку техніки мало відкриття першого закону термодинаміки, відповідно до якого кількість теплоти, повідомлена матеріальній системі, дорівнює сумі приросту внутрішньої енергії системи й кількості зробленої його роботи. Цей початок торуй об динаміки був сформульовано як окремий випадок закону збереження й перетворення енергії.

Закон збереження й перетворення енергії, як показує історія розвитку науки, є одним з найбільш загальних, універсальних законів природознавства. Він був відкритий і сформульований у результаті досліджень і спостережень, зроблених у різних країнах і протягом тривалого часу. Виробнича практика, особливо в області теплотехніки, використання можливості перетворення механічної енергії в теплову й навпаки, а також успіхи в області вивчення електричних явищ сприяли нагромадженню необхідних відомостей для обґрунтування цього закону.

Ідея збереження матерії висловлювалася ще в стародавності Анаксагором, Емпедоклом, Демокритом, Епікуром і Лукрецієм. Пізніше, в XV-XVIII вв., Дж. Бруно, Г. Галилей, Ф. Бэкоп, П. Гассенди, Э. Мариотт, М. Морссни неодноразово повторювали це положення. В 1756 р. М.В. Ломоносов провів ряд досвідів, у яких уперше довів, що при хімічних реакціях речовина не губиться й не виникає й. ч нічого. Це з'явилося першим експериментальним підтвердженням закону збереження речовини. Цей закон французький хімік А. Лавуазьє став застосовувати в 1770 р.

Закон збереження й перетворення. енергії був сформульований видатним німецьким ученим Робертом Майером (1814-1878).

Цей закон в 1841 р. Майер уперше виклав у своїй праці "Про кількісне і якісне визначення сил"1, опублікованому тільки

1. Майер у своїх працях застосовував термін "сила" вкладаючи в нього зміст енергії. в 1881 р. Свої думки він розвив у роботі "Зауваження про сили неживої природи" (1842 р) і в праці "Органічний рух у його зв'язку з обміном речовин" (1845 р). Закон збереження й перетворення "сил" (енергії), по Майорі, полягає в тім, що рух, теплота, електрика, хімічні процеси й т.п. є якісно різними формами "сил", що перетворюються друг у друга при незмінних кількісних співвідношеннях. У своїх роботах Р. Майор установив поняття кількісного еквівалента "сил" і визначив механічний еквівалент тепла.

2.2. Електрика і магнетизм
До кінця XVIII ст. були вироблені перші уявлення про електрику і вивчені найважливіші явища електростатики. З початку XIX ст. і центрі вивчення стає електричний струм. Цьому сприяли відкриття гальванічних елементів, які виявили обширну область явищ, пов'язаних з постійним електричним струмом.

Новий період в розвитку учення об електрику починається з робіт італійського фізіолога Луїджі Гальвані (1737-1798), що опублікував в 1791 р. свій "Трактат про сили електрики при м'язовому русі", і італійського фізика і фізіолога Алессандро Вольта (1745-1827}. який в 1800 р. винайшов так званий вольтів стовп - перше джерело постійного струму, який широко використовувався дослідниками багатьох країн при вивченні електричних явищ.

Найбільший для свого часу вольтів стовп був створений в 1802 р. російським ученим В.В. Петровим (1761 - 1834). Цей стовп складався з 4200 мідних і цинкових кружечків і дозволяв отримати електрорушійну силу близько 1700 вольт. Наявність такого могутнього джерела струму високої напруги дозволила Петрову зробити цілий ряд відкриттів і спостережень.

У своїх роботах він показав можливість застосування електричної дуги для освітлення, плавки і зварки металів, а також відновлення металів з оксидів. Це було найбільшим відкриттям, яке після робіт ряду учених і винахідників широко почало застосовуватися в промисловому виробництві і в побуті.

В.В. Петрову належать відкриття залежності сили струму від площі поперечного перетину провідника, дослідження розряду у вакуумі і встановлення залежності електричних явищ від полярності і форми електродів, відстані між ними, а також від ступеня розрядки повітря.

У 1821 р. німецький фізик Т. Зєєбек (1770-1831) відкрив явище термоелектрики, назване їм термомагнетизмом, суть якого полягала в тому, що в ланцюзі, що складається з різнорідних металів, виникає електрорушійна сила, якщо температура місць з'єднань або спаїв цих металів різна. Мала величина отримуваних при цьому сил струму змусила зайнятися питанням про зв'язок між різними комбінаціями елементів в батареї і що виходять при; том силами струмів. Після ряду невдалих дослідів питання, був, па-кінець, вирішений німецьким фізиком Г.С. Омом (1787-1854), що встановив основний закон електричного ланцюга, що зв'язує опір ланцюгу, електрорушійну силу і силу струму. Цей закон був встановлений Омом експериментально і сформульований в 1826 р. в роботі "Визначення закону, проводять електрику".

С встановленням кількісного співвідношення між основними параметрами електричного ланцюга відкрилися широкі можливості для вивчення електричних явищ. Проте закон Ома довгий час не знаходив собі визнання. Я тільки після того, як росіяни учені Е. X. Ленд і Б.С. Якобн, німецькі учені До. Гаус, Г. Кирхгоф і деякі інші поклали цей закон в основу своїх досліджень, значення його стало незаперечно

У 1841 р. Джоуль встановив закон, що визначає кількість тепла, що виділяється в провіднику при проходженні через нього електричного струму. Незалежно від Джоуля в 1842 р. цей же закон відкрив і експериментально перевірив Е. X. Ленц. Закон Джоуля - Ленца придбав велике практичне значення, оскільки на нім заснований розрахунок електроосвітлювальних установок, всіх нагрівальних і опалювальних електроприладів, які почали широко застосовуватися з кінця XIX ст.

У 1820 р. данський учений X. Ерстед відкрив дію струму на магнітну стрілку. Французькі фізики Ж. Біо і Ф. Савар знайшли кількісний закон цієї дії. Закон взаємодії струмів був відкритий французьким фізиком А. Ампером, працями якого були закладені по якому метали основи сучасної електродинаміки. Відтворивши явища Ерстеда, Ампер запропонував своє "правило плавця" для визначення напряму відхилення стрілки струмом. Для пояснення магнітних властивостей речовин Ампер запропонував гіпотезу, згідно якої магніт складається з величезного числа елементарних магнітиків - кільцевих електричних струмів.

Таким чином, Ампер створив першу теорію магнетизму, в якій він зводить явища магнетизму до електрики.

У першій третині XIX ст. було зроблено дуже важливі відкриття, маєток вельми великі теоретичні і практичні наслідки і що знову поставили в центр уваги питання про зв'язок між зарядами і струмами тілах і одночасними змінами в навколишньому просторі, також пов'язали електричні явища з магнетизмом., Ці блискучі відкриття були зроблені англійським фізиком Михайлом Фарадеом (1791-1807). Керований ідеєю про єдність сил природи поставив собі завданням розкрити зв'язки між електрикою і магнетизмом, електрикою і хімічними процесами, магнетизмом світлом Вже в 1822 р. він робить в своєму лабораторному щоденнику замітку: "Перетворити магнетизм на електрику".29 серпня 1831 р. Фарадеом відкрив явище електромагнітній індукції. Це відкриття, що принесло Фарадею світову популярність, мав величезне наукове і практичне значення Подальший розвиток вчення про індукцію струмів отримало в роботах російського ученого Е.X. Ленца, який обгрунтував в так зване "правило Ленца".

Важливою заслугою Фарадея є встановлення ним в 18.33-основного кількісного закону електролізу - закону електронній еквівалентності. При цьому він висловив думку про атомну структуру електрики. У 1835-1838 рр. Фарадєї проводив дослідження діелектриків В 1830 р. він відкрив магнітне обертання плоскості поляризації, встановивши, таким чином, зв'язок між світлом і електромагнітними явищами. У тому ж році він відкрив і явище діамагнетизму. До 1851 р. Фарадей вивчає магнітні властивості різних речовин, а також працює над питаннями, що стосуються загальних властивостей магнітного поля. У 1851 р. він опублікував цікаву роботу: "Фізичний характер магнітних силових ліній".

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7