Техника - молодёжи 1963-08, страница 20

Наше время — это время непрестанного рождения новых научно-технических идей. Даже отрасли науки, давно устоявшиеся, ставшие классическими, не составляют исключения. Однако в случае с машиной Дина этого не произошло. Но это не значит, что в механику Ньютона нельзя внести ничего нового... И хотя знакомство с ошибками и за луждениями очень поучительно, читателям журнала, вероятно, намного интереснее будет познакомиться с современными исследо: аниямк по механике Ньютона.

Сегодня мы выполняем это обещание, данное в № 3 журнала. В начале года председатель Комитета по делам изобретений и открытий Ю. Е. Максарев вручил Евгению Все олодо >ичу Александрову. диплом на крупное открытие в области механики. В чем его суть7 Об этом рассиазывает в своей статье автор работы.

ВОПРЕКИ УЧЕБНИКАМ

Е. АЛЕКСАНДРО кандидат технических наук, заведующий лабораторией удара и вибрации Института горного дел| им. А, Скочинского

Эти стержни различных длин, форм и материалов применялись в опытах по изучению удара. На переднем плане — стальные стержни кратной длины, сзади — стержни из дюралюминия, дерева, стали, эбонита, плексигласа и стальные шары.

Исаак Ньютон, гениальнейший ученый, был настолько проницателен, что через триста лет открытые и сформулированные им законы остаю ся верными и в большинстве случаев основополагающими. Бесконечное многообразие природы в принципе исключает окончательные и абсолютные решения любой проблемы естественных наук. Никакое явление природы ие может считаться окончательно изученным, ио в каждом отдельном случае существует разумный предел, когда дальней ие уточнения не оправданы.

Ньютон блестяще сформулировал законы, проявления кот орых наблюдал в объективном мире. Эти законы действуют разумеется, в определенных границах, и в них, безусловно, останутся справедливыми.

Открытия ие делаются, как говорится, на «пустом месте». Чтобы подняться на более высокую ступень лестницы познания, необходимо пройти все те ступени, которые к ней ведут.

Эту статью я написал, потому что по

лучаю много писем, по существу, с одним и тем же вопросом: в чем состоят поправки, сделанные мной к законам Н гона' Я уже говорил о том, насколько незыблемыми считаю законы Ньютона, а рассказ о работе по изучению явления удара еще раз подтвердит эту мысль и покажет, почему слишком впечатлительные натуры сделали столь неправильный вывод.

Ньютои специально теорией удара не занимался. Больше других изучал явление удара одни из его современников, голландский ученый Христиан Гюйгенс (см. статью «По страницам старинных трактатов» в предыдущем номере журнала «Техника — молодежи»). Ньют н же ввел понятие коэффициента восстановления скорости.

Смысл этой величины легко представить на простом примере. Если стержень, шар или другое тело, которое назовем ударником, падает на какую-либо жесткую подставку, то оно подскакивает на высоту ие большую той, с которой упало. Отношение скорости тела непосредс гвенно после удара к его скорости непосредственно перед ударом и будет коэффициентом восстановления скорости. Эту величину обычно обозначают буквой Е. При расчетах всех

НЬЮТОН О ЯВЛЕНИИ УДАРА

,,По теории Врена и Гюйгенса, тела абсолютно твердые отскакивают одно от другого со скоростью, ра юю скорости встречи. Точнее, это следовало бы сказать о телах вполне упругих. В телах ие вполне упругих скорость расхождения должна быть уменьшаема соответс венно степени упругости. Эта степень упругости (если только тела при ударе не повреждаются или не претерпевают удлинений как бы от ударов молотом) вполне определенная и (как мне кажется) производит то, что тела расходятся с такою относительною скоростью, которая составляет постоянную долю относительно скорости их встречи. Так, я производил следующк опыты над мячами, плотно смотанными из шерсти и сильно затем обжатыми. Прежде всего, пусткв маятники и определив отражение, я определял степень упругости, затем по найденной упругости я рассчитывал отражение для других случаев ударов, и оно согласов ллось с опытом: мячи всегда отскакивали друг от друга с относительною скоростью, составлявшей 5

от скоростк их встречи — или около того. Почти с такою же скоростью отсна-9

кивали стальные шары, пробковые — с несколько меньшей, для стеклянных это

15

отношение было близко к'

16"

Таким образом, третий закон по отношению

и удару и отражению подтверждается теорией, вполне согласующейся с опытом .

Исаак НЬЮТОН, Математические начала натуральной философии. Раздел «Аксиомы или закон i движения».

процессов, связанных с ударом, она является основной.

Если скорость восстанавливается после удара полностью (Е — 1), то, следуя Ньютону, удар называют вполне упругим, если частично (1>Е>0) — не вполне упругим, а если происходит полная потеря скорости (Е = 0) — вполне неупругим¹. В том случае, когда движутся оба соударяющихся тела, коэффициентом восстановления будет отношение их относительных скоростей.

Ньютон полагал, что коэффициент Е зависит только от материала соударяющихся тел, и экспериментально определил, например, для пары стекло—стекло

15

его значение: ——, а для пары сталь —

16

5

сталь Интересно отметить и такое

обстоятельство Ньютон считал все твердые тела абсолютно жесткими, ибо признавал мгновенность распространения в них сил и напряжений. И лишь в случае оценки коэффициента восстановче-ния допускал наличие упругих и пластических свойств, несовместимых с понятием абсолютно жесткого тела. Таким образом, великий ученый в этом частном случае пошел на компромисс

Впоследствии многие поколения исследователей устанавливали значения этого коэффициента для различных материалов. В современных учебниках для вузов и техникумов и в многочисленных справочниках приводятся таблицы коэффициента восстановления для стали, дерева, слоновой кости, стекла и т. д., причем всюду подчеркивается, что этот коэффициент от характеристик самих соударяющихся тел — их формы, размеров, скорости — ие зависит.

Но вот что странно; табличные значения для такого распространенного в машиностроении материала, как сталь, разнятся иа недопустимую величину. Так, например, в справочниках, в подавляющем большинстве учебников находим, что Е = 0,55, но начиная от Герца некоторые исследователи считают, что для каленой стали Е — 0,996, то есть практически 1.

Поэтому лаборатория, в которой я ра

16