1.4. МЕХАНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ


На первом месте среди создателей механики стоит Архимед. Он родился в 287 г. до н. э. в Сицилии, в городе Сиракузах. Образование получил в Александрии, научная переписка связывала его с Эратосфеном. В покровительстве Архимед не нуждался, он был родственником царя Гиерона. Когда римляне осадили Сиракузы, они столкнулись с дьявольской изобретательностью этого неординарного ума. Предоставим слово Плутарху.

«При двойной атаке римлян сиракузцы онемели, поражённые ужасом. Что они могли противопоставить таким силам, такой могущественной рати? Архимед пустил в ход свои машины. Сухопутная армия была поражена градом метательных снарядов и громадных камней, бросаемых с великою стремительностью. Ничто не могло противостать их удару, они всё низвергали пред собою и вносили смятение в ряды. Что касается флота – то вдруг с высоты стен брёвна опускались, вследствие своего веса и приданной скорости, на суда и топили их. То железные когти и клювы захватывали суда, подымали их на воздух носом вверх, кормою вниз, и потом погружали в воду. А то суда приводились во вращение и, кружась, попадали на подводные камни и утёсы у подножья стен. Большая часть находившихся на судах погибала под ударом. Всякую минуту видели какое-нибудь судно поднятым в воздухе над морем. Страшное зрелище! Судно поворачивается из стороны в сторону, люди валятся, как бы пускаемые из пращи. Опустошённое судно или разбивается о стены, или погружается в море, будучи выпушено машиною.

Марцелл придвинул на большом помосте машину, называвшуюся самбук, по сходству с музыкальным инструментом этого имени. Когда она приближалась к стене и была ещё довольно далеко, Архимед пустил в неё камень весом в десять талантов, затем другой, третий. Камни, как бурею несомые, попадали в машину, ударялись в помост и разбивали его. Марцелл, не зная, что делать, поспешил увести флот и дал приказ войску на суше отступить. Был собран совет; порешили, если будет можно, ночью подойти под самые стены. Машины Архимеда с их огромною силою будут – думали – бросать снаряды так, что они пролетят над головами осаждающих, не попадая в них. Но Архимед давно заготовил приспособления на этот случай. Он расположил и такие машины, которых действие сопряжено было с расстоянием и которые почти без перерыва выбрасывали короткие копья. В стенах сделаны были многие дыры, чрез которые действовали на близком расстоянии скорпионы, невидимые неприятелем.

Достигнув стен, римляне воображали себя в безопасности, но они были под ударами. Камни падали на них сверху, стены – отовсюду пускали в них копья. Они было удалились, но машины слали новые метательные снаряды и поражали отступающих. Много погибло, суда сталкивались между собою, и осаждаемым причинить какой-либо вред было нельзя. Большая часть машин Архимеда была за стенами. Невидимая рука бросала тысячи зол в римлян: они боролись с богами. Сам Марцелл ускользнул от опасности. Подсмеиваясь над своими инженерами, он говорил: «Не перестать ли нам воевать с этим геометром Бриарием, который принимает корабли наши за ковши для черпания воды, разбивает самбук и превосходит сторуких мифологических великанов, бросая столько копий за раз». Действительно, население Сиракуз было телом, а Архимед – душою, проводившей все машины в движение. Все другие орудия бездействовали: только его употреблялись и для нападения, и для защиты. Под конец страх римлян сделался так велик, что как только увидят конец верёвки, бревно над стенами, обращаются в бегство, крича: «ещё машина Архимеда против нас!»


Циклопические пирамиды Египта свидетельствуют о знакомстве населявших его народов с клином и рычагом. Изображения чашечных весов и колодезного «журавля» (шадуф) встречаются в египетских папирусах [4]. Склонных к математическим изыскам александрийцев грубый рычаг мог заинтересовать законом пропорций, позволяющим дополнить популярные со времен Пифагора исследования рационального и иррационального наглядными механическими иллюстрациями. К теме рычага обращался не только прославленный купанием в ванне и битвами Архимед, но также астроном и геометр Евдокс. Позднее Папп Александриец (годы деятельности 305–284) подведет итог изучению свойств статических машин, указывая, что все сводится к пяти простым приспособлениям: ось с колесом (ворот), рычаг, полиспаст, клин и бесконечный винт, см. рис. 1.1.

Рис. 1.1. Бесконечный винтРис. 1.2. Поющая птичка и сова


Водные процедуры Архимеда имели далеко идущие последствия. Сын брадобрея, искусный изобретатель Ктезибий, жил во II веке до н. э.. Он изготовил водяные часы с указателем, водяной орган, а также пожарную машину. Его ученик, Герон Александрийский, построил реактивную паровую «мельницу». Исследуя сифоны, он набрел на идею водного компаратора. Устройство прибора изображено на рис. 1.2., передающем детали игрушки «поющая птичка». Сифон представляет собой трубку, которая вставлена в дно кастрюльки. На трубку надета перевернутая пробирка.

Кастрюлька медленно заполняется водой через воронку. Когда вода в пробирке достигает края трубки, возникает коленный ствол, каким часто пользуются шоферы. Кастрюлька опоражнивается. Приводимая механизмом в действие птичка свистит, когда сова на нее не смотрит.

Rambler's Top100