Механика жидкости и газа - Лойцянский Л.Г.
Скачать (прямая ссылка):
§ 4. Эпоха Эйлера и Бернулли. Гидроаэродинамика н XIX Bi
Фундаментальные открытия Галилея, Гюйгенса и Ньютона, приведшие к небывалому расцвету общей механики в конце XVII в., подготовили все предпосылки к мощному скачку в развитии механики жидкости и газа. Особенное значение имело установление Ньютоном основных законов и уравнений динамики. Отныне и гидродинамика начинает переходить от рассмотрения отдельных, подчас не связанных ЭПОХА ЭЙЛЕРЛ И БЕИШІЛИ. ДЬВЯШАДЦАІЬІЙ BLK
21
между собою, задач к систематическому изложению своих специфических законов и методов, что превращает ее в самостоятельный раздел механики.
Честь создания теоретической гидродинамики, как специальной науки с широкими задачами и строгими методами их разрешения, принадлежит Российской Академии наук в лице ее двух академиков — Леонарда Эйлера (1707—1783) и Даниила Бернулли (1700—1783). За краткостью очерка остановимся лишь на самых главных достижениях эгих двух основоположников механики жидкости.
В своем трактате „Общие принципы движения жидко-сгей" (1755) Эйлер первый вывел основную систему уравнений . движения идеальной жидкости, положив начало аналитической механике сплошной среды. Эйлеру гидродинамика обязана введением понятия давления и противопоставлением этого понятия ныо-тонианским „ударам" частиц жидкости о поверхность тела. Следует заметить, что и л настоящее время часто прихо-дигся встречаться с неправильными воззрениями на этот счет; стоит поэтому вспомнить слова Эйлера относительно того, что
жидкость „до достижения тела Леонард Эйлер
изменяет свое направление и (1707—1783)
скорость так, что, подходя
к телу, протекает мимо него вдоль его поверхности и не прилагает к телу никакой другой силы, кроме давления, соответствующего отдельным точкам соприкосновения" (курсив наш), Эйлеру принадлежит первый вывод уравнения сплошности жидкости (в частном случае Движения жидкости по трубе этот закон был дан задолго до Эйлера в 1628 г. Кастелли — учеником Галилея), своеобразная и ныне общепринятая формулировка теоремы об изменении количества движения применительно к жидким и газообразным средам, вывод знаменитого «турбинного уравнения", создание теории реактивного колеса Сегнера и мн. др. Велика роль Эйлера в продолжающейся дискуссии о происхождении сопротивления. Эйлер совершенно отчетливо показывает значение понятия давления и разъясняет парадокс Даламбера о равенстве нулю равнодействующей сил давления идеальной жидкости на плавно обтекаемое тело, подчеркивая отличие действительной жидкости 22
ВВЕДЕНИЕ
с внутренним трением в ней от идеальной. „Если некоторые люди увлекутся и будут думать, — говорит Эйлер, — что можно продвигать і ела через жидкость, не встречая сопротивления, так как сила, с которою жидкость действует на переднюю часть тела, будет уничтожа гься действием такой же силы на заднюю часть, что не имеет места при течении действительных жидкостей, то такой вывод будет неправилен" (курсив наш). В ряде своих работ Эйлер отмечает влияние трения в действительных жидкостях на создание сопротивления —взгляд, который лег в основу позднейших работ XIX в. и полностью оправдан современной механикой жидкости и газа.
Роль Эйлера как основоположника теоретической гидродинамики, предопределившего своими исследованиями развитие гидродинамики более чем на столетие вперед, в настоящее время общегіризнана. Можно с удовлетворением отметить, что этот мощный скачок, подготовленный накопленными теоретическими и экспериментальными достижениями ньютоновского и посленьютоновского периодов, был осуществлен выдающимся ученым, вся жизнь и научная деятельность которого была тесно связана с Российской Академией наук, ныне Академией наук СССР. Приехав в Россию в двадцатилетнем возрасте, швейцарец Эйлер отдал Петербургской Академии всю силу молодого таланта, способствуя гениальными исследованиями поднятию научного авторитета тогда еще молодой Академии своей второй родины. В мрачную эпоху „бироновщины", когда Академия засорилась чужестранными авантюристами и лжеучеными, с которыми смело боролся М. В. Ломоносов, Эйлер решил временно уехать из России. Однако Эйлер не порывает с Петербургом, печатает в академических изданиях свои фундаментальные сочинения по основам гидродинамики, по теории реактивного сегнерова колеса и др., помогает М. В. Ломоносову, другом и защитником которого он всегда был, бороться с иностранной кликой и, наконец, в 1761 г. возвращается в Петербург, где продолжает плодотворно работать до самой смерти1.
Забегая несколько вперед, отметим, что второй мощный скачок в развитии механики жидкости и газа, приведший к созданию теоретической аэродинамики, был столетие спустя произведен великими нашими соотечественниками Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным.
Рядом с Эйлером должно быть поставлено имя другого выдающегося мехчникі, петербургского академика Дчниилэ Бернулли, выходца из Голландии, сына знаменитого математика Иогання Бернулли.
Наибольшее значение для развития механики жидкости и газа имел замечательный трактат Бернулли „Гидродинамика" — „академический труд, выполненный автором во время работы в Петербурге", как
