Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
| Ця стаття потребує додаткових для поліпшення її . (жовтень 2021) |
Історія гідромеханіки — послідовність подій пов'язаних із вивченням руху та рівноваги рідин і сил, під дією яких рухаються ці рідини.
Древні цивілізації
Деякі знання про рух рідин існували ще у древніх цивілізаціях. Про це свідчать застосування човнів, стріл, списів, проведення зрошення полів, водопостачання. Так на думку філософа і соціолога Адама Фергюсона найдавніша цивілізація шумерів (IV—III тисячоліття до н. е.) застосовувала зрошувальні канали, які сприяли своєчасному транспортуванню води до засіяних полів, осушувальні канали, дамби і греблі допомагали уникнути затоплення посівів при розливі Євфрату.
Античний період
Історія гідромеханіки розпочалася за часів стародавніх греків. Архімед близько 250 р. до н. е. у своїй роботі «Про плавучі тіла» виклав основні принципи гідромеханіки. Він обґрунтував закон плавучості, відомий як Принцип Архімеда: « Тіло, занурене у рідину, відчуває плавучу силу, рівну вазі рідини, яку вона витісняє.» Архімед також описав умови при яких тіло плаває, тоне чи спливає на поверхню. На принципі Архімеда були засновані прилади для вимірювання щільності рідин — ареометри, розрахували сумарні сили і моменти, що виникають при дії гідростатичного тиску на греблі, стінки каналів і шлюзів, підводних споруд і апаратів, ємностей із рідиною.
Перші спроби побудувати гідравлічні машини зроблено в грецькій школі в Олександрії під керівництвом Птоломея. Ймовірно, що напірний насос, сифон та фонтан стиснення були винайдені Героєм і Ктезібієм, оскільки єгипетське колесо або Норія, була вже звичною на той час.
Перші дослідження руху рідин запровадив Секст Юлій Фронтін, інспектор громадських фонтанів у Римі за часів правління Нерви та Траяна. Він встановив:
- потік води з отвору залежить від величини самого отвору і від висоти води у водоймі;
- труба, яка використовується для відводу частини води з водопроводу, повинна мати нахилене положення до початкового напрямку течії.
Середні віки
Ісламські вчені Абу Райхан Біруні (973—1048)та (1115—1130), першими застосували експериментальні наукові методи до механіки рідини. Біруні дослідив статику рідин і виявив, що існує зв'язок між питомою вагою об'єкта та об'ємом води, яку він витісняє. Під час експериментів він встановив співвідношення між вагою речовин в повітрі та вагою витісненої води.
Гідростатична рівновагу описана у «Книзі балансу мудрості» Аль-Хазіні 1121 року. Брати Бану Муса описали і запровадили такі автоматичні засоби управління в механіці рідини:
- двоступеневий контроль рівня рідини,
- контролер зворотного зв'язку для рідин,
- конічні клапани в проточних системах,
- пробковий клапан,
- поплавковий клапан,
- систему захисту від відмов,
- двоконцентричний сифон,
- лійка із загнутим кінцем для заливання рідин та інші.
У книзі про знання винахідливих механічних пристроїв (1206 р.) описано багато гідравлічних машин: клапанні насоси, водопідіймальні машини, водяні годинники, фонтани.
XVII століття
У 1628 р. Кастеллі у своїй роботі « Три міри проточної води» пояснив кілька явищ руху рідин у річках та каналах.
В 1643 р. Торрічеллі, зауважив, що вода підіймається майже на однакову висоту з резервуаром, з якого вона постачалася, допустив, що вона повинна рухатися з такою ж швидкістю, як ніби вона впала під дією сили тяжіння. Він довів теорему, про пропорційність швидкості витікання квадратному кореню з відстані від отвору до поверхні рідини. Це було підтверджено експериментами Раффаелло Магьотті (1648 р.).
Блез Паскаль в трактаті про рівновагу рідин продемонстрував, і в достатній мірі підтвердив експерементально, закони рівноваги рідини . Робота була опублікова в 1663 році вже після смерті вченого. Блез Паскаль також описав принцип дії гідравлічного пресу.
Обгрунтував теорему Торрічеллі Едме Маріотт (1620—1684) в Трактаті про рух води(1686 р.), оснований на великій кількості добре проведених експериментів з руху рідин. Він пояснив, що середня швидкість течії може бути зменшена бо залежить від ефектів тертя і тому є значно меншою, ніж обчислена з теорії.
Ісаак Ньютон пролив багато світла на кілька галузей гідромеханіки. Він пояснював вплив тертя та в'язкості на зменшення швидкості проточної води: швидкість будь-якого шару вихору є середнім арифметичним між швидкостями шарів, які покривають його; і з цього очевидно випливає, що швидкість нитки води, що рухається в трубі, є середнім арифметичним між швидкостями ниток, що її оточують. Скориставшись цими результатами, французький інженер Анрі Піто згодом показав, що зменшення швидкості, що виникають внаслідок тертя, обернені діаметрам труб, в яких рухається рідина. Ньютон також був першим, хто дослідив складний рух хвиль.
XVIII століття
У 1738 р. Даніель Бернуллі опублікував свою теорію «Гідродинаміка або сили та рухи рідини». Він припустив, що поверхня рідини, в посудині, що спорожняється отвором, залишається завжди горизонтальною і якщо масу рідини розділити на нескінченну кількість горизонтальних шарів однієї і тієї ж маси, то ці шари залишаться суміжними один з одним і що всі їх точки опускаються вертикально зі швидкостями, обернено пропорційними їх ширині, або горизонтальній ділянці водойми. Але ця теорія не мала експериментального підтвердження.
Теорії Даніеля Бернуллі протистояв Жан ле Рон д'Аламбер, який звів закони руху тіл до закону їх рівноваги і довів до досконалості в його математичній математиці «Opuscules»(1752 р.), що дало змогу Леонарду Ейлеру представити теорію рідин у формулах.
Одним з найуспішніших вчених у науці гідродинаміки в цей період був (1734—1809). Дюбуа вважав, що якби вода була ідеальною рідиною і канали, по яких вона текла нескінченно плавно, її рух постійно б прискорювався, як рух тіл, що спускаються на похилій площині. Але оскільки рух річок постійно не прискорюється і незабаром досягає стану рівномірності, очевидно, що в'язкість води та тертя русла, по якому вона рухається, повинні дорівнювати прискорювальній силі.
XIX століття
У 1858 р. Герман фон Гельмгольц опублікував свою основну роботу «Über Integrale der hydrodynamischen Gleichungen, welche den Wirbelbewegungen entsprechen» у якій встановив свої три «закони вихрового руху» Ця робота встановила значення завихреності для механіки рідини та науки в цілому.
Протягом майже століття вихрова динаміка дозрівала як підтема механіки рідини. Це питання вивчали Горацій Лемб, Г. Пуанкаре, Х. Віллат, С. Трусделл. Теорія проточної води була обґрунтована в дослідженнях Гаспара Ріше де Проні (1755—1839). Йому вдалося скласти загальні формули, які дали вираз для швидкості потоку води. В збірнику гідравліки «Handbuch der Mechanik und der Hydraulik»(1801 р.) Дж. Е. Ейтельвейн теоретично показав, що водне колесо матиме максимальний ефект, якщо його окружність рухатиметься з половиною швидкості потоку.
Ґрунтовне дослідження потоку води в трубах і каналах було проведене Генрі Г. П. Дарсі (1803—1858) і продовжене Базіном. Вимірюванням стоку в річках займалися Андреас Рудольф Гарлахер на Міссісіпі, Ендрю Аткінсон Хамфріс, Генрі Ларком Еббот, Роберт Гордон на річці Іраваді, Аллена Дж. К. Каннінгама на каналі Ганг.
XX століття
Вихрова динаміка — динаміки рідин, що привертає увагу вчених на великих наукових конференціях, семінарах та симпозіумах, які зосереджені на цій темі. Теорія вихрових атомів Вільяма Томсона, хоч і виявилася неправильною, але задала імпульс розвитку теорії простих вузлів П. Г. Тейтом, які сьогодні вважаються новаторськими зусиллями в теорії графів, топології та теорії вузлів та передувала появі квантової теорії.
На початок XXI століття гідродинаміка вивчає вихрові течії, теорії поверхневих і внутрішніх хвиль, теорію плоских, осесиметричних і гвинтових течій, теорію обтікання тіл зі зривом струменів, теорію повільних течій в'язких рідин і течій в трубах різного профілю, теорію змащення. Досліджено стійкість ламінарного режиму течії в'язкої рідини і його перехід в турбулентний режим. Розвинуто теорію тепло- і масопереносу в рідині, що рухається, теорія фільтрації рідин. Вирішуються задачі руху плазми.
Література
- Большая российская энциклопедия : [в 36 т.] / председ. ред. кол. Ю. С. Осипов, отв. ред. С. Л. Кравец. — М. : Науч. изд-во «БРЭ», 2004—2017. (рос.)
- Физическая энциклопедия: гл.ред. А. М. Прохоров.
Посилання
- http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0769.html [ 23 жовтня 2020 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cya stattya potrebuye dodatkovih posilan na dzherela dlya polipshennya yiyi perevirnosti Bud laska dopomozhit udoskonaliti cyu stattyu dodavshi posilannya na nadijni avtoritetni dzherela Zvernitsya na storinku obgovorennya za poyasnennyami ta dopomozhit vipraviti nedoliki Material bez dzherel mozhe buti piddano sumnivu ta vilucheno zhovten 2021 Istoriya gidromehaniki poslidovnist podij pov yazanih iz vivchennyam ruhu ta rivnovagi ridin i sil pid diyeyu yakih ruhayutsya ci ridini Drevni civilizaciyiDeyaki znannya pro ruh ridin isnuvali she u drevnih civilizaciyah Pro ce svidchat zastosuvannya chovniv stril spisiv provedennya zroshennya poliv vodopostachannya Tak na dumku filosofa i sociologa Adama Fergyusona najdavnisha civilizaciya shumeriv IV III tisyacholittya do n e zastosovuvala zroshuvalni kanali yaki spriyali svoyechasnomu transportuvannyu vodi do zasiyanih poliv osushuvalni kanali dambi i grebli dopomagali uniknuti zatoplennya posiviv pri rozlivi Yevfratu Antichnij periodIstoriya gidromehaniki rozpochalasya za chasiv starodavnih grekiv Arhimed blizko 250 r do n e u svoyij roboti Pro plavuchi tila viklav osnovni principi gidromehaniki Vin obgruntuvav zakon plavuchosti vidomij yak Princip Arhimeda Tilo zanurene u ridinu vidchuvaye plavuchu silu rivnu vazi ridini yaku vona vitisnyaye Arhimed takozh opisav umovi pri yakih tilo plavaye tone chi splivaye na poverhnyu Na principi Arhimeda buli zasnovani priladi dlya vimiryuvannya shilnosti ridin areometri rozrahuvali sumarni sili i momenti sho vinikayut pri diyi gidrostatichnogo tisku na grebli stinki kanaliv i shlyuziv pidvodnih sporud i aparativ yemnostej iz ridinoyu Pershi sprobi pobuduvati gidravlichni mashini zrobleno v greckij shkoli v Oleksandriyi pid kerivnictvom Ptolomeya Jmovirno sho napirnij nasos sifon ta fontan stisnennya buli vinajdeni Geroyem i Ktezibiyem oskilki yegipetske koleso abo Noriya bula vzhe zvichnoyu na toj chas Pershi doslidzhennya ruhu ridin zaprovadiv Sekst Yulij Frontin inspektor gromadskih fontaniv u Rimi za chasiv pravlinnya Nervi ta Trayana Vin vstanoviv potik vodi z otvoru zalezhit vid velichini samogo otvoru i vid visoti vodi u vodojmi truba yaka vikoristovuyetsya dlya vidvodu chastini vodi z vodoprovodu povinna mati nahilene polozhennya do pochatkovogo napryamku techiyi Seredni vikiIslamski vcheni Abu Rajhan Biruni 973 1048 ta 1115 1130 pershimi zastosuvali eksperimentalni naukovi metodi do mehaniki ridini Biruni doslidiv statiku ridin i viyaviv sho isnuye zv yazok mizh pitomoyu vagoyu ob yekta ta ob yemom vodi yaku vin vitisnyaye Pid chas eksperimentiv vin vstanoviv spivvidnoshennya mizh vagoyu rechovin v povitri ta vagoyu vitisnenoyi vodi Gidrostatichna rivnovagu opisana u Knizi balansu mudrosti Al Hazini 1121 roku Brati Banu Musa opisali i zaprovadili taki avtomatichni zasobi upravlinnya v mehanici ridini dvostupenevij kontrol rivnya ridini kontroler zvorotnogo zv yazku dlya ridin konichni klapani v protochnih sistemah probkovij klapan poplavkovij klapan sistemu zahistu vid vidmov dvokoncentrichnij sifon lijka iz zagnutim kincem dlya zalivannya ridin ta inshi U knizi pro znannya vinahidlivih mehanichnih pristroyiv 1206 r opisano bagato gidravlichnih mashin klapanni nasosi vodopidijmalni mashini vodyani godinniki fontani XVII stolittyaU 1628 r Kastelli u svoyij roboti Tri miri protochnoyi vodi poyasniv kilka yavish ruhu ridin u richkah ta kanalah V 1643 r Torrichelli zauvazhiv sho voda pidijmayetsya majzhe na odnakovu visotu z rezervuarom z yakogo vona postachalasya dopustiv sho vona povinna ruhatisya z takoyu zh shvidkistyu yak nibi vona vpala pid diyeyu sili tyazhinnya Vin doviv teoremu pro proporcijnist shvidkosti vitikannya kvadratnomu korenyu z vidstani vid otvoru do poverhni ridini Ce bulo pidtverdzheno eksperimentami Raffaello Magotti 1648 r Blez Paskal v traktati pro rivnovagu ridin prodemonstruvav i v dostatnij miri pidtverdiv eksperementalno zakoni rivnovagi ridini Robota bula opublikova v 1663 roci vzhe pislya smerti vchenogo Blez Paskal takozh opisav princip diyi gidravlichnogo presu Obgruntuvav teoremu Torrichelli Edme Mariott 1620 1684 v Traktati pro ruh vodi 1686 r osnovanij na velikij kilkosti dobre provedenih eksperimentiv z ruhu ridin Vin poyasniv sho serednya shvidkist techiyi mozhe buti zmenshena bo zalezhit vid efektiv tertya i tomu ye znachno menshoyu nizh obchislena z teoriyi Isaak Nyuton proliv bagato svitla na kilka galuzej gidromehaniki Vin poyasnyuvav vpliv tertya ta v yazkosti na zmenshennya shvidkosti protochnoyi vodi shvidkist bud yakogo sharu vihoru ye serednim arifmetichnim mizh shvidkostyami shariv yaki pokrivayut jogo i z cogo ochevidno viplivaye sho shvidkist nitki vodi sho ruhayetsya v trubi ye serednim arifmetichnim mizh shvidkostyami nitok sho yiyi otochuyut Skoristavshis cimi rezultatami francuzkij inzhener Anri Pito zgodom pokazav sho zmenshennya shvidkosti sho vinikayut vnaslidok tertya oberneni diametram trub v yakih ruhayetsya ridina Nyuton takozh buv pershim hto doslidiv skladnij ruh hvil XVIII stolittyaU 1738 r Daniel Bernulli opublikuvav svoyu teoriyu Gidrodinamika abo sili ta ruhi ridini Vin pripustiv sho poverhnya ridini v posudini sho sporozhnyayetsya otvorom zalishayetsya zavzhdi gorizontalnoyu i yaksho masu ridini rozdiliti na neskinchennu kilkist gorizontalnih shariv odniyeyi i tiyeyi zh masi to ci shari zalishatsya sumizhnimi odin z odnim i sho vsi yih tochki opuskayutsya vertikalno zi shvidkostyami oberneno proporcijnimi yih shirini abo gorizontalnij dilyanci vodojmi Ale cya teoriya ne mala eksperimentalnogo pidtverdzhennya Teoriyi Danielya Bernulli protistoyav Zhan le Ron d Alamber yakij zviv zakoni ruhu til do zakonu yih rivnovagi i doviv do doskonalosti v jogo matematichnij matematici Opuscules 1752 r sho dalo zmogu Leonardu Ejleru predstaviti teoriyu ridin u formulah Odnim z najuspishnishih vchenih u nauci gidrodinamiki v cej period buv 1734 1809 Dyubua vvazhav sho yakbi voda bula idealnoyu ridinoyu i kanali po yakih vona tekla neskinchenno plavno yiyi ruh postijno b priskoryuvavsya yak ruh til sho spuskayutsya na pohilij ploshini Ale oskilki ruh richok postijno ne priskoryuyetsya i nezabarom dosyagaye stanu rivnomirnosti ochevidno sho v yazkist vodi ta tertya rusla po yakomu vona ruhayetsya povinni dorivnyuvati priskoryuvalnij sili XIX stolittyaU 1858 r German fon Gelmgolc opublikuvav svoyu osnovnu robotu Uber Integrale der hydrodynamischen Gleichungen welche den Wirbelbewegungen entsprechen u yakij vstanoviv svoyi tri zakoni vihrovogo ruhu Cya robota vstanovila znachennya zavihrenosti dlya mehaniki ridini ta nauki v cilomu Protyagom majzhe stolittya vihrova dinamika dozrivala yak pidtema mehaniki ridini Ce pitannya vivchali Goracij Lemb G Puankare H Villat S Trusdell Teoriya protochnoyi vodi bula obgruntovana v doslidzhennyah Gaspara Rishe de Proni 1755 1839 Jomu vdalosya sklasti zagalni formuli yaki dali viraz dlya shvidkosti potoku vodi V zbirniku gidravliki Handbuch der Mechanik und der Hydraulik 1801 r Dzh E Ejtelvejn teoretichno pokazav sho vodne koleso matime maksimalnij efekt yaksho jogo okruzhnist ruhatimetsya z polovinoyu shvidkosti potoku Gruntovne doslidzhennya potoku vodi v trubah i kanalah bulo provedene Genri G P Darsi 1803 1858 i prodovzhene Bazinom Vimiryuvannyam stoku v richkah zajmalisya Andreas Rudolf Garlaher na Missisipi Endryu Atkinson Hamfris Genri Larkom Ebbot Robert Gordon na richci Iravadi Allena Dzh K Kanningama na kanali Gang XX stolittyaVihrova dinamika dinamiki ridin sho privertaye uvagu vchenih na velikih naukovih konferenciyah seminarah ta simpoziumah yaki zoseredzheni na cij temi Teoriya vihrovih atomiv Vilyama Tomsona hoch i viyavilasya nepravilnoyu ale zadala impuls rozvitku teoriyi prostih vuzliv P G Tejtom yaki sogodni vvazhayutsya novatorskimi zusillyami v teoriyi grafiv topologiyi ta teoriyi vuzliv ta pereduvala poyavi kvantovoyi teoriyi Na pochatok XXI stolittya gidrodinamika vivchaye vihrovi techiyi teoriyi poverhnevih i vnutrishnih hvil teoriyu ploskih osesimetrichnih i gvintovih techij teoriyu obtikannya til zi zrivom strumeniv teoriyu povilnih techij v yazkih ridin i techij v trubah riznogo profilyu teoriyu zmashennya Doslidzheno stijkist laminarnogo rezhimu techiyi v yazkoyi ridini i jogo perehid v turbulentnij rezhim Rozvinuto teoriyu teplo i masoperenosu v ridini sho ruhayetsya teoriya filtraciyi ridin Virishuyutsya zadachi ruhu plazmi LiteraturaBolshaya rossijskaya enciklopediya v 36 t predsed red kol Yu S Osipov otv red S L Kravec M Nauch izd vo BRE 2004 2017 ros Fizicheskaya enciklopediya gl red A M Prohorov Posilannyahttp www femto com ua articles part 1 0769 html 23 zhovtnya 2020 u Wayback Machine