Механика Леонардо да Винчи



Рис.1.25. Леонардо да Винчи
Одной из самых ярких звёзд на научном небосклоне Эпохи Возрождения был Леонардо да Винчи, универсальный гений которого прославил его в веках как великого механика, военного инженера, художника, скульптора и изобретателя.
Он был незаконнорожденным сыном красавицы крестьянки Катарины и преуспевающего флорентийского нотариуса Пьедро да Винчи. Появившись на этот свет 15 апреля 1452 г., вскорости лишился матери и был взят на воспитание в семью отца, где в период детства и юности сменилось три мачехи, две из которых были практически одногодками Леонардо.
Юные матроны хорошо относились к Леонардо и всячески потакали его увлечениям. Когда будущему гению исполнилось 14 лет его, как это было принято в приличных семьях, отдали в ученики талантливому тасканскому живописцу и скульптору Вероккио.
Выбора не было, ранее увлечение Леонардо живописью и несомненные успехи определили судьбу. В некоторых из многочисленных биографий описывают случай, когда совсем юный художник, собрав в коробке несколько жуков, стрекоз, ящериц, жаб и прочих черепахоподобных, изобразил на холсте некое фантастическое чудовище. Когда отец вошёл в комнату сына и в свете заходящего солнца увидел картину, он пришёл в ужас и закрыл дверь, потребовав убрать этот шедевр.
В 20 лет, т.е. всего через 6 лет после начала обучения он был провозглашён мастером и с этого времени стал самостоятельно зарабатывать на жизнь. Живопись и скульптура часто небыли востребованы обществом.
Европа в средние века, впрочем, как и всегда, находилась в состоянии перманентной войны. Сильным мира не требовалась красота, им нужны были средства уничтожения. Леонардо да Винчи становится одним из популярных в Европе военных инженеров-механиков.
Приведём письмо Леонардо да Винчи герцогу Милана Лодовико Моро, где он предлагает свои услуги, в основном, в качестве военного инженера:
«1. Я знаю способ делать чрезвычайно лёгкие, выносливые, прочные и лёгко переносимые мосты, пригодные для преследования врагов и для бегства от них, и другие безопасные и предохранённые от огня и боя, легко подымаемые и опускаемые; знаю также способы сжигать и разрушать мосты противника;
  1. Я знаю способ, как во время осады какого-нибудь места спустить воду из рвов и как сделать множество мостов, кошек и лестниц и других приспособлений, нужных в таких предприятиях;
  2. Также, если благодаря высоте стен, или укреплённости места, или его положения при осаде его невозможно будет пользоваться бомбардами, я знаю способ разрушить всякую цитадель, или другого рода крепость, если только она не построена на скале, и т.д.
  3. Кроме того, я знаю системы удобнейших и лёгких в перевозке на новое место бомбард (рис. 1.26), умею метать ими камни наподобие бури и их дымом нагонять великий ужас на врага с большим для него уроном и смятением и т.п.;


Рис.1.26. Проект бомбарды
  1. Также я знаю способы прокапывать тайные изогнутые ходы без всякого шума, даже если бы при-

шлось проходить под рвами или какой-нибудь рекой;
  1. Также я могу сделать закрытые, совершенно неуязвимые повозки, которые со своей артиллерией, ворвавшись в ряды врагов, вызовут поражение силы любой величины. За ними может следовать пехота совершенно безопасно и без затруднения.
  2. Также, если потребуется я смогу сделать бомбарды, мортиры и огнемёты целесообразной формы, не похожей на обычные;


Рис.1.27. Проект самострела
  1. Где нельзя применять бомбарды, я сконструирую катапульты, манганты, стреломёты и другие орудия удивительного действия и не похожие на обычные (рис. 1.27). И вообще в соответствии с каждым данным случаем могу сконструировать бесконечное множество разных приспособлений для нападения и защиты;
  2. И если случится быть на море, я знаю множество систем приспособлений для нападения на суда и

для защиты судов, которые не будут повреждены выстрелами бомбард любой величины, и пороха, и дыма;
  1. В мирное время я надеюсь выдержать сравнение со всяким в архитектуре, в постройке зданий, как общественных, так и частных, и в проведении воды из одного места в другое;
  2. Также я берусь в скульптуре - в мраморе, бронзе или глине, также как и в живописи, выполнить всё, что можно не хуже всякого, желающего померяться со мной;
  3. Можно будет также выполнить бронзового коня, что принесёт бессмертную славу и вечный почёт счастливой памяти синьора Вашего отца и славного рода Сфорца.
  4. И если какая-нибудь из вышеизложенных вещей покажется кому-нибудь невозможной и неисполнимой, я готов её показать на опыте в вашем парке или в любом другом месте по выбору Вашей светлости, которой я всеподданнейшим образом себя препоручаю, и т.д.».

Из текста письма следует, что этот совсем молодой человек, Леонардо да Винчи, имел невероятно разносторонние дарования. Природа, как бы опомнившись от средневековой дрёмы, подарила миру такую звезду, каких ещё не встречалось на небосклоне человеческого творчества.
Леонардо живописец (рис. 1.28), Леонардо скульптор - хорошо был известен
во все времена, потому что его творения были лучшими украшениями самых известных коллекций мира, а вот научная и техническая сторона его многогранного таланта стала известна относительно недавно.


Рис. 1.28. Мадонна Литта
Среди почитателей его художественных талантов найдётся совсем незначительное число знатоков, которые, хотя бы в общих чертах могли охарактеризовать научно-техническое наследие Леонардо да Винчи.
Судя по оставленным о нём записям, Леонардо да Винчи был хорошо сложён, с типично античными чертами лица, он был участником турниров и состязаний.
Будучи натурой страстной, он прекрасно плавал, виртуозно фехтовал, был отменным наездником, обожал шутливый стиль изложения своих мыслей в светских беседах, обладал не дюжинным талантом рассказчика, был галантным кавалером, любил танцы и музыку, писал совсем недурные стихи и музыку.
В области естественных наук Леонардо можно с уверенностью назвать математиком, механиком, астрономом, геологом, ботаником, биологом, анатомом, военным инженером, философом-материалистом, гидромехаником и аэромехаником.
Судьба Леонардо-учёного менее успешна, чем Леонардо-художника, научное наследие было востребовано людьми спустя много лет после смерти в 1519 г. В XVII в. с.л. следы его могилы с лаконичной записью LEONARDUS VINCIUS, были почти случайно обнаружены искусствоведом Арсеном Гуссе.


Научное наследие Леонардо да Винчи было сосредоточено, в основном, в большом числе тетрадей и записных книжек, содержащих огромное число фрагментарных заметок, часто носящих конспективную форму. Заметки, наряду с текстами, в большом количестве содержали рисунки, эскизы, зарисовки, чертежи и даже законченные рисунки.
Как правило, Леонардо да Винчи не датировал свои записи, поэтому время их появления устанавливали по косвенным признакам, что не способствовало созданию более или менее точной хронологии научного творчества.
При анализе рукописей у биографов часто возникало впечатление, что автор делал записи, совершенно не думая о том, как их будут воспринимать возможные читатели (рис. 1.29).
Временами на полях текстов появлялись математические формулы, относящиеся совершенно к отвлечённой теме. Чертежи же и схемы возникали, без каких бы то ни было пояснений и замечаний.
Как бы, между прочим, за 40 лет до Коперника, Леонардо да Винчи делает заметки на полях, из которых следует, что Земля не является Рис. 1.29. Фрагмент дневника центром Мира, а наряду с другими планетами


gt;"¦ -Жгут*®
г)
І/+--              tuiroStW

кчмч y-/\U TI.M.VіфГ
•• - Hfr- 5
^г|
-че^тг ~ VJ,
f5rtfi**»**¦ ¦мч№/к«#л f”-4 rv.t»"*.              7              Г;
is.


Hi’-. v[.+..і«'.Еу/Г ?ь ij/A:‘' яуї5,Гф,іі'.«              и*              if              ї
Г»'-' * Г’Ч-'Н- r,....              dU.«І 'ЖІ' *'ДДІ=
¦ VW»
|Ц*1ЧЬ*г4lt;г              4-,1].ІШин*
p«jjA •Жф' ^ 4* IvA-.ViV              фК'и/Ь.^',
4* у«Ц^
H/F              '4'уьл'у.              k'Aj
Ьи/И', 4нгилщ Ци Г».
ШЧУу я в в}
,¦••-'¦!."• О* +N1' '(ілЧМ'-іЧ'
('• Уgt;'Л«4 *№!¦((*« Л » Х'ІЦ|*Л||» /«fdijvj" tj-              frju
:.п№^щ*л.иг^4' [)«И
f*              rJM uu-Ljj-. О Іу.ио-
J-' UHM '-'f+ MdUj.
I.ult;Цgt;|lt; ТслігіЦ [gt;-.фмл цЦу. U'.y
-«---¦К'Л'0 "'•"Ьл 'Ч iv. -.«wr ?              4'^wW|i!;
ГЦд *Дд« «Uf.(W.Cet|k!ilr7^9
4Es


ІГ ’^«біН'тЧЧ ¦ Ч4„^ W-ф,
Ч*^Л*'и
І+ЦЧ'- *)              ¦'їД'-              Ь              'І/*'              яь1'Гы|
h- gt;rtj"V рили. їм ||^              Uilyh Uefl1.*. il*
lt;1 НІ (V «'.bl/Wdr. c|'              pb              '• O/.' trt-'-
U- ічя-.ф C^- Ц* lt;
Ji« (,»('*•".              »%J143vt.(
H“VI4'| JviifWrk®'1 I» >.'¦«.oi-1 vy (f»w)              I' ’» V^W*' ViiWMM.'. V.
Sis- -с
^*Гgt;* .-грЛ - Ф’А” V •
UJulbLr^lJui/bt лиЛліл ‘/«•гИ              J              1,1
«Ъ^ЦЛР"""
Рис. 1.30. Фрагмент шифрованной работы
л
[ШЩ Гі^ЦіоіхЩ ¦/              »№
і («( ч^vHr-Qr.tv
¦¦ vc.-v w *i|w«
H- .              lt;*чГ i
iVcrfr - .              “'У'
і • ji -I
вращается вокруг Солнца.
Более чем за триста лет до Лавуазье Леонардо да Винчи в своих записях упоминает о «жизненном воздухе», который потом был назван кислородом. За 100 лет до Кардано великий итальянец изобрёл камеру - обскуру, правда, уже известную в Китае. На 300 лет раньше Соссюра Леонардо да Винчи изобрёл гигрометр, прибор для измерения влажности воздуха.
Многие свои работы Леонардо да Винчи шифровал и писал с помощью зеркала, так что записи непосвящённому казались непонятными каракулями (рис. 1.30). Исследователи творчества Леонардо да Винчи единодушны во мнении, что к настоящему времени сохранилась только незначительная часть научных записей, значительное число рукописей Леонардо были безвозвратно утеряны, так как сразу после его смерти, практически никто не придавал им серьёзного значения.
Теперь же остатки их хранятся в разных городах и странах: в Милане, Турине, Париже, Лондоне, Москве. При жизни рукописи Леонардо да Винчи не издавались, но влияние некоторых из них прослеживается в более поздних трактатах.
Например у Джиролано Кардано, Бернальдино Бальди и Виллалпандо. Однако это совсем малое число работ Леонардо, в большинстве своём, крупнейшие научные открытия и инженерные решения оставались утраченными и позднее были сделаны заново.
Известны случаи совершенно беззастенчивых компиляций. Так например в XVI веке доминиканцем Арконати был выпущен «Трактат о движении и измерении воды».
«Механика есть рай математических наук, посредствам неё достигают математического плода». Теоретическая и прикладная механика играла главенствующую роль в творчестве Леонардо инженера и Леонардо учёного, причём заметки на механические темы в виде отдельных идей или эскизов встречаются в произведениях, весьма далёких от механики, например в биологии и ботанике.
Механические откровения встречаются даже в дневниках: «В Романье - верх глупости - пользуются тележками на 4 колеса, из которых оба передних низкие, а оба задних высокие. Это весьма не благоприятствует движению, ибо на передние колёса передаётся больше тяжести, нежели на задние...».
Леонардо да Винчи пытался давать определения основным механическим величинам. Прежде всего, заслуживают внимания мысли Леонардо о силе: «Что та-

кое сила? Сила, говорю я, есть духовная мощь, бестелесная, невидимая, которая, недолго живя, возникает в телах, выведенных из своего естественного состояния и покоя путём привходящего насилия.»;
Теоретические представления Леонардо да Винчи в большинстве своём опирались на сочинения Аристотеля, который, как отмечалось ранее, был в средневековой Европе непререкаемым авторитетом.
В отличие от Аристотеля Леонардо да Винчи совершенно по новому подходит к классификации движений, как основных категорий механики: «Движения бывают двоякой природы. Природа одних называется простой, а природа других - сложной.
Простая природа охватывает два случая; первый - когда тело движется вокруг своей оси, не меняя положения, например, колесо, жернов и т.п.; второй - когда вещь меняет положение, не вращаясь (на полях: поступательное движение). «Сложное движение есть такое, при котором тело наряду с переменой положения движется вокруг своей оси, например движение колёс телеги и т.п.»
Позже, основываясь, в частности на идеях Леонардо да Винчи, при создании теоретических основ кинематики сложное движение назовут составным, а качение колеса - плоским, и будут рассматривать плоское движение, как состоящее из двух более простых поступательного и вращательного.
TO
Уравнения свободного паления тел записаны Галилеем
v(t) = v 0 + gt;
г2
gt
y(t) = V 0t +
в «в

* 1
• #
• I
І •
а *
а Леонардо минимум за сто лет до того ставил эксперименты (рис. 1.31) и описывал их: «Чтобы определить падение шариков, или, иначе говоря, свойства интервалов между ними, я говорю, что при разделении высоты падения каждого шарика на равные друг другу ступени шарик приобретает с каждой ступенью движения ступень скорости. Следовательно, пропорция этих скоростей является непрерывной арифметической прогрессией, ибо пропорционируются друг с другом приросты, или разности скоростей».
Леонардо да Винчи был одним из первых, кто при рассмотрении движения учитывал влияние среды. Занимаясь специально вопросами полёта снарядов и ядер, он экспериментально установил особенности влияния силы сопротивления на траекторию и дальность их полёта.
В одной из заметок о движении сказано: «Ядро бомбарды, выпущенное в тумане, совершает гораздо меньший путь и производит меньший удар, нежели ядро, выпущенное в воздухе чистом и тонком».
Интуитивно полагая, что действие, производимое силами, зависит от интервала времени, в течение которого происходит изменение состояния тела, Леонардо да Винчи много внимания в своих механических исследованиях уделяет удару.
Еинля*
Рис.1.31. Свободное падение капель
Особенности удара, как быстропротекающего механического процесса, описаны в нескольких заметках: «Я утверждаю, что удар есть конец быстрого движения, произведенный телами в предметах, оказывающих сопротивление. Он является причиной

всех звуков, разрушителем и преобразователем разнообразных вещей, виновником возобновлённого второго движения. Ничего не бывает более коротким и не обладает большей силой. И он распространяется, становясь разнообразным соответственно причинам».
Несмотря на то, что именем Леонардо да Винчи не назван ни один из множества гидродинамических и гидростатических законов, его труды были использованы потомками, которые, используя его совершенно уникальные эксперименты и наблюдения, пошли дальше, обобщив их в виде живущих и поныне теорий движения жидкостей и газов. Несомненно, Леонардо да Винчи можно считать отцом не только современной механики, но и аэрогидромеханики.
В эпоху Возрождения, несмотря на ожесточённое сопротивление церкви, продолжают развиваться прогрессивные астрономические идеи, которые возбуждали, прежде всего, интерес к кинематическим характеристикам движения. Уточнение календаря, в частности, потребовало уточнения, а в конечном счёте и пересмотра теории движения небесных тел.
Развитие мореплавания поставило насущные задачи, связанные с определением географических координат посредствам астрономических наблюдений. Практические требования целого ряда отраслей знаний и практические потребности настоятельно требовали пересмотра средневековых представлений о кинематических особенностях движения планет, требовалась новая система устройства мира. И она появилась стараниями Николая Коперника.
Человек во все времена предпочитал переменам стабильность. Как было просто: Земля центр Мира, она неподвижна, всё прочее по воле Господней движется вокруг неё. Человечество могло быть спокойным, никакие глобальные перемены ему не грозили. Был авторитет - Аристотель, его любили церковь, его преподавали в университетах, однако геоцентрическая система Мира при внимательном рассмотрении не выдерживала критики. Но те, кто были уверены в несостоятельности учения Аристотеля об устройстве Мира, в лучшем случае делились своими открытиями только с очень близкими людьми, или как Леонардо да Винчи, информацию такого рода шифровали.
<< | >>
Источник: Исаков Александр Яковлевич. Основы              современного естествознания. Часть 2. Классический пе риод естествознания. Лекции для студентов экономических направлений: Петро- павловск-Камчатский: КамчатГТУ,2012. - 274 с.. 2012

Еще по теме Механика Леонардо да Винчи:

  1. §4.1. СИСТЕМЫ С БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ ЧАСТИЦ И ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ. СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
  2. ЛЕОНАРД ТУШИНСКИЙ
  3. Механика.Задачи и предмет механики.
  4. PR: примеры из практики 6.1КОМПАНИЯ PORSHE: ЛЕОНАРД САФФИР (LEONARD SAFFIR)
  5. 13. Квантовая механика
  6. §1.1. ФИЗИКА И МЕХАНИКА
  7. § 2.1. ОСНОВНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ МЕХАНИКИ
  8. СИЛЫ В МЕХАНИКЕ
  9. § 2.9. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ МЕХАНИКИ
  10. Классическая механика — фундамент современной физики