Средневековые механики

Средневековые механики значительно улучшили точность часов введением регулятора, использующего центробежную силу. Задача центробежного регулятора — уменьшить влияние трения на ход часов. Регуляторы этого типа еще недавно можно было увидеть в патефонах, где они поддерживали скорость вращения пластинки независимо от изменения натяжения пружины и трения иглы. Центробежный регулятор управляет величиной трения так, чтобы уменьшить изменения скорости вращения механизма. В правильно сконструированном регуляторе при увеличении скорости вращения трение возрастает на столько, чтобы свести первоначальное увеличение скорости вращения к минимуму. Однако достигнутый минимум не может в точности равняться нулю.

Средневековые мастера пытались сконструировать центробежный регулятор так, чтобы снижать до нуля случайные изменения скорости. Но задуманные ими и изготовленные со всей возможной тщательностью регуляторы вызывали нарастающие по величине колебания скорости, способные вывести из строя весь механизм. Многочисленные изобретатели часов надеялись предотвратить это каким-нибудь хитроумным приемом. К их удивлению, грубые башенные часы с центробежным регулятором подчинялись лучше, чем более точно изготовленные каминные часы. Загадку разрешил лишь в 1850 году английский астроном Дж. Эри. Он пытался добиться наибольшей точности от часового механизма с центробежным регулятором. Его задача была очень ответственной, так как часы предназначались для автоматического ведения телескопа вслед за видимым перемещением звезд. Создание часов было искусством, причем даже лучший мастер не мог изготовить двух экземпляров, идущих совершенно одинаково.

Камнем преткновения было непостоянство скорости вращения. Эри был первым, попытавшимся изучить процесс автоматического регулирования с применением математики. Мы еще узнаем, как он подошел к решению этой задачи и чего ему удалось достичь. 'Революцию в измерении времени начал итальянец Г. Галилей. Гении отличаются от остальных людей особым ходом мышления, умением обращать внимание и осмысливать то, на что другие смотрят не замечая. Каждый, посещая церковь, видел люстры и лампады, качающиеся от порывов ветра или после случайного толчка служки, зажигавшего свечи.

Галилей заметил, что период колебания люстр и лампад постоянен и зависит от длины подвеса. Лампады на длинных подвесах качаются медленнее, чем на малых. Он проверил это, сравнивая период качания лампад с биением своего сердца. Затем, уже дома, проверил свое наблюдение, изучая качание грузов, подвешенных на шнурках. Галилей не был бы Галилеем, если бы он остановился на этом. Он установил закон, связывающий длину подвеса с периодом колебаний. Доказал, что период не зависит от веса груза, от способа подвеса — пусть это будет шнур или стержень, металл или дерево. Не важна и форма груза. В формуле Галилея нашел отражение не сам груз, а положение его центра тяжести. Она определила период колебаний реального маятника через величины, описывающие некую абстрактную схему. Теперь мы говорим: математическую модель, «математический маятник», обладающий только одной характеристикой — длиной. Для того чтобы воспользоваться формулой применительно к реальному устройству, нужно было определить лишь одну величину: расстояние от точки подвеса до центра тяжести изучаемого маятника, учитывая распределение массы в грузе и подвесе.

Технологии производства автомобилей:
© 2009-2013 Все права защищены и принадлежат их владельцам. [+]