Архимед из Сиракуз
(287 г. до н.э. – 212 г. до н.э.)
Архимед-вершина научной мысли древнего мира. Последующие ученые - Герон Александрийский (1-11 вв. до н. э.), Папп Александрийский (III в. н. э.) - мало что прибавили к наследию Архимеда.
Архимед родился в 287 году до нашей эры в греческом городе Сиракузы, где и прожил почти всю свою жизнь. Отцом его был Фидий, придворный астроном правителя города Гиерона. Учился Архимед в Александрии, где правители Египта Птолемеи собрали лучших греческих ученых и мыслителей, а также основали самую большую в мире библиотеку.
После учебы в Александрии Архимед вновь вернулся в Сиракузы и унаследовал должность своего отца.
Основные работы Архимеда касались различных практических приложений математики (геометрии), физики, гидростатики и механики. В сочинении "Параболы квадратуры" Архимед обосновал метод расчета площади параболического сегмента, причем сделал это за две тысячи лет до открытия интегрального исчисления. В труде "Об измерении круга" Архимед впервые вычислил число "пи" - отношение длины окружности к диаметру - и доказал, что оно одинаково для любого круга.
Математический метод Архимеда, связанный с математическими работами пифагорейцев и с завершившей их работой Эвклида, а также с открытиями современников Архимеда, подводил к познанию материального пространства, к познанию теоретической формы предметов, находящихся в этом пространстве, формы совершенной, геометрической формы, к которой предметы более или менее приближаются и законы которой необходимо знать, чтобы воздействовать на материальный мир.
Архимед изучал силы, которые двигают предметы или приводят в равновесие, изобретая новую отрасль математики, в которой материальные тела, приведенные к их геометрической форме, сохраняют в то же время свою тяжесть. Эта геометрия веса и есть рациональная механика, это статика, а также гидростатика, первый закон которой открыл Архимед (закон, носящий его имя), согласно которому на тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной им жидкости.
Знаменитое "Эврика!" было произнесено не в связи с открытием закона Архимеда, но по поводу закона удельного веса металлов - открытия, которое также принадлежит сиракузскому ученому. Согласно преданию, однажды к Архимеду обратился правитель Сиракуз. Он приказал проверить, соответствует ли вес золотой короны весу отпущенного на нее золота. Для этого Архимед сделал два слитка: один из золота, другой из серебра, каждый такого же веса, что и корона. Затем поочередно положил их в сосуд с водой, отметил, на сколько поднялся ее уровень. Опустив в сосуд корону, Архимед установил, что ее объем превышает объем слитка.
Архимед проверяет и создает теорию пяти механизмов, известных в его время и именуемых "простые механизмы". Это - рычаг ("Дайте мне точку опоры, - говорил Архимед, - и я сдвину Землю"), клин, блок, бесконечный винт и лебедка.. Изобретение бесконечного винта привело его к изобретению болта, сконструированного из винта и гайки.
В 212 году до нашей эры при обороне Сиракуз от римлян во время второй Пунической войны Архимед сконструировал несколько боевых машин, которые позволили горожанам отражать атаки превосходящих в силе римлян в течение почти трех лет. Одной из них стала система зеркал, с помощью которой египтяне смогли сжечь флот римлян. Архимед погиб во время осады Сиракуз: его убил римский воин в тот момент, когда ученый был поглощен поисками решения поставленной перед собой проблемы.
Завоевав Сиракузы, римляне так и не стали обладателями трудов Архимеда. Только через много веков они были обнаружены европейскими учеными.
Плутарх пишет, что Архимед умер в глубокой старости. На его могиле была установлена плита с изображением шара и цилиндра.
Стихи об Архимеде
* * *
ПАМЯТИ АРХИМЕДА
В. Шефнер
Далеко от нашего Союза
И до нас за очень много лет
В трудный год родные Сиракузы
Защищал ученый Архимед.
Многие орудья обороны
Были сконструированы им,
Долго бился город непреклонный,
Мудростью ученого храним.
Но законы воинского счастья
До сих пор никем не учтены,
И втекают вражеские части
В темные пробоины стены.
Замыслом неведомым охвачен
Он не знал, что в городе враги,
И в раздумье на земле горячей
Выводил какие-то круги.
Он чертил задумчивый, не гордый,
Позабыв текущие дела,-
И внезапно непонятной хордой
Тень копья чертеж пересекла.
Но убийц спокойствием пугая,
Он, не унижаясь, не дрожа,
Руку протянул, оберегая
Не себя, а знаки чертежа.
Он в глаза солдатам глянул смело:
«Убивайте, римляне-враги!
Убивайте, раз такое дело,
Но не наступайте на круги!»
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Я хотел бы так пером трудиться,
Родине отдав себя вполне,
Чтоб на поле боя иль в больнице
За себя не страшно было мне,
Чтобы у меня хватило духа
Вымолвить погибели своей:
«Лично - убивай меня, старуха,
Но на строчки наступать не смей!»
* * *
АРХИМЕД
Д. Кедрин
Нет, не всегда смешон и узок
Мудрец, глухой к делам земли:
Уже на рейде в Сиракузах
Стояли римлян корабли.
Над математиком курчавым
Солдат занес короткий нож,
А он на отмели песчаной
Окружность вписывал в чертеж.
Ах, если б смерть - лихую гостью -
Мне так же встретить повезло,
Как Архимед, чертивший тростью
В минуту гибели - число!
* * *
СМЕРТЬ АРХИМЕДА
К. Анкундинов
Он был задумчив и спокоен,
Загадкой круга увлечен...
Над ним невежественный воин
Взмахнул разбойничьим мечом.
Чертил мыслитель с вдохновеньем,
Сдавил лишь сердце тяжкий груз.
«Ужель гореть моим твореньям
Среди развалин Сиракуз?»
И думал Архимед: «Поникну ль
Я головой на смех врагу?»
Рукою твердой взял он циркуль -
Провел последнюю дугу.
Уж пыль клубилась над дорогой,
То в рабство путь, в ярмо цепей.
«Убей меня, но лишь не трогай,
О варвар, этих чертежей!»
Прошли столетий вереницы.
Научный подвиг не забыт.
Никто не знает, кто убийца.
Но знают все, кто был убит!
В57 Укажите верные утверждения:
а) издание в 1745 г. первого «Атласа Российской империи» было событием мирового значения
б) закрытые учебные заведения были только для дворянских детей
в) одним из крупнейших изобретателей и механиков XVIII в. был И. П. Кулибин
г) новым явлением в русской живописи этого периода стало возникновение и развитие портретной живописи
д) основоположником русской скульптуры и ее крупнейшим представителем был Ф. И. Шубин
е) жилища простого городского населения стали строить из камня
ж) крестьянская одежда и обувь осталась такой же, какой она была в XVII в.
з) привезенный из Германии во второй половине XVIII в. картофель легко и быстро вошел в рацион крестьян
и) больше всего перемены в пище коснулись представителей высшего света
к) новым видом досуга знати стало посещение театральных постановок
а, в, д, ж, и, к ++/ответ/++
В58 Выберите правильные ответы. Научные открытия и достижения М. В. Ломоносова:
а) развил молекулярную теорию веществ б) установил закон движения планет в) открыл закон механического движения г) открыл закон сохранения материи и движения д) сделал вывод о том, что поверхность Солнца представляет собой бушующий огненный океан е) открыл закон всемирного тяготения ж) открыл наличие на Венере атмосферы
а, г, д, ж ++/ответ/++
В59 О ком идет речь?
Механик-самоучка, которого Г. Р. Державин назвал «Архимедом наших» дней». Екатерина II назначила его механиком при Академии наук. Под его руководством в механической мастерской изготавливались различные станки, приборы, инструменты. Особенно много сделал он для царского двора. Так, поразительное зрелище представляют его часы «яичной фигуры», которые хранятся в петербургском Эрмитаже. Механизм часов до сих пор исправлен.
о И. П. Кулибине ++/ответ/++
В60 Установите правильное соответствие:
1) Г. Р. Державин 2) Д. И. Фовизин 3) А. Н. Радищев 4) Н. И. Новиков 5) В. К. Тредиаковский 6) Н. М. Карамзин 7) А. П. Сумароков
а) основоположник нового стихосложения, лежащего в основе современной русской поэзии
б) автор первых русских трагедий и комедий, директор Российского театра в Петербурге
в) автор комедий, в которых обличалось невежество и произвол помещиков
г) создатель фундаментального труда по русской истории, писатель, положивший начало сентиментализму в русской литературе
д) просветитель, писатель, поставивший в художественной форме проблему ликвидации крепостничества и самодержавия
е) великий русский поэт, непревзойденный мастер оды. В 1790-е годы являлся статс-секретарем Екатерины II
ж) просветитель, издатель сатирических журналов «Трутень» и «Живописец», в которых бичевал пороки крепостничества
1 - е, 2 - в, 3 - д, 4 - ж, 5 - а, 6 - г, 7 - б ++/ответ/++
В61 Вставьте вместо пропусков.
Самой крупной фигурой в архитектуре XVII в. был ________. Он являлся автором крупнейших дворцовых ансамблей, построенных в Петербурге и его пригородах: дворца Строгановых,________ Большого дворца в ________, в Царском Селе, _______ монастыря.
В. В. Растрелли; Зимнего дворца; Петергофе; Большого Екатерининского дворца; Смольного ++/ответ/++
В62. По какому принципу образован ряд?
Д. С. Бортнянский, В. А. Пашкевич, Е. И. Фомин
первые русские композиторы ++/ответ/++
В63. Что является лишним в ряду?
Здания, возведенные по проектам М. В. Казакова: Сенат в Московском Кремле, Московский университет, Голицынская и Павловская больницы, Таврический дворец, дом князей Долгоруких
Таврический дворец ++/ответ/++
Россия за свою длительную историю подарила миру множество гениальных людей. Достойное место среди них занимает изобретатель-самоучка Иван Петрович Кулибин. Имя его давно стало нарицательным — так называют любого предприимчивого и изобретательного человека.
Родился Иван Петрович 21 апреля 1735 года в селении Подновье Нижегородского уезда в семье нижегородского мелкого торговца Петра Кулибина и рано начал интересоваться тем, «как все устроено внутри». В своей комнате он устроил небольшую мастерскую, где у него были собраны все имеющиеся к тому времени приспособления для слесарных, токарных и прочих работ.
Кроме того, отец , поощрявший это увлечение сына, старался привезти ему все книги по физике, химии и прочим естественным наукам, которые он только мог найти. И постепенно Ваня понимал, откуда у того или иного предмета обихода «растут уши». Но было еще одно обстоятельство, которое заставляло отца «потакать» увлечению сына: мальчишка в считанные минуты чинил механизмы любой сложности (чаще всего часы), но и когда дело доходило до мельничных жерновов или каких-то заводских машин, он тоже не подводил. А славу с сыном разделял Кулибин-старший: «Что за сынок у вас Петр, мастер на все руки…»
Вскоре слава о молодом чудо-механике разнеслась по всему Нижнему Новгороду. А если учесть, что нижегородские купцы разъезжались по всей России, а иногда заглядывали в Европу и даже Азию, очень скоро о талантливом самородке прослышали и в других городах и весях. Единственное, что не хватало Ване – так это толковых учебников, но мы помним, что первый российский университет открылся в Санкт-Петербургетолько за 11 лет до рождения Кулибина.
Пылкая натура изобретателя раскрывалась всюду. В саду отцовского дома был гнилой пруд. Юный Кулибин придумал гидравлическое устройство, при котором вода с соседней горы собиралась в бассейн, оттуда шла в пруд, а лишняя вода из пруда выводилась наружу, превращая пруд в проточный, в котором могла водиться рыба.
Особенно много внимания Иван уделял работе над часами. Они принесли ему славу.
Часы Кулибина, 1767 г., слева — вид сбоку, справа — вид снизу
После нескольких лет упорного труда, многих бессонных ночей, построил в 1767 г. удивительные часы. «Видом и величиною между гусиным и утиным яйцом», они были заключены в затейливую золотую оправу.
Часы были столь замечательны, что были приняты в дар императрицей Екатериной II. Они не только показывали время, но и отбивали часы, половины и четверти часа. Кроме того, в них был заключён крохотный театр-автомат. На исходе каждого часа отворялись створчатые дверки, открывая златой чертог, в котором автоматически разыгрывалось представление. У «гроба господня» стояли воины с копьями. Входная дверь была завалена камнем. Через полминуты после того, как был открыт чертог, появлялся ангел, отодвигался камень, двери открывались, и воины, поражённые страхом, падали ниц. Ещё через полминуты появлялись «жёны-мироносицы», звонили колокола, трижды исполнялся стих «Христос воскрес». Всё стихало, и створки дверей закрывали чертог с тем, чтобы через час снова повторилось всё действие. В полдень часы играли гимн, сочинённый И. П. Кулибиным в честь императрицы. После этого на протяжении второй половины суток часы исполняли новый стих: «Воскрес Иисус от гроба». При помощи особых стрелок можно было вызывать действие театра-автомата в любой момент.
Создавая сложнейший механизм первого из своих творений, И. П. Кулибин начал работать именно в той области, которой занимались лучшие техники и учёные того времени, вплоть до великого Ломоносова, уделившего немало внимания работе по созданию точнейших часов.
Нижегородский часовщик-изобретатель и конструктор стал известен далеко за пределами своего города. В 1767 г. он был представлен Екатерине II в Нижнем-Новгороде, в 1769 г. был вызван в Петербург, снова представлен императрице и получил назначение заведывать мастерскими Академии наук. Кроме часов, он привёз из Нижнего-Новгорода в Петербург электрическую машину, микроскоп и телескоп.
С переездом в Петербург наступили лучшие годы в жизни И. П. Кулибина. Однако длительная канцелярская волокита по оформлению «нижегородского посадского» в должности закончилась только 2 января 1770 г., когда И. П. Кулибин подписал «кондицию» — договор об его обязанностях на академической службе.
Так Иван Петрович Кулибин стал «Санкт-Петербургской Академик механиком».
И. П. Кулибин лично выполнил и руководил исполнением очень большого количества инструментов для научных наблюдений и опытов. Через его руки прошло множество приборов: «инструменты гидродинамические», «инструменты, служащие к деланию механических опытов», инструменты оптические и акустические, готовальни, астролябии, телескопы, подзорные трубы, микроскопы, «электрические банки», солнечные и иные часы, ватерпасы, точные весы и многие другие. «Инструментальная, токарная, слесарная, барометренная палаты», работавшие под руководством И. П. Кулибина, снабжали учёных и всю Россию разнообразнейшими приборами. «Сделано Кулибиным» — эту марку можно поставить на значительном числе научных приборов, находившихся в то время в обращении в России.
Во время выполнения разнообразных работ И. П. Кулибин постоянно заботился о воспитании своих учеников и помощников, среди которых следует назвать его нижегородского помощника Шерстневского, оптиков Беляевых, слесаря Егорова, ближайшего соратника Кесарева.
И. П. Кулибин создал при Академии образцовое по тому времени производство физических и иных научных инструментов. Скромный нижегородский механик стал на одно из первых мест в деле развития русской техники приборостроения.
В первые годы своего пребывания в Санкт-Петербурге Иван Петрович занимался настоящим творчеством, тем более что под его руководством трудились такие же, как он, блистательные мастера: инструментальщик Петр Косарев, оптики – семья Беляевых. Как из рога изобилия посыпались изобретения: новые приборы и «всякие машины, которые… полезны в гражданской и военной архитектуре и в прочем».
Вот только далеко не полный перечень того, чему удивлялись современники: точные весы, морские компасы, сложные ахроматические телескопы, заменившие простые григорианские, и даже ахроматический микроскоп. Иностранцы были просто в шоке, когда видели эти приборы. В те времена в просвещенной Европе не имели инструментов и приспособлений, к примеру, для расточки и обработки внутренней поверхности цилиндров.
Виктор Карпенко в своей книге «Механик Кулибин» (Н. Новгород, изд-во «БИКАР», 2007 год) так описывает событие: «Как-то в темную осеннюю ночь на Васильевском острове появился огненный шар. Он освещал не только улицу, но и Английскую набережную. Толпы народа устремились на свет, творя молитвы. Вскоре выяснилось, что это светит фонарь, вывешенный знаменитым механиком Кулибиным из окна своей квартиры, которая помещалась на четвертом этаже Академии».
Впрочем, работать-то толком Ивану Петровичу не дали, так как заказы со стороны императрицы и придворных всех мастей, порой опережали друг друга. Для Екатерины II Кулибин изобрел специальный лифт, поднимавший грузную царицу, для Потемкина – любителя шумных и красочных фейерверков – такие чудеса пиротехники, что ими могли гордиться и родоначальники этого вида забавы – китайцы.
Но не надо думать, что Кулибин занимался только безделушками. Например, именно он помог решить весьма важную проблему тех времен: мосты. В середине XVIII века они были мало приспособлены для проходов судов. И эту проблему механик-самоучка решил не только в Санкт-Петербурге, но еще и в Лондоне. И как великодушный русский человек от гонорара за «Лондон-бридж» отказался: достаточно и того, что все это сделал наш, российский талант.
Не все так гладко было во взаимоотношениях Ивана Петровича с царедворцами. Тот же Потемкин долгие годы спал и видел, что стянет с Кулибина кафтан, заставит побрить бороду, и будет показывать в Европе, греясь в лучах его славы. Но нашла коса на камень – талантливый механик наотрез отказался расставаться с подлинным атрибутом русского мужика, да и в шелка облачаться не спешил. Потемкин ответил по-свойски: начал пакостить на каждом шагу, принуждая оценивать труд Кулибина в сущие копейки…
Но еще хуже относился к мастеру пришедший к власти после смерти Екатерины Павел I. Он постарался вытравить из памяти современников все то, что было связано с именем его матери. И одним из первых это осознал Кулибин. Он не стал цепляться за академию наук, в которой провел безо всякого перерыва 32 года, а собрал вещички и вернулся на родину, в Нижний Новгород.
Это был уже не молодой, но сохранивший ясность ума, точный глаз и твердую руку 61-летний механик. Он по-прежнему что-то изобретал, правда, размах воплощений его новых проектов в жизнь становилось существенно меньше. Кулибин от щедрот своих дарил изобретения людям, а ушлые иностранцы потом устроят настоящую охоту за чертежами мастера и присвоят себе самые громкие его изобретения.
Хотите примеры? Пожалуйста! Оптический телеграф, изобретенный Кулибиным, будет через 35 лет после описываемого события закуплен царским правительством у французов. Трехколесный экипаж-самокатка Кулибина с маховым колесом, тормозом, коробкой скоростей через сто лет ляжет в основу ходовой части автомобиля Карла Бенца.
Идея построить механизм, который не будет приводиться в движение внешней силой, будь то тягловое животное или дующий в паруса ветер, давно занимала умы человечества. И в России Кулибин, на самом деле, не был первопроходцем. За четыре десятка лет до него так называемую «самобеглую коляску» построил крестьянин Нижегородской губернии Леонтий Шамшуренков. Сейчас трудно сказать, что она собой представляла, поскольку о коляске Шамшуренкова сохранились лишь упоминания — никаких чертежей, рисунков, технических описаний найдено не было. Кулибинскому изобретению повезло больше — все-таки Иван Петрович был государственным служащим, состоявшим на службе в Петербургской академии наук. Поэтому его бумаги попали в архив и благополучно дожили до наших дней.
Итак, в 1791 году изобретатель продемонстрировал публике свое новое детище — трехколесную самокатку, — несколько раз проехавшись на ней по улицам Петербурга. Работу над этим механизмом Кулибин начал еще в 1784 году, но на создание действительно функционирующей модели потребовалось целых семь лет проб и ошибок. Кроме полноразмерной самокатки, изобретатель к тому же построил для будущих императоров Павла и Александра несколько игрушечных моделей, которыми те забавлялись, будучи детьми.
На схеме белым цветом выделена рама с задними колесами, зеленым — ведущее колесо, синим — маховик и храповой механизм, розовым — рулевое управление
На первый взгляд, изобретение Кулибина имеет намного больше общего с велосипедом, чем с автомобилем, почему его нередко относят к разряду веломобилей. Действительно, если рассматривать самокатку исключительно с точки зрения того, что ее приводил в движение человек, нажимавший на особые педали, то это мнение будет совершенно справедливым. Но именно в экипаже Кулибина были довольно тщательно разработаны и использованы те узлы, без которых невозможно себе представить современный автомобиль: переключение передач, рулевой привод (кстати, практически ничем не отличающийся от тех, что используются в автомобилях), подшипники скольжения, тормозное устройство.
Сам изобретатель, не относил самокатку к списку наиболее важных своих разработок, считая, что это, в первую очередь, развлечение «для праздных людей». Несмотря на то, что он тщательно потрудился над облегчением экипажа, никакой слуга не смог бы долго раскачивать маховик, приводя самокатку в движение. Идея двигателя, который не зависел бы от мускульной силы человека, постоянно владела умом Кулибина. Иван Петрович сделал довольно много изобретений, связанных с использованием силы движущейся воды или ветра. Однако было ясно, что все это совершенно не подходило для самодвижущегося экипажа. Незадолго до смерти внимание Кулибина привлекли паровые машины, но он был уже слишком стар для того, чтобы взяться за такое сложное дело.
Что случилось с построенной нижегородским изобретателем самокаткой, нигде не отмечено. Канула в безвестность. Но, как говорилось выше, сохранились чертежи и рисунки, сделанные рукой самого изобретателя. В 1970-1980-хх годах на различных фестивалях, посвященных как истории автомобилестроения, так и веломобильному спорту, не раз представлялись экипажи, построенные на основе кулибинских идей. А действующая модель самокатки механика, восстановленная по его чертежам, выставлена в Политехническом музее.
Созданная им «механическая нога» для офицера, потерявшего конечность при Очаковском штурме, ляжет в основу нынешних протезов. То же самое относится к изобретенному им методу веревочного многоугольника, без которых не было бы таких ажурных и очень прочных современных мостов. И даже больше – в основу строительства знаменитого пекинского стадиона «Птичье гнездо», на котором сегодня соревнуются олимпийцы, положены идеи, высказанные в XIX веке Кулибиным.
Но и строительная техника, транспорт, связь, сельское хозяйство и другие отрасли хранят замечательные свидетельства его творчества. Широкую известность получили замечательные проекты И. П. Кулибина в области мостостроения, далеко опередившие всё, что было известно мировой практике его дней.
Проект деревянного моста через р. Неву, составленный И. П. Кулибиным в 1776 г
И. П. Кулибин обратил внимание на неудобства, вызываемые отсутствием в его время постоянных мостов через р. Неву. После нескольких предварительных предложений он разработал в 1776 г. проект арочного однопролётного моста через Неву. Длина арки — 298 метров. Арка была спроектирована из 12 908 деревянных элементов, скреплённых 49 650 железными болтами и 5 500 железными четырёхугольными обоймами.
В 1813 г. И. П. Кулибин закончил составление проекта железного моста через Неву. Обращаясь с прошением на имя императора Александра I, он писал о красоте и величии Петербурга и указывал: «Недостает только фундаментального на Неве реке моста, без коего жители претерпевают весной и осенью великие неудобства и затруднения, а нередко и самую гибель».
На постройку моста из трёх решётчатых арок, покоящихся на четырёх быках, требовалось до миллиона пудов железа. Для пропуска судов предполагались особые разводные части. Предусмотрено было в проекте всё, вплоть до освещения моста и защиты его во время ледохода.
Постройка моста Кулибина, проект которого поражает своей смелостью даже современных нам инженеров, оказалась не по плечу для его времени.
Знаменитый русский строитель мостов Д. И. Журавский, по словам проф. А. Ершова («О значении механического искусства в России», «Вестник промышленности», 1859, № 3), так оценивает модель кулибинского моста: «На ней печать гения; она построена на системе, признаваемой новейшею наукою самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб её предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою». Деревянный мост Кулибина до настоящего времени остаётся непревзойдённым в области деревянного мостостроения.
Понимая исключительное значение быстрой связи для такой страны, как Россия, с обширнейшими её просторами, И. П. Кулибин начал в 1794 г. разработку проекта семафорного телеграфа. Он отлично решил задачу и разработал, кроме того, оригинальный код для передач. Но только через сорок лет после изобретения И. П. Кулибина в России были устроены первые линии оптического телеграфа. К тому времени проект И. П. Кулибина был забыт, а установившему менее совершенный телеграф Шато правительство заплатило сто двадцать тысяч рублей за привезённый из Франции «секрет».
Так же печальна судьба ещё одного из великих дерзаний замечательного новатора, разработавшего способ движения судов вверх по течению за счёт самого течения реки. «Водоход» — так было названо судно Кулибина, удачно испытанное в 1782 г. В 1804 г., в результате испытания другого «водохода» Кулибина, его судно было официально признано «обещающим великие выгоды государству». Но дальше официальных признаний дело не пошло, всё кончилось тем, что созданное И. П. Кулибиным судно было продано с торгов на слом. А ведь проекты и самые суда были разработаны и оригинально, и выгодно, что доказал прежде всего сам изобретатель в написанных им трудах: «Описание выгодам, какие быть могут от машинных судов на реке Волге, изобретенных Кулибиным», «Описание, какая польза казне и обществу может быть от машинных судов на р. Волге по примерному исчислению и особливо в рассуждении возвышающихся против прежних годов цен в найме работных людей».
Обстоятельные, трезвые расчёты, произведённые И. П. Кулибиным, характеризуют его как выдающегося экономиста. С другой стороны, они показывают в нём человека, отдававшего все свои силы и помыслы на пользу родине.
Замечательный патриот, трудившийся со всей страстью для своего народа, он выполнил так много замечательных дел, что даже простой перечень их требует немало времени и места. В этом перечне одни из первых мест должны занять, помимо названных, такие изобретения: прожекторы, «самокатка», т. е. механически перемещающаяся повозка, протезы для инвалидов, сеялка, пловучая мельница, подъёмное кресло (лифт) и др.
В 1779 г. «Санкт-Петербургские ведомости» писали о кулибинском фонаре-прожекторе, создающем при помощи особой системы зеркал, несмотря на слабый источник света (свеча), очень сильный световой эффект. Сообщалось о том, что Кулибин: «изобрёл искусство делать некоторою особою выгнутою линиею составное из многих частей зеркало, которое, когда перед ним поставится только свеча, производит удивительное действие, умножая свет в пятьсот раз, противу обыкновенного свечного света, и более, смотря по мере числа зеркальных частиц в оном вмещённых».
Певец русской славы Г. Р. Державин, называвший И. П. Кулибина «Архимедом наших дней», написал о замечательном фонаре:
Ты видишь, на столбах ночною как порою Я светлой полосою В каретах, в улицах и в шлюпках на реке Блистаю вдалеке, Я весь дворец собою освещаю, Как полная луна.
В перечне замечательных дел И. П. Кулибина должны занять своё место и такие изобретения, как, например, бездымный фейерверк (оптический), различные автоматы для развлечения, приборы для открывания дворцовых окон и иные изобретения, выполненные для удовлетворения требований императрицы, двора и знатных лиц. Екатерина II, Потёмкин, княгиня Дашкова, Нарышкин и многие вельможи были его заказчиками.
Была дана оригинальная рецептура многих потешных огней, основанная на изучении влияния разных веществ на цвет огня. Предложено было немало новых технических приёмов, введены в практику остроумнейшие виды ракет и комбинации потешных огней. Замечательный новатор оставался верным себе, даже занимаясь изобретениями для развлечения двора и знати.
Сохранилось далеко не всё из написанного И. П. Кулибиным, но и дошедшее до нас весьма разнообразно и богато. Одних чертежей осталось после И. П. Кулибина около двух тысяч. Это был подлинный гений труда, неукротимого, страстного, творческого.
Лучшие люди того времени высоко ценили дарование И. П. Кулибина. Знаменитый учёный Леонард Эйлер считал его гениальным. Сохранился рассказ о встрече Суворова и Кулибина на большом празднике у Потёмкина:
«Как только Суворов увидел Кулибина на другом конце залы, он быстро подошёл к нему, остановился в нескольких шагах, отвесил низкий поклон и сказал:
Вашей милости!
Потом, подступив к Кулибину ещё на шаг, поклонился ещё ниже и сказал:
Вашей чести!
Наконец, подойдя совсем к Кулибину, поклонился в пояс и прибавил:
Вашей премудрости моё почтение!
Затем он взял Кулибина за руку, спросил его о здоровье и, обратясь ко всему собранию, проговорил:
Помилуй бог, много ума! Он изобретёт нам ковёр-самолёт!»
Так бессмертный Суворов почтил в лице Ивана Петровича Кулибина великую творческую мощь русского народа.
Однако личная жизнь замечательного новатора была заполнена множеством огорчений. Он был лишён радости видеть должное использование своих трудов и был вынужден тратить немалую часть своего таланта на работу придворного иллюминатора и декоратора. Особенно горькие дни наступили для И. П. Кулибина, когда он в 1801 г. вышел в отставку и поселился в родном Нижнем-Новгороде. По сути дела ему пришлось жить в изгнании, испытывая нужду, нараставшую всё сильнее, вплоть до кончины 12 июля 1818 г. Для похорон великого деятеля его жене пришлось продать стенные часы и ещё занимать деньги.
Памятник Ивану Кулибину в Нижнем Новгороде. Установлен рядом с его могилой. Скульптор П. И. Гусев.
Неутомимый новатор, в домашнем быту и привычках Кулибин был консервативен. Он никогда не курил табак и не играл в карты. Писал стихи. Любил званые вечера, хотя на них только балагурил и шутил, так как был абсолютным трезвенником. При дворе, среди расшитых мундиров западного покроя, Кулибин в длиннополом кафтане, высоких сапогах и с окладистой бородой казался представителем другого мира. Но на балах он с неистощимым остроумием отвечал на насмешки, располагая к себе добродушной словоохотливостью и прирожденным достоинством в облике.
Кулибин был трижды женат, третий раз женился уже 70-летним стариком, и третья жена принесла ему трех дочерей. Всего у него было 12 детей обоих полов. Всем своим сыновьям он дал образование.
В апреле 2017 года исполнилось 282 года со дня рождения выдающегося «Архимеда наших дней», как называл Кулибина Гавриил Державин — известный поэт и государственный деятель 18 века.
Ребята, мы хотим познакомить вас с выдающимся русским механиком-самоучкой, учёным, изобретателем и инженером — Иваном Петровичем Кулибиным. Он стал известным благодаря своим изобретениям и самоотверженному труду в области науки и техники.
Иван Петрович не имел специального технического образования. Тем не менее, на его счету около 40 крупных изобретений в области механики, оптики, гидродинамики, физики, часовых механизмов, мостостроения и даже автомобилестроения. Кулибин намного опередил своё время: создал механические устройства и предложил проекты, многие из которых были оценены лишь спустя столетие.
Иван Петрович Кулибин родился в 1735 году в Нижнем Новгороде, в семье мелкого торговца мукой. Его образование было более чем скромным — он выучился грамоте и счёту у местного дьячка*. К учёбе у мальчика проявились недюжинные способности — он быстро осваивал преподаваемый материал. Далее Иван самостоятельно стал постигать науки, к которым звало его сердце.
*Дьяк — должностное лицо в государственных учреждениях.
Ещё в детстве маленький Ваня интересовался внутренней сутью вещей. «А как это устроено?» — в поисках ответа он разбирал и снова собирал всё, что попадало к нему в руки. Много времени он уделял изучению разных часовых механизмов. Очень уж любил Иван часы! Отец надеялся, что сын продолжит его дело и станет торговать в лавке, но пытливый юноша стремился к занятиям механикой, где его способности проявились очень рано.
Пылкая натура изобретателя раскрывалась всюду. Например, в саду отцовского дома был пруд, который высыхал летом. Юный Кулибин придумал гидравлическое устройство, при котором вода с соседней горы собиралась в бассейн, оттуда шла в пруд, а лишняя вода из пруда выводилась наружу, превращая пруд в проточный, в котором могла водиться рыба.
Соседи не могли нахвалиться талантливым юношей, который в считанные минуты мог починить не только часы, но и заводские машины типа токарных станков!
Слава изобретателя-самоучки вышла за пределы Нижнего Новгорода и разнеслась по всей России. Но настоящая известность к Ивану Кулибину приходит в тот момент, когда он в 1764 г. едет в Петербург и преподносит императрице Екатерине II уникальные часы-яйцо, над которыми он работал более двух лет. Часы размером с гусиное яйцо состояли из 427 деталей, рассмотреть которые можно только под лупой. Они отбивали каждый час, половину и даже четверть часа. Корпус «часов яичной фигуры» (как называл их Кулибин) был изготовлен из позолоченного серебра и покрыт затейливым орнаментом. Нижняя половина корпуса откидывалась, и тогда можно было увидеть циферблат и маленькие изящные стрелки.
 |
 |
 |
Кроме того, в часах был заключён крохотный миниатюрный театр. На исходе каждого часа отворялись створчатые дверки, открывая златой чертог, в котором автоматически разыгрывалось представление. У «гроба Господня» стояли воины с копьями. Входная дверь была завалена камнем. Через полминуты после того, как был открыт чертог, появлялся ангел, отодвигался камень, двери открывались, и воины, поражённые страхом, падали ниц. Через полминуты появлялись «жёны-мироносицы», звонили колокола, трижды исполнялся стих «Христос воскрес». Всё стихало, и створки дверей закрывали чертог.
Фигурки ангелов, воинов и жён-мироносиц были отлиты из золота и серебра. При помощи особых стрелок можно было вызывать действие театра в любой момент. В полдень же часы играли гимн, сочинённый Кулибиным в честь императрицы. В настоящее время эти уникальные часы можно увидеть в Эрмитаже.
Восхищённая императрица тут же назначила Кулибина заведующим главной механической мастерской Петербургской академии наук. Иван Петрович Кулибин переехал с семьёй в Петербург и проработал в Академии тридцать лет, принеся огромную пользу своей Родине и народу. Строительная техника, транспорт, связь, сельское хозяйство и другие отрасли хранят замечательные изобретения Ивана Кулибина.
Имея большую известность, Иван Петрович был очень скромным человеком. Никого не поучал и не наставлял. Он никогда не курил табак, не играл в карты и не пил спиртное. Писал стихи. Иван Петрович был абсолютно равнодушен не только к славе, но и деньгам: свои изобретения он раздаривал людям. Все зарабатываемые деньги тратил на изготовление изобретений, покупку необходимых деталей, инструментов.
Его семья жила очень скромно. Иван Петрович отдавал всё своё время и талант на благо народа. Сегодня оригинальных изобретателей-самоучек называют Кулибиными.
Подготовила Инна Баканова
Иван Петрович Кулибин
Самые известные изобретения Ивана Кулибина
Карманные планетные часы с семью стрелками
Они показывают часы, минуты, секунды, дни недели, месяцы, фазы Луны и часы восхода и захода Солнца в Москве и Петербурге, а также время рассвета. Эти часы не сохранились, их можно представить только по чертежам и рисункам самого изобретателя.
Водоход
Зная о тяжёлом труде простых людей, которые с помощью своей физической силы подтягивали судно к берегу, Кулибин решил изобрести такое речное судно, которое могло передвигаться против течения без применения силы людей и животных. В 1782 году Кулибин изобрёл такое судно. Несмотря на успешные испытания, использовать водоходы почему-то не стали.
Оптический телеграф
Понимая значение быстрой связи для такой большой страны, как Россия, Кулибин в 1794 году разработал проект семафорного телеграфа. Он отлично решил задачу и разработал, кроме того, оригинальный код для передач. Изобретение Кулибина произвело эффект, однако денег на постройку линии телеграфа в Академии наук «не нашлось».
Фонарь-прожектор
В 1779 году Кулибин сконструировал свой знаменитый фонарь с отражателем, дававшим мощный свет от простой свечи. Свет свечи отражался во множестве зеркалец, склеенных в одно большое вогнутое зеркало. Отражавшийся свет свечи мог с лёгкостью направляться в нужное место при поворачивании корпуса прожектора. Изобретённый прожектор позволял видеть в темноте человека на расстоянии более 500 шагов. В дневное время и в ясную погоду свет прожектора Кулибина был различим на расстоянии 10 км. Изобретатель хотел использовать фонарь на морских кораблях и маяках или для освещения улиц, но во времена Кулибина фонарь не нашёл применения. Только через столетие на его основе были изобретены прожекторы и прожекторные светофоры. Фонарь Кулибина находится в Музее речного флота (Нижний Новгород).
«Механическая нога»
В 1791 году изобретатель разработал конструкцию «механической ноги» для одного офицера, который потерял ногу в сражении под Очаковым. Кулибинский протез практически заменял утраченную ногу. Протез состоял из отдельных блоков, соединявшихся шарнирами, шинами и колёсиками, давал возможность производить сгибание в коленном шарнире и имитировал ногу человека. Позже Кулибин придумал протез и для замены ноги, ампутированной выше колена. Механизм движения позволял воспроизводить движения бедра и голени, близкие к естественным.
Подъёмное кресло
В 1793 году Кулибин создал кресло-подъёмник, прообраз современного лифта. Подъёмный механизм кресла действовал при помощи одного или двух человек, которые поднимали кабину специальными гайками, двигающимися по двум вертикально установленным ходовым винтам. Такое кресло было смонтировано в Зимнем дворце, где использовалось три года. После смерти императрицы Екатерины II о лифте забыли, а подъёмное устройство заложили кирпичом. Только в начале XXI века во время реставрации были обнаружены фрагменты подъёмного устройства.
Арочный деревянный мост
Кулибин разработал в 1776 году проект арочного деревянного однопролётного моста через Неву. Комиссия Академии наук признала, что расчёты Кулибина верны и мост строить можно. Однако решение о постройке моста принято не было. Вероятно, одним из главных аргументов против этого были опасения, что такое сооружение быстро потеряет стойкость при гниении деревянных элементов. В области деревянного мостостроения конструкция Кулибина до настоящего времени остаётся непревзойдённым достижением.
Трёхколёсный экипаж-самокатка
Трёхколёсный механизм мог развивать скорость до 16,2 км/ч и содержал основу ходовой части автомобиля: коробку скоростей, тормоз, маховое колесо, подшипники качения. Коляска была рассчитана на одного-двух пассажиров и приводилась в движение педалями, на которых стоял человек, попеременно нажимая на них ногами. По чертежам Кулибина была воссоздана действующая модель самокатки. Сейчас она выставлена в Политехническом музее.*
* Политехнический музей — один из старейших научно-технических музеев мира, расположен в Москве на Новой площади. Хранит свыше 190 тыс. музейных предметов, около 150 музейных коллекций по различным областям техники и научных знаний.
Древнегреческий физик, математик и инженер Архимед сделал множество геометрических открытий, заложил основы гидростатики и механики, создал изобретения, послужившие отправной точкой для дальнейшего развития науки. Легенды об Архимеде создавались еще при его жизни. Несколько лет ученый провел в Александрии, где он познакомился и сдружился со многими другими великими научными деятелями своего времени.
Биография Архимеда известна из трудов Тита, Полибия, Ливия, Витрувия и других авторов, которые жили позже самого ученого. Оценить степень достоверности этих данных сложно. Известно, что родился Архимед в греческой колонии Сиракузы, расположенной на острове Сицилия. Его отцом, предположительно, стал астроном и математик Фидий. также утверждал, что ученый был близким родственником доброго и искусного правителя Сиракуз Гиерона II.
Вероятно, детские годы Архимед провел в Сиракузах, а в юном возрасте для получения образования направился в Александрию Египетскую. На протяжении нескольких столетий этот город был культурным и научным центром цивилизованного Древнего Мира. Начальное образование ученый, предположительно, получил у отца. Прожив несколько лет в Александрии, Архимед вернулся в Сиракузы и жил там до конца жизни.
Научный деятель активно разрабатывал механические конструкции. Он изложил подробную теорию рычага и эффективно пользовался этой теорией на практике, хотя непосредственно само изобретение было известно еще до него. В том числе, на основе знаний в этой области он смастерил ряд блочно-рычажных механизмов в порту Сиракуз. Эти приспособления упрощали подъем и перемещение тяжелых грузов, позволяя ускорить и оптимизировать работу порта. А «архимедов винт», предназначенный для вычерпывания воды, до сих пор применяется в Египте.
Изобретения Архимеда: архимедов винт Большое значение имеют теоретические изыскания ученого в сфере механики. Опираясь на доказательство закона рычага, он начал писать труд «О равновесии плоских фигур». Доказательство базируется на аксиоме о том, что на равных плечах равные тела по необходимости уравновесятся. Такой же принцип построения книги – начинающийся с доказательства собственного закона – Архимед соблюдал и при написании произведения «О плавании тел». Эта книга начинается с описания хорошо известного закона Архимеда.
Открытия в области математики были настоящей страстью ученого. Согласно утверждениям Плутарха, Архимед забывал о пище и уходе за собой, когда стоял на пороге очередного изобретения в этой сфере. Главным направлением его математических изысканий стали проблемы математического анализа.
Еще до Архимеда были изобретены формулы для вычисления площадей круга и многоугольников, объемов пирамиды, конуса и призмы. Но опыт ученого позволил ему разработать общие приемы для вычисления объемов и площадей. С этой целью он усовершенствовал метод исчерпывания, придуманный Евдоксом Книдским, и довел умение применять его до виртуозного уровня. Архимед не стал создателем теории интегрального исчисления, но его работы впоследствии стали основой для этой теории.
Также математик заложил основы дифференциального исчисления. С геометрической точки зрения он изучал возможности определения касательной к кривой линии, с физической точки зрения – скорость тела в любой момент времени. Ученый исследовал плоскую кривую, известную как архимедова спираль. Он нашел первый обобщенный способ поиска касательных к гиперболе, параболе и эллипсу. Только в семнадцатом веке ученые смогли в полной мере осознать и раскрыть все идеи Архимеда, которые дошли до тех времен в его сохранившихся трудах. Ученый часто отказывался описывать изобретения в книгах, из-за чего далеко не каждая написанная им формула дошла до наших дней.
Изобретения Архимеда: "солнечные" зеркала Достойным открытием ученый считал изобретение формул для вычисления площади поверхности и объема шара. Если в предыдущих из описанных случаев Архимед дорабатывал и усовершенствовал чужие теории, либо создавал быстрые методы расчета как альтернативу уже существующим формулам, то в случае с определением объема и поверхности шара он был первым. До него ни один ученый не справился с этой задачей. Поэтому математик попросил выбить на своем могильном камне шар, вписанный в цилиндр.
Открытием ученого в области физики стало утверждение, которое известно как закон Архимеда. Он определил, что на всякое тело, погруженное в жидкость, оказывает давление выталкивающая сила. Она направлена вверх, а по величине равна весу жидкости, которая была вытеснена при помещении тела в жидкость, вне зависимости от того, какова плотность этой жидкости.
Есть легенда, связанная с этим открытием. Однажды к ученому якобы обратился Гиерон II, который засомневался в том, что вес изготовленной для него короны соответствует весу золота, которое было предоставлено для ее создания. Архимед сделал два слитка такого же веса, как и корона: серебряный и золотой. Далее он по очереди поместил эти слитки в сосуд с водой и отметил, насколько повысился ее уровень. Затем ученый положил в сосуд корону и обнаружил, что вода поднялась не до того уровня, до которого она поднималась при помещении в сосуд каждого из слитков. Таким образом было обнаружено, что мастер оставил часть золота себе.
Есть миф о том, что сделать ключевое открытие в физике Архимеду помогла ванна. Во время купания ученый якобы слегка приподнял ногу в воде, обнаружил, что в воде она весит меньше, и испытал озарение. Подобная ситуация имела место быть, однако с ее помощью ученый открыл не закон Архимеда, а закон удельного веса металлов.
Архимед стал изобретателем первого планетария. При движении этого прибора наблюдают:
Изобретения Архимеда: планетарий Ученый также пытался создать формулы для вычисления расстояний до небесных тел. Современные исследователи предполагают, что Архимед считал центром мира Землю. Он считал, что Венера, Марс и Меркурий вращаются вокруг Солнца, и вся эта система вращается вокруг Земли.
О личной жизни ученого известно значительно меньше, чем о его науке. Еще его современники сочиняли многочисленные легенды об одаренном математике, физике и инженере. Легенда рассказывает, что однажды Гиерон II решил преподнести в подарок Птолемею, царю Египта, многопалубный корабль. Водное судно было решено назвать «Сиракузия», однако его никак не получалось спустить на воду.
В этой ситуации правитель вновь обратился к Архимеду. Из нескольких блоков он соорудил систему, при помощи которой спуск тяжелого судна удалось сделать при помощи одного движения руки. Если верить преданиям, во время этого движения Архимед сказал:
«Дайте мне точку опоры, и я переверну мир».
В 212 году до нашей эры во время Второй Пунической войны Сиракузы были осаждены римлянами. Архимед активно использовал инженерные знания, чтобы помочь своему народу одержать победу. Так, он сконструировал метательные машины, с помощью которых воины Сиракуз забрасывали противников тяжелыми камнями. Когда римляне бросились к стенам города, надеясь, что там они не попадут под обстрел, другое изобретение Архимеда – легкие метательные устройства близкого действа – помогли грекам забросать их ядрами.
Изобретения Архимеда: катапульта Ученый помог своим соотечественникам и в морских сражениях. Разработанные им краны захватывали вражеские судна железными крюками, слегка приподнимали их, а затем резко бросали обратно. Из-за этого корабли переворачивались и терпели крушение. Долгое время эти краны считались чем-то вроде легенды, однако в 2005 году группа исследователей доказала работоспособность таких устройств, реконструировав их по сохранившимся описаниям.
Изобретения Архимеда: подъемная машина Благодаря стараниям Архимеда надежда римлян на штурм города провалилась. Тогда они решили перейти к осаде. Осенью 212 года до нашей эры колония была взята римлянами в результате измены. Архимед в ходе этого происшествия был убит. Согласно одной версии, его зарубил римский воин, на которого ученый набросился за то, что тот наступил на его чертеж.
Другие исследователи утверждают, что местом гибели Архимеда стала его лаборатория. Ученый якобы настолько сильно увлекся исследованиями, что отказался сразу последовать за римским солдатом, которому было велено проводить Архимеда к военачальнику. Тот в гневе пронзил старика своим мечом.
Есть еще вариации этой истории, однако они сходятся на том, что древнеримский политический деятель и военачальник Марцелл был крайне огорчен гибелью ученого и, объединившись и с гражданами Сиракуз, и с собственными поданными, устроил Архимеду пышные похороны. Цицерон, обнаруживший разрушенную могилу ученого через 137 лет после его гибели, увидел на ней шар, вписанный в цилиндр.
