В ХУ1-ХУ11 вв. сложились две ситуации, настоятельно требовавшие точного измерения времени. Одна была связана с астрономическими наблюдениями, которыми сам Гюйгенс занимался на протяжении всей своей жизни. Вторая ситуация связана с необходимостью определения местоположения корабля (долготы) в дальних морских путешествиях. В связи с развитием морской торговли и судоходства вторая ситуация стала столь острой и значимой, что правительства западноевропейских стран назначили за её решение солидное денежное вознаграждение. За решение этой задачи брались лучшие умы Европы, в том числе Г. Галилей.

К тому времени были известны различные виды часов: песочные, водяные, механические. В «Трактате о свете» Гюйгенс писал: «В истинной философии причину всех естественных явлений постигают при помощи соображений механистического характера. По моему мнению, так и следует поступать, в противном случае приходится отказаться от всякой надежды когда-либо и что-либо понимать в физике». [2. С. 293].

С Х11 века были известны механические часы как система зубчатых колес с опускающимся грузом. Но эти часы были неточны, требовали постоянного присмотра и ежедневной настройки по солнцу. Главная трудность, с которой столкнулся Гюйгенс – обеспечение равномерности хода. Найденное им решение заключалось в том, что ход часов регулировался посредством маятника, колебания которого поддерживались тем же движением (опускание груза), которое обеспечивало и вращение зубчатых колес часового механизма. В отличие от Галилея Гюйгенс уже знал, что колебания изохронны только для малых амплитуд, а при больших период колебаний увеличивается в прямой зависимости от амплитуды. Гюйгенс решил компенсировать увеличение амплитуды уменьшением длины маятника, для чего нить подвеса должна была прилегать к специальной пластине. К первым часам (патент 1657 г.)форму компенсирующих пластин Гюйгенс подбирал путем «проб и ошибок», что, конечно же, было недопустимо в массовом производстве. После выбора механических часов, нужно было выбрать метод разрешения механических задач. Таковым выступает математический (геометрический) метод. «Однако, - пишет Гюйгенс, - при помощи геометрии я нашел новый, до сих пор неизвестный, способ подвешивания маятников. Я исследовал кривизну некоторой кривой, которая удивительным образом подходит для обеспечения равенства времени качания маятника». [3. С. 9].

В 1659 г. он установил, что такая популярная тогда среди математиков, как циклоида, таутохронна, т.е. если маятник движется по циклоиде, то время качания не зависит от амплитуды. Далее оставалось определить, какую форму должна иметь компенсирующая пластина, чтобы чечевица маятника двигалась по циклоиде. «Для применения моего изобретения к маятникам, - писал Гюйгенс, - мне необходимо было установить новую теорию, а именно, теорию образованию новых линий при посредстве развертывания кривых линий. Я изучил этот вопрос несколько далее, чем нужно для моей цели, так как теория показалась мне изящной и новой». [3. С. 10]. В результате оказалось, что форма пластины также должна быть циклоидной. Но и это ещё не все: «Я показываю полезность использования в часах сложного маятника. Для изучения его природы я должен был произвести исследование о центре качания».

Кроме этого, к нововведению 1657 г. (способу закрепления груза, движущего весь механизм, при котором часы шли и во время завода, когда груз поднимали) Гюйгенс добавил новую – якорно-анкерную – конструкцию спускового механизма. Наконец, в 1661 г. он предложил подвижные грузы, перемещаемые по стержню маятника для настройки его хода.

Задача точного измерения времени в астрономических наблюдениях была решена. Но в морском плавании, ко всему прочему, необходимо было устранить влияние качки корабля на колебания маятника. Гюйгенс предложил использовать особый (карданов) подвес всей конструкции и треугольный маятник, вместо опускающегося груза – пружинный завод, и составил специальную инструкцию по эксплуатации часов. Все это дало определенный эффект, но не обеспечило достаточной надежности работы часов. Поэтому в 1679 г. Гюйгенс предложил для использования на кораблях пружинные часы с балансиром.

Список использованной литературы:

Бэкон Ф. Новый органон. Л., 1935.

Франкфурт У. Й., Френк А.М. Христиан Гюйгенс. М., 1962.

Гюйгенс Х. Три мемуара по механике. М., 1957.

Успехи машинного производства

Крупные машины можно было использовать в полной мере лишь при объединении совместно работавших людей. Это заложило основу для роста капиталистической системы производства, при которой капиталисту принадлежало все – машины, здания, сырье. В начале 16 века известный Джек Ньюберийский построил ткацкую фабрику, где на 200 станках работало около 600 рабочих. К 1550 году существовало уже нескольких подобных предприятий. В 1649 году два капиталиста из Эшера вложили 6000 фунтов стерлингов в постройку фабрики для производства медной проволоки. Во времена Чарльза 1 один лондонский пивоваренный завод стоил 10 000 фунтов стерлингов. С подобными предприятиями устаревшие кустарные мастерские конкурировать не могли. Под давлением ремесленников В 1623 году Чарльз 1 издал указ об уничтожении машины, производящей иглы. Подобная оппозиция не была способна приостановить технический прогресс, но она настолько задержала ход развития, что для преодоления такого сопротивления потребовались коренные политические перемены.

Зарождение промышленной революции (1660 – 1815 годы).До этого времени Англия не выделялась своими техническими достижениями. Но с середины 16 века она сделала огромный шаг по пути использования технических изобретений в промышленности. В техническом отношении новые английские суда превосходили корабли традиционных морских держав. В этом заключалась одна из главных причин сокрушительного разгрома испанской «Непобедимой армады» в 1588 году. На своих новых прекрасных судах английские торговцы плавали вокруг всего света и способствовали развитию торговой деятельности, необходимой для расширения промышленности. За одно столетие с 1540 по 1640 годы Англия из отсталой страны быстрее других превратилась в самую развитую торговую и промышленную страну в Европе.

Горизонт угольных пластов, разрабатывавшихся в Англии в 1700 году, достигал почти 120 метров в глубину и к 1750 году увеличился ещё на 60 метров. Чем глубже опускался шахтер, тем острее становилась задача откачки из шахт подземных вод. Нужен был двигатель для насоса по откачке воды из шахт. В 1650 году немецкий физик О. фон Герике изобрел воздушный насос, работавший от мускульной энергии. Возникла идея заменить энергию человека на энергию пара. Первым, кто сумел реализовать эту идею, стал англичанин Т. Севери. Однако первые конструкции были опасны в эксплуатации. В 1690 году кузнец Т. Ньюкомен усовершенствовал первоначальную конструкцию, существенно снизив рабочее давление пара. Затем шотландский механик Дж. Уатт наше способ повышения эффективности паровых устройств. Его паровой двигатель оказался производительнее машины Ньюкомена в три раза. Росло понимание, что максимальная эффективность теплового двигателя определяется разницей температур горячего резервуара (например, с паром) и конденсатора. Основы термодинамики была разработаны С. Карно.

После откачки воды из шахт, паровой двигатель произвел настоящую революцию на флоте. В 1787 году американский изобретатель Д. Фитч построил паровую лодку. В 1807 году Р. Фултон спустил на воду свой пароход «Клермон» с большой шумихой, именно поэтому его принято считать изобретателем парохода. Фултон упорно пытался создать подводную лодку. Одна из них называлась «Наутилус». В свою очередь роман Ж. Верна инспирировал название первой подводной лодки с ядерным двигателем на борту.

Паровой двигатель занял господствующее положение и в наземном транспорте. В 1814 году английских инженер Дж. Стефенсон построил первый реально действующий паровой локомотив-паровоз. Возвратно. Поступательное движение поршня через привод преобразовывалось во вращение металлических колес, которые двигались по стальным рельсам. В 1830 году в США был пущен первый в мире железнодорожный экспресс, в котором люди впервые путешествовали по земле в комфортных условиях. В 1869 году США пересекла трансконтинентальная магистраль. Так, благодаря промышленной революции на смену мускульной энергии пришла механическая.