Лев Бобров - По следам сенсаций

Впрочем, шутки в сторону.

В противоположность классической механике теория упругости считает, что реальные тела обладают не абсолютной, а вполне определённой конечной жёсткостью. Напряжения при ударе распространяются по реальным телам не с бесконечно большой, а с какой-то конечной скоростью. Следовательно, удар представляет собой процесс, протекающий во времени, а не мгновенный, как принимается в классической механике.

— Исходя из этих положений, ещё задолго до нас, — подчёркивает Александров, — исследователи ставили под сомнение неизменность коэффициента восстановления.

Первым скептиком был Сен-Венан. Это он нашёл, что процесс соударения вопреки ньютоновской механике не мгновенен, а протекает во времени. И что коэффициент восстановления не обязательно равен единице, если даже соударение вполне упругое.

А в начале нашего века А. Ляв, отталкиваясь от результатов Сен-Венана, пришёл к убеждению, что коэффициент восстановления не обязательно равен единице, если даже удар вполне упругий. Учёный вывел формулу: изменяясь, этот показатель всегда должен быть равен отношению длин соударяющихся тел. Увы, несмотря на поддержку со стороны некоторых учёных, идеи Сен-Венана не получили признания «как не подтверждающиеся экспериментом» (слова, взятые в кавычки, заимствованы из книги академика А. Н. Динника, изданной в 1952 году).

Вскоре после Сен-Венана другой исследователь, Сире, уже не теоретически, а экспериментально получил прыгающие коэффициенты для вполне упругого соударения: от 1 до 0,449. И записал: «Этот результат, несомненно, очень удивителен». Но очередная попытка исправить Ньютона оказалась чересчур робкой и не была доведена до конца.

Что же сделали советские учёные?

Прежде всего доказали, что нападки верноподданных классической механики на теорию Сен-Венана, мягко выражаясь, несправедливы. Заключения Сен-Венана верны, правда, лишь для случая, когда сталкиваются стержни равного и постоянного сечения. Поверхности контакта должны быть идеально плоскими и идеально параллельными. Добиться такой сверхпрецизионной точности на практике невозможно. Вот почему вывод Сен-Венана был забракован, хотя блюстителям неприкосновенности классических принципов следовало бы помнить, что закон инерции опытом тоже не подтверждается. Ибо на практике нельзя полностью исключить трение. И в реальном мире тела, предоставленные самим себе, не сохраняют «равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку» и так далее, по Ньютону.

Проверяя формулу Сен-Венана, Е. Александров одновременно и подтвердил и опроверг её. Если торцы у стержней плоские, она верна. Но чем более округлы соударяющиеся поверхности, тем шире расхождение. Правда, опыты, над стержнями с закруглёнными концами ставил и Сире. Но, во-первых, стержни у него были одинаковой и всюду равной толщины. Во-вторых, кривизна контактных поверхностей варьировалась в узком масштабе. Ограниченность экспериментальных данных удержала учёного от смелых обобщений. Если же условия опыта изменить ещё сильнее — скажем, сталкивая стержни различных диаметров, — то и те скромные выводы, на которых остановились Сен-Венан и Сире, окажутся совершенно неприемлемыми.

Бесспорной заслугой советского учёного следует признать существенную теоретическую поправку к классическим представлениям, безраздельно господствовавшим три столетия, несмотря на неоднократные попытки поколебать их. Была окончательно выяснена — как теоретически, так и экспериментально — физическая сущность поведения соударяющихся тел. Что же касается злополучного коэффициента восстановления скорости, то он, по словам самого автора, при упругом ударе зависит от формы соударяющихся тел и соотношения их масс.

Всего три строчки! А за ними многолетний и многотрудный путь к открытию. К открытию, которое заставит конструкторов пересмотреть привычные схемы расчёта. Где? Да почти везде. В любой области техники приходится иметь дело с явлениями удара. Железнодорожные рельсы. Заклёпки мостов. Прессы. Кузнечные агрегаты. Паровые молоты. Шаровые мельницы. Вибростенды. Даже цимбалы! А упомянутый Дэвисом эффект отбойного молотка, помогающий снаряду пробивать толстую броню? А катапультирование? А гусеницы, грохочущие по брусчатке праздничной Красной площади? Наконец, смешные прыгающие тягачи — прообраз будущих луномобилей…

В одной из лабораторий Института горного дела имени А. А. Скочинского хранится обычный на вид отбойный молоток. Но загляните в его послужной список — он отработал уже несколько сроков сверх нормы, положенной среднему молотку. Между тем главный ударный механизм этого удивительно долговечного инструмента сделан из дерева! Никто не поверит, но я собственными глазами видел рубильный молоток, ударник которого изготовлен не из металла, а из… резины. И работает ничуть не хуже, если не лучше. Впрочем, вместо резины можно взять и недорогую пластмассу. И это далеко не единственное воплощение идей Е. Александрова.

До последнего времени бурильные установки ударного действия рассчитывали по законам классической механики, руководствуясь ошибочным положением, будто для достижения наивысшего кпд ударник и бурильный инструмент должны иметь одинаковый вес. На самом деле работами Е. В. Александрова окончательно доказано — как теоретически, так и экспериментально: коэффициент передачи энергии не зависит от соотношения масс соударяющихся тел; он определяется целиком и только их формой. Варьируя форму бурильного инструмента и ударника, легко добиться, чтобы бурильные установки, в основу которых положен этот принцип, стали легче, проще по конструкции, удобнее в эксплуатации, эффективнее.

Не будем облачать открытие в мундир приоритетного тщеславия: закон Сен-Венана — Сирса — Александрова. Но, отбросив ложную скромность, порадуемся ещё одному успеху нашей науки — такое случается не каждый день. Речь идёт не о предерзостном посягательстве, на «богов», посягательстве, столь милом сердцу фрондёров от науки. Речь идёт о хорошей творческой радости, неспешно и трудно приходящей к учёному.

И, словно отвечая на вопрос «горячих голов», жаждущих малейшего повода потешить свою душу развенчанием авторитетов, Евгений Всеволодович Александров так оценивает свою работу: «Наши усилия свелись скорее всего к упорядочению существующих противоречий в трактовке коэффициента восстановления, а также к вскрытию его физической сущности. Ни о какой ревизии основных законов Ньютона здесь не может быть и речи. Если уж говорить о ревизии, то надо из всех справочников и учебников устранить ошибки в таблицах коэффициента восстановления».