Виталий Севастьянов - Загадки звездных островов. Книга 2 (сборник)

Для задач ракетной техники уравнения Мещерского отображают существо явлений с достаточной для практики точностью.

Динамика точки переменной массы, созданная трудами и талантом И. В. Мещерского, до наших дней остается наиболее полным и обстоятельным исследованием по теории движения тел переменной массы. В этой фундаментальной работе, кроме открытия исходных дифференциальных уравнений, рассмотрено большое число оригинальных частных задач и указаны общие методы, развитие которых даст, несомненно, ряд практически важных заключений о закономерностях движения ракет и реактивных самолетов. И. В. Мещерский по праву зачинатель нового раздела теоретической механики.

В магистерской диссертации Мещерского 1897 года впервые было дано корректное уравнение вертикального подъема ракеты, в котором были учтены и влияние силы тяжести, и аэродинамическое сопротивление воздуха. Но так как в тс годы в среде научной интеллигенции интерес к задачам теории движения ракет был весьма мал, то Мещерский ограничился рассмотрением движения ракеты в общем виде, без анализа и без привязки к конструктивным параметрам ракет. Это было сделано в трудах основателя теоретической космонавтики Константина Эдуардовича Циолковского, хотя в уравнениях Мещерского было все необходимое для создания вполне законченной динамики ракет.

Второй основополагающей работой И. В. Мещерского по динамике точки переменной массы является его статья "Уравнения движения точки переменной массы в общем случае", которая была опубликована в 1904 году в "Известиях" Петербургского политехнического института. Уравнения в диссертации Мещерского дают описание движения точки или для случая отделения частиц, или для случая присоединения частиц. Но можно указать большой класс задач, когда в процессе движения тела происходит не только отделение, но и одновременно и присоединение их. Так, например, в простейшем прямоточном воздушно-реактивном двигателе частицы воздуха присоединяются к движущемуся телу из атмосферы и затем отбрасываются вместе с продуктами горения из сопла реактивного двигателя. Газотурбинные реактивные двигатели, получившие весьма широкое применение на современных самолетах, точно так же берут частицы воздуха из атмосферы (частицы воздуха присоединяются к самолету, увеличивая его массу), а затем отбрасывают их с большой скоростью вместе с газообразными продуктами горения. Если на вращающийся вал наматывается цепь, то масса вала увеличивается; при сматывании цепи с вала его масса уменьшается; когда оба процесса идут одновременно, мы будем иметь общий случай вращения тела переменной массы.

Задачи механики, связанные с изучением движения тел, масса которых изменяется в результате одновременно происходящих процессов присоединения и отделения частиц, можно для весьма большого числа случаев охватить единой теорией. Такую единую теорию и создал Мещерский в своей работе 1904 года [2] Первое сообщение об этой работе было сделано И. В. Мещерским 24 августа 1898 г. на заседании секции математики и астрономии X съезда русских естествоиспытателей и врачей в Киеве. См.: Дневник X съезда русских естествоиспытателей и врачей, с. 139–140. .

Иван Всеволодович Мещерский был выдающимся педагогом русской высшей технической школы. Особенно большое внимание он уделял постановке преподавания основного курса теоретической механики. Когда в 1902 году Иван Всеволодович стал руководителем кафедры теоретической механики в Петербургском политехническом институте, он имел уже вполне сложившуюся точку зрения на место и цели курса теоретической механики в высших технических учебных заведениях.

Основную идею Мещерского можно сформулировать так: в высшей технической школе курс теоретической механики должен быть теснейшим образом связан с курсами прикладной механики (кинематика и динамика механизмов, сопротивление материалов и др.). При выборе задач на практических занятиях особенное внимание должно быть обращено на то, чтобы задачи имели конкретную форму; студенты, решая эти задачи, должны приобрести умение и навыки применения основных теорем и методов теоретической механики к конкретным вопросам прикладного значения.

Теоретическая механика — научная основа важнейших разделов техники. Знание законов механики направляет и дисциплинирует творческую интуицию инженера. Удачные интуитивные инженерные догадки, инженерное "чутье" должны воспитываться в студенческие годы. Нужно научить будущего инженера стоять на твердой почве логики фактов, которые дает паука, и воспитать у него уверенность в бесконечном могуществе технического творчества, опирающегося на объективные законы науки.

Мещерский считал, что для подготовки высококвалифицированного и широкообразованного инженера нужно сосредоточить изучение фундаментальных дисциплин на первых двух курсах, а затем уже переходить к специализации. Такой вывод следовал из тщательного анализа постановки преподавания теоретической механики в высших технических учебных заведениях России и западноевропейских стран. "Математика, механика, физика и химия, — писал И. В. Мещерский, — в известном объеме, который может быть установлен, составляют основу всякого технического образования; приступая к изучению технической специальности, будущий инженер должен уже владеть этими предметами в указанном объеме".

Курс теоретической механики, написанный И. В. Мещерским, выдержал много изданий и, несомненно, способствовал подъему научного уровня преподавания механики в наших высших технических учебных заведениях.

Особенно большое научно-педагогическое значение имеет сборник задач по теоретической механике, составленный под руководством И. В. Мещерского, выдержавший 33 издания и являющийся до наших дней настольной книгой студентов первых двух курсов (первое издание сборника вышло в 1914 году, а тридцать третье — в 1972 году). В сборнике задач по теоретической механике нашли наиболее яркое воплощение педагогические идеи профессора Мещерского. Зная, насколько важен для усвоения законов механики высокий уровень постановки практических занятий, И. В. Мещерский пригласил в политехнический институт ряд талантливых молодых механиков. Среди них можно назвать Е. Л. Николаи, С. П. Тимошенко, Г. В. Колосова, В. Ф. Миткевича, Б. А. Бахметьева и др. При кафедре механики был создан кабинет, в котором тщательно собирались приборы и модели механизмов, необходимые при преподавании теоретической механики.

Следует отметить, что в пятидесятые годы сборник задач Мещерского был переведен на английский язык в качестве основного пособия в американских высших технических учебных заведениях. Влияние идей И. В, Мещерского на постановку преподавания механики во втузах можно наглядно проследить почти по всем современным советским учебникам теоретической механики.