Історія / 3. Історія науки і техніки

К. і. н. Вовкотруб Ю. М.

Черкаський державний технологічний університет, Україна

Штрихи до розвитку вчення про машини з найдавніших часів до XVIII ст.: світовий контекст

Як засвідчує археологічна наука, перші пристосування для полегшення фізичної праці з’явилися чотири-п’ять тисячоліть тому назад. Проте, слід зазначити, що застосування найдавнішого з них – важеля – відноситься до глибокої давнини. З часом почали використовувати похилу площину і клин, потім колесо, значно пізніше – коловорот та гвинт. Ще з античних часів вважалося, що всі машини складаються з найпростіших пристосувань, які в той період отримали назву “прості машини”. Основою для такого твердження слугувало те, що мабуть чи не єдиним правилом, якого дотримувалися будівники машин, було правило важеля.

Статику “простих машин” розробив видатний давньогрецький математик і механік Архімед (287 – 212 до н. е.). Вважається, що саме він винайшов нескінченний та кріпильний гвинти, зубчасті колеса, запропонував різні військові машини та пристосування [1]. Пізніше, ще один давньогрецький вчений Герон Александрійський (II – I ст. до н. е.) написав кілька праць, в яких розглядалися вантажопідйомні, водопідйомні та військові машини [2]. Практична механіка ранньої Римської імперії знайшла своє відображення в енциклопедичному творі Марка Вітрувія (I ст. до н. е.) “Десять книг про архітектуру”, десята книга якого присвячена машинам і містить перше визначення машини: “Машина є сполучення з’єднаних разом дерев’яних частин, які володіють значними силами для пересування вантажів” [3, 190].

В середині I ст. у суспільному обігу з’явилась власне машина. Першими з них були водяні млини, будівельні та вантажопідйомні машини, машини для піднімання води та поливу полів, військові машини. Їх призначення багато в чому співпадало з призначенням “простих машин”, тому суттєву різницю між цими обома групами механічних пристроїв встановлено не було, і тому ще багато століть по тому усі механічні розрахунки проводилися за законами “простих машин”.

В першому тисячолітті суттєвого внеску в розвиток науки про машини не було, у галузі практичної механіки найважливішою подією став лише винахід механічних годинників IX – X ст. У кінці XII ст. в Європі значне поширення отримали млини, почалося розширення енергетичної бази: джерелами енергії поряд з м’язами людини і тварини стали вода та повітря. Це сприяло розширенню функцій млинів: поряд з млинами для помелу зерна з’являються млини-маслоробки, млини для розпилювання дерев; створюються технологічні машини, а оскільки ускладнюється передача рухів – застосовують нові механізми, кількість яких швидко зростає.

До межі XV – XVI ст. відноситься творчість італійського художника, вченого та інженера Леонардо да Вінчі (1452 – 1519). Він не лише зробив певний внесок у вдосконалення багатьох машин, але і склав схеми деяких нових. Вчений зробив спробу виділити із складу машин окремі механізми. Ця нова на той час і суттєва для розгляду машини ідея на жаль не була оцінена його сучасниками [4].

Особливо інтенсивно машинна техніка почала розвиватися з другої половини XV – XVI ст., коли ремісниче виробництво поступово перетворювалося у мануфактурне. Тому, закономірно, зросла роль і машин, особливо при підготовчих операціях, які вимагали більшої кількості людей та більшої затрати сил. Кількісний та якісний розвиток машин обумовив появу спеціальних посібників – “театрів машин”, в котрих окрім технічного опису машин мали місце нотатки про застосування окремих механізмів. Так, наприкінці XV – початку XVI ст. В. Бірінгуччо (1480 – 1537) та А. Агрікола (1494 – 1555) проаналізували передачу навантаження від одного двигуна до декількох машин. Пізніше Д. Кардано (1501 – 1576) сформулював загальні правила передачі руху в механізмах млинів та годинників. Багато кінематичних ідей містила праця А. Рамеллі (1530 – 1590) “Різні та штучні машини” [5, 43].

В XVII – на початку XVIII ст. значний розвиток отримали “технологічні млини”, особливо у Нідерландах. Результатом цього стала поява в ряді країн спеціальних досліджень, присвячених виключно “технологічним млинам”. Зокрема, в Амстердамі було опубліковано у 1690 р. “Книгу про млини” П. Лімперка, у 1734 р. – “Велику всезагальну книгу про млини” Я. Ван-дер-Зіла. У 1727 р. в Саксонії почало публікуватися багатотомне енциклопедичне видання “Театр машин” Я. Лейпольда (1674 – 1727), в якому автор вперше зробив спробу не тільки описати машини, а й знайти принципи їх побудови [5, 43 – 44].

Таким чином, з найдавніших часів до XVIII ст. число різнорідних механізмів та машин невпинно зростало, а тому накопичення прикладних знань відбувалося еволюційними темпами, що створювало в майбутньому певні передумови для становлення науки про машини в самостійну. Відбувались також спроби пояснити деякі властивості машин та їх частин, проте всі вони обмежувалися як за кількістю, так і за тематикою. Крім того, не було виявлено однієї з визначальних властивостей машин – наявності в їх складі рухомих органів. Лише Я. Лейпольд у “Театрі машин” зробив спробу проаналізувати складові частини машини, проте виконати цього до кінця не зміг.

Література:

1. Григорьян А. Т. Механика от античности до наших дней. – М.: Наука, 1974. – 479 с.

2. Сидоров А. И. Очерки по истории техники. – М.: Гостехиздат, 1925. – 65 с.

3. Витрувий Марк. Десять книг об архитектуре / Пер. Ф. А. Петровского. – М.: Соцэкгиз, 1934. – 260 с.

4. Артоболевский И. И. Леонардо да Винчи как конструктор. – Изв. АН СССР. ОТН. – 1952. – № 6. – С. 891 – 902.

5. Вовкотруб Ю. М. Нариси історії розвитку прикладної механіки в Україні в XIX ст. – Черкаси: “Вертикаль”, 2007. – 200 с.