ДАНИИЛ БЕРНУЛЛИ

Daniel Bernoulli

28 июня 1958 года на проходившем в Швеции  чемпионате мира по футболу  в полуфинальном матче сошлись команды Франции и Бразилии. На 39-й минуте первого тайма бразилец Валдир Перейра, или Диди, как его любовно называли соотечественники, с 25-и метров пробил по воротам противника.  Французский голкипер Клод Аббес не слишком обеспокоился. Конечно, он, наверное, думал, что с такой дистанции худо-бедно отразит любой  удар.  Но произошло странное. В момент, когда перчатки Аббеса изготовились принять стремительного  посланца Диди, последний непонятным образом ускользнул от дружеских объятий и под самой крестовиной влетел в сетку ворот.  Не иначе старик Хоттабыч выдернул волосок из своей бороды. Счет стал 2:1 в пользу команды Бразилии.

Герой матча, «золотой мальчик» Пеле, тремя голами подряд  довел победный счет до 5:2, но футбольным   открытием матча стал удар Валдира Перейра: удар, придающий мячу вращение и непредсказуемую траекторию, получил впоследствии название «сухой лист» (Folha Seca). 

 

Подобное явление описал в 1853 году немецкий химик и  физик Генрих Густав Магнус (Heinrich-Gustav Magnus, 1802-
1870). Возникновение поперечных сил на летящем, вращающемся теле получило название «Эффект Магнуса». Физику этого явления  в тридцатых годах XVIII века открыл швейцарский математик, физик и физиолог Даниил Бернулли.  Исследуя поведение потока жидкости или газа, он пришел к выводу: полное давление в установившемся потоке остается постоянным вдоль этого потока. Этот результат, являющийся следствием  закона сохранения энергии, был опубликован в 1738 году. Он получил название «Закон Бернулли» или «Уравнение Бернулли». Из закона Бернулли следует, что при  возрастании скорости, то есть динамического давления, статическое давление падает. Из-за наличия сил вязкости вращающийся объект создаёт в приграничном слое вихревое движение. С одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. С другой стороны объекта направление вихря противоположно направлению движения потока и скорость движения среды уменьшается. Таким образом, возникает разность давлений, порождающая поперечную силу от той стороны вращающегося тела, на которой направление вращения и направление потока противоположны, к той стороне, на которой эти направления совпадают.

 

В 20-х годах ХХ столетия на основе эффекта Магнуса немецкий инженер Антон Флеттнер разработал вращающиеся цилиндры, которыми были оснащены речные суда «Баден-Баден» и «Бухау».

Другой пример  закона Бернулли – обтекание воздухом несимметричного профиля. Передняя кромка крыла разрезает воздушный поток надвое. Чтобы двум потокам сомкнуться за задней кромкой крыла, не образуя вакуума, воздух, обтекающий верхнюю поверхность крыла, должен двигаться быстрее относительно самолета, чем воздух, обтекающий нижнюю поверхность, поскольку ему нужно преодолеть большее расстояние. Таким образом, верхний поток движется быстрее нижнего. Давление под крылом оказывается больше, возникает подъемная сила.

 Даниил Бернулли  — второй, после Ньютона, ученый,  давший авиации  физическую основу  для расчета  подъемной силы крыла аппарата тяжелее воздуха. В отличие от Ньютона Даниил Бернулли не так широко известен.  Действительно, не часто удается написать общую картину материального мира.  В то же время, по разнообразию, глубине и оригинальности проведенных исследований, Даниил Бернулли  —  звезда первой величины на небосклоне науки.  В капитальной «Гидродинамике», являющейся результатом многолетних трудов, он вывел уравнение стационарного течения несжимаемой жидкости (уравнение Бернулли), лежащее в основе динамики жидкостей и газов, ему  принадлежит одна из первых формулировок закона сохранения энергии, а также закон сохранения момента количества движения. В области математики он выполнил основополагающие работы по дифференциальному исчислению, теории  рядов.  Он  впервые подверг математическому анализу вероятностные задачи,  в математической статистике рассмотрел практически важные задачи с применением вероятностных методов. Бернулли разложил решение  задачи о колебаниях струны в тригонометрический ряд, доказал, что этот ряд не менее общий, чем степенной, ввел понятие гармонических колебаний.

 Даниил Бернулли родился в голландском городе Гронингене, где его отец, Иоганн (1667-1748), преподавал математику в университете. Их протестантские предки  в 1583 году бежали из Антверпена, чтобы избежать избиения католиками. Николай Бернулли Старший (1623—1708) стал крупным купцом в швейцарском Базеле. Его дети и внуки  посвятили себя точным наукам.  Три поколения Бернулли отметились восемью 8 крупными математиками. Среди академиков Петербургской Академии наук – пятеро представителей семьи Бернулли. Даниил  увлёкся математикой, вначале учился у отца и брата Николая. Другое его увлечение, не без отцовского влияния, — медицина. В 1721 сдал экзамены на медика в Базеле, защитил диссертацию. Затем уехал в Италию, где набирался опыта в медицине. В 1724 выпустил «Математические этюды», принесшие ему известность. В 1725 вместе с братом Николаем уезжает по приглашению в Петербург, где по императорскому указу учреждена Петербургская академия наук.

«…лучше несколько потерпеть от сурового климата страны льдов, в которой приветствуют муз, чем умереть от голода в стране с умеренным климатом, в которой муз обижают и презирают». 

Такой не сильно  ободряющей фразой напутствовал своих сыновей Даниила и Николая Иоганн Бернулли, снаряжая  их в 1725 году в Петербургскую академию. Первое время Иоганн занимался в Петербурге медициной,  в 1728 году перешел  на кафедру математики, ставшую вакантной после смерти его брата Николая.  Несмотря на не самую благоприятную обстановку, связанную с кончиной Петра I,  восемь лет, проведенные в северной столице России, оказались для Даниила плодотворными: в журнале Петербургской академии он опубликовал 47 своих трудов.  В 1733 году Даниил Бернулли  вернулся на родину в Базель, где возглавил кафедру анатомии и ботаники местного университета, а с 1750 года — кафедру экспериментальной физики. Помимо Петербургской Бернулли был членом Болонской, Парижской и Берлинской академий наук, членом Лондонского королевского общества.

Даниил Бернулли  отличался порядочностью, добрым отношением  к людям, жертвовал крупные суммы университету, в котором преподавал, построил дешевую гостиницу для студентов.   Он  никогда не был женат, наука была его единственной верной спутницей жизни.  Даниил  не желал делить науку даже с отцом: неоднократно вспыхивали между ними ссоры по вопросу приоритета.   В 1732 году Парижская академия наук признала лучшими две работы, присланными по конкурсу на тему «О взаимном наклонении планет».  Вскрытие конвертов с девизами обнаружило, что победителями конкурса стали отец и сын Бернулли.

Научной деятельностью Даниил занимался до последнего дня своей жизни.  7 марта 1782 года слуга нашел его в кресле, заснувшим навсегда.

WordPress SEO