Наука Леонардо о течении жидкостей

Наука Леонардо о течении жидкостей

Леонардо всегда завораживало течение воды. Он мог часами наблюдать, делая зарисовки, за каким-нибудь водопадом, пытаясь передать динамику процесса. В его записных книжках сохранились сотни рисунков с изображением текущей воды.

Что касается гидравлики, то, после того как Архимед открыл свой закон – главный закон гидростатики о том, что на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа), вытесненной (или вытесненного) телом, в этой области разработкой теории никто больше не занимался.

Так что именно Леонардо возобновил работы в области гидростатики и гидродинамики.

В Атлантическом кодексе он практически точно описал теорему о неразрывности струй:

«Если вода в реке не прибывает и не убывает, хотя сама река может извиваться, меняя ширину и глубину, то через каждую единицу длины этой реки за равные промежутки времени будут проходить равные промежутки воды». Иными словами – объем жидкости, прошедшей через поперечное сечение S за единицу времени, неизменен. К сожалению, Леонард не описал эту теорему математически.

Зато он правильно определил две главные силы, которые действуют в текущей жидкости, – это сила тяжести и внутреннее трение жидкости (вязкость), он совершенно верно объяснил многие явления в потоке текущей жидкости взаимодействием этих двух сил.

Леонардо первым понял законы, по которым движется вода в водовороте.

Он разделил водовороты на плоские, в которых вода вращается как твердое тело, и на спиральные, с пустым пространством посередине (понаблюдайте, как вытекает вода из ванны).

«Спиральное или вращательное движение всякой жидкости, – писал Леонардо, – тем быстрее, чем оно ближе к центру своего вращения. То, что мы предлагаем здесь, есть факт, достойный восхищения, поскольку круговое движение колеса тем медленнее, чем оно ближе к центру вращающегося предмета».

Так что первые заметки по гидродинамике принадлежат именно Леонардо. Но дело в том, что такой науки не существовало в XV веке. Так что мы можем назвать Леонардо создателем гидродинамики.

Многие рисунки Леонардо, на которых он сделал зарисовки турбулентных потоков воды, обтекающих препятствия, поражают филигранной точностью. Благодаря своему удивительному зрению и таланту рисовальщика, да Винчи удавалось разглядеть и зафиксировать на бумаге процессы, которые ускользали от внимания других.

Он обладал пытливым и оригинальным умом; применяя простейшие инструменты, ставил уникальные научные эксперименты. Чтобы увидеть и зарисовать линии течений в реке, он бросал в воду соломинки или зерна проса. Чтобы изучать скорости течения в зависимости от глубины реки и расстояния до берегов, Мастер придумал специальные поплавки. Он также использовал стеклянную камеру, дно которой засыпал песком, а потом смотрел, как влияют на этот песок течения в его экспериментальной модели.

Он исследовал природу волн, проводя опыты с водой в кадке, используя для этого цветные чернила. Леонардо первым постоянно изучал движение воды в реках и дал объяснение этому процессу. Благодаря своим наблюдениям он пришел к пониманию такого явления, как «круговорот воды в природе».

Также Леонардо высказал гипотезу, что свет и звук тоже распространяются как волны.

Леонардо планировал написать книгу о воде. Он даже придумал названия отдельных частей. Но далее оглавления работа не пошла…