Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Августа 2015 в 16:14, реферат
Работы К. Э. Циолковского по ракетодинамике и теории межпланетных сообщений были первыми серьезными изысканиями в мировой научно-технической литературе. В этих исследованиях математические формулы и расчеты не затеняют глубоких и ясных идей, сформулированных оригинально и четко. Более полувека прошло со дня опубликования первых статей Циолковского по теории реактивного движения. Строгий и беспощадный судья – время – лишь выявляет и подчеркивает грандиозность замыслов, своеобразие творчества и высокую мудрость проникновения в сущность новых закономерностей явлений природы, которые свойственны этим произведениям Константина Эдуардовича Циолковского.
1.Введение
Константин Эдуардович Циолковский –
выдающийся русский ученый, исследователь
огромной трудоспособности и настойчивости,
человек большого таланта. Широта и богатство
творческой фантазии сочетались у него
с логической последовательностью и математической
точностью суждений. Это был подлинный
новатор в науке. Наиболее важные и жизнеспособные
исследования Циолковского относятся
к обоснованию теории реактивного движения.
В последней четверти XIX и начале XX столетия Константин Эдуардович
создавал новую науку, определяющую законы
движения ракет, и разрабатывал первые
конструкции для исследования безграничных
мировых пространств реактивными приборами. Многие ученые считали
в то время реактивные
двигатели и ракетную технику
делом бесперспективным и ничтожным
по своему практическому
значению, а ракеты
– пригодными лишь для увеселительных
фейерверков и иллюминаций.
2.Биография
Константин Эдуардович Циолковский
родился 17 сентября 1857 года в старинном
русском селе Ижевском, расположенном
в пойме Оки, Спасского уезда, Рязанской
губернии, в семье лесничего Эдуарда Игнатьевича
Циолковского.
Отец Константина, Эдуард Игнатьевич
Циолковский (1820-1881, полное имя – Макар-Эдуард-Эразм),
родился в селе Коростянин (ныне Гощанский район Ровненской
области на северо-западе Украины). В 1841
году окончил Лесной и Межевой институт
в Петербурге, затем служил лесничим в Олонецкой
и Петербургской губерниях. В 1843 году был переведён
в Пронское лесничество Спасского уезда
Рязанской губернии. Проживая в селе Ижевском,
встретился со своей будущей женой Марией
Ивановной Юмашевой(1832-1870), матерью Константина
Циолковского. Имея татарские корни, она была
воспитана в русской традиции. Предки Марии
Ивановны при Иване Грозном переселились
в Псковскую губернию. Её родители, мелкопоместные
дворяне, владели также бондарной и корзинной
мастерскими. Мария Ивановна была образованной
женщиной: окончила гимназию, знала латынь,
математику и другие науки.
Почти сразу после
свадьбы в 1849 году чета Циолковских
переехала в село Ижевское Спасского уезда,
где проживала до 1860 года.
О своих родителях Циолковский писал: «Отец всегда был холоден, сдержан.
Среди знакомых он слыл умным человеком
и оратором. Среди чиновников – красным
и нетерпимым по своей идеальной честности…
У него была страсть к изобретательству
и строительству. Меня еще не было на свете,
когда он придумал и устроил молотилку.
Увы, неудачно! Старшие братья рассказывали,
что он строил с ними модели домов и дворцов.
Всякий физический труд отец в нас поощрял,
как и вообще самодеятельность. Мы почти
всегда все делали сами… Мать была совершенно
другого характера – натура сангвиническая,
горячка, хохотунья, насмешница и даровитая.
В отце преобладал характер, сила воли,
в матери – талантливость».
К моменту рождения Кости семья проживала
в доме на улице Польной(ныне ул. Циолковского), который сохранился
до наших дней и по-прежнему находится в частном
владении.
В Ижевском Константину довелось прожить
совсем недолго – первые три года жизни,
и воспоминаний об этом периоде у него почти
не осталось. У Эдуарда Игнатьевича начались
неприятности на службе – начальство было
недовольно его либеральным отношением
к местным крестьянам.
В 1860 году отец Константина получил перевод
в Рязань на должность делопроизводителя
Лесного отделения, а вскоре стал преподавать
естественную историю и таксацию в землемерно-таксаторских
классах Рязанской гимназии и получил
чин титулярного советника. В Рязани на Вознесенской
улице семья прожила почти восемь лет.
За это время произошло много событий, оказавших
влияние на всю дальнейшую жизнь Константина
Эдуардовича.
Начальным образованием
Кости и его братьев занималась мама.
Именно она научила Константина читать
и писать, познакомила с началами арифметики.
Читать Костя выучился по «Сказкам» Александра Афанасьева,
причём мать научила его только алфавиту,
а как складывать из букв слова Костя Циолковский
догадался сам.
Первые годы детства Константина Эдуардовича
были счастливыми. Он был живым, смышленым
ребенком, предприимчивым и впечатлительным.
Летом мальчик строил с товарищами в лесу
шалаши, любил лазить на заборы, крыши и деревья.
Много бегал, играл в мяч, лапту, городки.
Часто запускал змея и отправлял ввысь
по нитке «почту» – коробочку с тараканом.
Зимой с увлечением катался на коньках.
Циолковскому было лет восемь, когда мать
подарила ему крошечный воздушный «шар» (аэростат), выдутый из коллодиума
и наполненный водородом. Будущий создатель
теории цельнометаллического дирижабля
с удовольствием занимался этой игрушкой.
Вспоминая о годах детства, Циолковский
писал: «Я страстно любил читать и читал
все, что можно было достать… Любил мечтать
и даже платил младшему брату за то, чтобы
он слушал мои бредни. Мы были маленькие,
и мне хотелось, чтобы и дома, и люди, и животные
– все тоже было маленькое. Потом я мечтал
о физической силе. Я мысленно высоко прыгал,
взбирался, как кошка, на шесты, по веревкам».
На десятом году жизни – в начале зимы
– Циолковский, катаясь на санках, простудился
и заболел скарлатиной. Болезнь была тяжелой,
и вследствие ее осложнения мальчик почти
совершенно потерял слух. Глухота не позволила
продолжать учебу в школе. «Глухота делает мою биографию малоинтересной,
– пишет позднее Циолковский, – ибо лишает
меня общения с людьми, наблюдения и заимствования.
Моя биография бедна лицами и столкновениями»
С 11 до 14 лет жизнь Циолковского была «самымгрустным, самым темным
временем. «Я стараюсь, – пишет К. Э. Циолковский,
– восстановить его в памяти, но ничего
сейчас не могу больше вспомнить. Нечем
помянуть это время».
В это время Костя впервые начинает проявлять
интерес к мастерству. «Мненравилось делать кукольные
коньки, домики, санки, часы с гирями и пр.
Всё это было из бумаги и картона и соединялось
сургучом», – напишет он позже.
В 1868 году землемерно-таксаторские классы
были закрыты, и Эдуард Игнатьевич снова
потерял работу. Очередной переезд – в Вятку,
где была большая польская община и у отца
семейства жили два брата, которые, вероятно,
и помогли ему получить должность столоначальника
Лесного отделения.
Циолковский о жизни на Вятке: «Вятка для меня незабываема… Там началась
моя сознательная жизнь. Когда наше семейство
перебралось туда из Рязани, я думал, что это грязный,
глухой, серенький городок, по улицам медведи
ходят, а оказалось, этот губернский город
ничем не хуже, а в чём-то, своей библиотекой, например, получше Рязани».
В Вятке семья Циолковских проживала в доме
купца Шуравина на Преображенской улице.
В 1869 году Костя вместе с младшим братом
Игнатием поступил в первый класс мужской
Вятской гимназии. Учёба давалась с большим
трудом, предметов было много, преподаватели
строгие. Очень мешала глухота:«Учителей совершенно не слышал или слышал
одни неясные звуки».
Позднее, в письме Д. И. Менделееву 30 августа
1890 г. Циолковский писал: «Еще раз прошу Вас, Дмитрий Иванович,
взять мой труд под свое покровительство.
Гнет обстоятельств, глухота с десятилетнего
возраста, проистекающее отсюда незнание
жизни и людей и другие неблагоприятные
условия, надеюсь, извинят в Ваших глазах
мою слабость».
В том же, 1869 году пришло печальное известие
из Петербурга – умер старший брат Дмитрий,
учившийся в Морском училище. Эта смерть
потрясла всю семью, но особенно Марию Ивановну.
В 1870 году мать Кости, которую он горячо
любил, неожиданно скончалась.
Горе придавило осиротевшего мальчика.
И без того не блиставший успехами в учёбе,
угнетённый свалившимися на него несчастьями,
Костя учился всё хуже и хуже. Гораздо острее
ощутил он свою глухоту, делавшую его всё более
и более изолированным. За шалости он неоднократно
подвергался наказаниям, попадал в карцер.
Во втором классе Костя остался на второй
год, а с третьего (в 1873 году) последовало отчисление
с характеристикой «… для поступления в техническое
училище». После этого Константин Эдуардович
уже никогда и нигде не учился – занимался
исключительно самостоятельно.
Именно в это время Константин Циолковский
нашёл свое истинное призвание и место
в жизни. Он занимается образованием самостоятельно,
пользуясь небольшой библиотекой своего
отца, в которой были книги по естественным
наукам и по математике. Тогда же в нем пробуждается
страсть к изобретательству. Он строит
воздушные шары из тонкой, папиросной бумаги,
делает маленький токарный станок и конструирует
коляску, которая должна была двигаться
при помощи ветра. Модель коляски прекрасно
удалась и двигалась на крыше по доске даже
против ветра! «Проблескисерьезного умственного
сознания, – пишет Циолковский об этом
периоде своей жизни, – проявились при чтении.
Так, лет четырнадцати я вздумал почитать
арифметику, и мне показалось там все совершенно
ясным и понятным. С этого времени я понял,
что книги – вещь немудреная и вполне мне доступная.
Я стал разбирать с любопытством и пониманием
некоторые отцовские книги по естественным
и математическим наукам… Меня увлекает
астролябия, измерение расстояния до недоступных
предметов, снятие планов, определение
высот. И я устраиваю астролябию – угломер.
С помощью ее, не выходя из дома, определяю
расстояние до пожарной каланчи. Нахожу
400 аршин. Иду и проверяю. Оказывается, верно.
С этого момента я поверил теоретическому
знанию!». Выдающиеся способности, склонность
к самостоятельной работе и несомненный
талант изобретателя заставили родителя
К. Э. Циолковского задуматься над его будущей
профессией и дальнейшим образованием.
Поверив в способности сына, в июле 1873 года
Эдуард Игнатьевич решил послать 16-летнего
Константина в Москву поступать в Высшее
техническое училище (ныне МГТУ им. Баумана), снабдив его сопроводительным
письмом к своему знакомому с просьбой
помочь устроиться. Однако Константин
письмо потерял и помнил только адрес:
Немецкая улица (ныне Бауманская улица). Добравшись
до неё, юноша снял комнату в квартире прачки.
В училище, по неизвестным причинам, Константин
так и не поступил, но решил продолжить образование
самостоятельно. Один из лучших знатоков
биографии Циолковского инженер Б. Н. Воробьев
пишет о будущем ученом:«Как и многие юноши и девушки, стекавшиеся
в столицу для получения образования, он был полон
самых радужных надежд. Но никто и не думал
обращать внимание на молодого провинциала,
всеми силами стремившегося к сокровищнице
знаний. Тяжелое материальное положение,
глухота и практическая неприспособленность
к жизни меньше всего способствовали выявлению
его талантов и способностей».
Из дому Циолковский получал 10-15 рублей
в месяц. Питался одним черным хлебом, не имел
даже картошки и чаю. Зато покупал книги,
реторты, ртуть, серную кислоту и прочее
для различных опытов и самодельных приборов. «Я помню отлично, – пишет Циолковский
в своей автобиографии, – что, кроме воды
и черного хлеба, у меня тогда ничего не было.
Каждые три дня я ходил в булочную и покупал
там, на 9 копеек хлеба. Таким образом, я проживал
90 копеек в месяц… Все же я был счастлив своими
идеями, и черный хлеб меня нисколько не огорчал».
Кроме опытов по физике и химии, Циолковский
много читал, ежедневно с десяти утра и до трёх-четырёх
часов дня штудируя науки в Чертковской
публичной библиотеке – единственной
бесплатной библиотеке в Москве того времени.
В этой библиотеке Циолковский встретился
с основоположником русского космизма
Николаем Фёдоровичем Фёдоровым, работавшим
там помощником библиотекаря (служащий, постоянно находившийся
в зале), но так и не признал в скромном служащем
знаменитого мыслителя. «Он давал мне запрещённые книги.
Потом оказалось, что это известный аскет,
друг Толстого и изумительный философ
и скромник. Он раздавал всё свое крохотное
жалование беднякам. Теперь я вижу, что он и меня
хотел сделать своим пансионером, но это ему не удалось:
я чересчур дичился», – написал позже Константин
Эдуардович в автобиографии. Циолковский
признавал, что Фёдоров заменил ему университетских
профессоров. Однако, это влияние проявилось
много позже, через десять лет после смерти
Московского Сократа, а во время своего
проживания в Москве Константин ничего
не знал о взглядах Николая Фёдоровича,
и они так ни разу и не заговорили о Космосе.
Работа в библиотеке была подчинена чёткому
распорядку. С утра Константин занимался
точными и естественными науками, требовавшими
сосредоточенности и ясности ума. Затем
переключался на более простой материал:
беллетристику и публицистику. Активно
изучал «толстые» журналы, где публиковались
как обзорные научные статьи, так и публицистические.
Увлечённо читал Шекспира, Льва Толстого,
Тургенева, восхищался статьями Дмитрия
Писарева: «Писарев заставлял меня дрожать от радости
и счастья. В нём я видел тогда своё второе «Я»».
За первый год жизни в Москве Циолковским
изучены физика и начала математики. В 1874
году Чертковская библиотека переехала
в здание Румянцевского музея, вместе с ней перешёл
на новое место работы и Николай Фёдоров.
В новом читальном зале Константин изучает
дифференциальное и интегральное исчисление,
высшую алгебру, аналитическую и сферическую
геометрию. Затем астрономия, механика,
химия.
За три года Константин полностью освоил
гимназическую программу, а также значительную
часть университетской программы.
К сожалению, отец больше не смог оплачивать
его проживание в Москве и к тому же плохо
себя чувствовал и собирался на пенсию.
С полученными знаниями Константин уже вполне
мог начать самостоятельную работу в провинции,
а также продолжать своё образование за пределами
Москвы. Осенью 1876 года Эдуард Игнатьевич
вызвал сына обратно в Вятку, и Константин
вернулся домой.
В Вятку Константин вернулся ослабшим,
исхудавшим и измождённым. Тяжёлые условия
жизни в Москве, напряжённая работа привели
также к ухудшению зрения. После возвращения
домой Циолковский стал носить очки. Восстановив
силы, Константин начал давать частные
уроки по физике и математике. Первый урок
получил благодаря связям отца в либеральном
обществе. Проявив себя талантливым педагогом,
в дальнейшем не имел недостатка в учениках.
При ведении уроков Циолковский применял
собственные оригинальные методы, главным
из которых была наглядная демонстрация
– Константин делал бумажные модели многогранников
для уроков геометрии, вместе с учениками
проводил многочисленные опыты на уроках
физики, чем заслужил славу преподавателя,
хорошо и понятно объясняющего материал,
на занятиях с которым всегда интересно.
Для изготовления моделей и проведения
опытов Циолковский снял мастерскую. Всё свое
свободное время проводил в ней или в библиотеке.
Читал очень много – специальную литературу,
беллетристику, публицистику. Согласно
автобиографии, в это время прочитал журналы «Современник»,«Дело»,
В конце 1876 года умер младший брат Константина
Игнатий. Братья с детства были очень близки,
Константин доверял Игнатию свои самые
сокровенные мысли, и смерть брата стала
тяжёлым ударом.
К 1877 году Эдуард Игнатьевич был уже очень
слаб и болен, сказалась трагическая смерть
жены и детей (кроме сыновей Дмитрия и Игнатия в эти годы
Циолковские потеряли самую младшую дочь
– Екатерину – она скончалась в 1875 году,
во время отсутствия Константина), глава
семейства вышел в отставку. В 1878 году вся семья
Циолковских вернулась в Рязань.
По возвращении в Рязань семья жила на Садовой
улице. Сразу после приезда Константин
Циолковский прошёл медицинскую комиссию
и был освобождён от воинской службы из-за
глухоты. В семье предполагали купить дом и жить
доходами от него, однако случилось непредвиденное
– Константин рассорился с отцом. В результате
Константин снял отдельную комнату у служащего
Палкина и был вынужден искать другие средства
к существованию, так как его личные сбережения,
накопленные с частных уроков в Вятке, подходили
к концу, а в Рязани неизвестному репетитору
без рекомендаций не удавалось найти учеников.
Для продолжения работы учителем была
необходима определённая, документально
подтверждённая квалификация. Осенью
1879 года в Первой губернской гимназии Константин
Циолковский держал экзамен экстерном
на уездного учителя математики. Как «самоучке», ему пришлось сдавать«полный»
экзамен – не только сам предмет, но и грамматику,
катехизис, богослужение и прочие обязательные
дисциплины. Этими предметами Циолковский
никогда не интересовался и не занимался,
но сумел подготовиться за короткое время.
Успешно сдав экзамен,
Циолковский получил
Циолковский был назначен на должность
учителя арифметики и геометрии в Боровское
уездное училище Калужской губернии.
По рекомендации жителей Боровска Циолковский «попал на хлеба к одному вдовцу с дочерью,
жившему на окраине города» – Е. Н. Соколову.
Циолковскому «сдали две
В Боровске у Циолковских родилось четверо
детей: старшая дочь Любовь (1881) и сыновья Игнатий (1883), Александр (1885) и Иван (1888). Циолковские жили бедно,
но, по словам самого учёного, «в заплатах не ходили и никогда
не голодали». Большую часть своего жалования
Константин Эдуардович тратил на книги,
физические и химические приборы, инструменты,
реактивы.
За годы проживания в Боровске семья несколько
раз вынуждена была менять место жительства
– осенью 1883 года переезд на Калужскую
улицу в дом бараночника Баранова. С весны
1885 года жили в доме Ковалёва (натой же Калужской улице).
23 апреля 1887 года, в день возвращения Циолковского
из Москвы, где он делал доклад о металлическом
дирижабле собственной конструкции, в его доме
случился пожар, в котором погибли рукописи,
модели, чертежи, библиотека, а также всё имущество
Циолковских, за исключением швейной машинки,
которую удалось выбросить через окно
во двор. Это был тяжелейший удар для Константина
Эдуардовича, свои мысли и чувства он выразил
в рукописи «Молитва» (15 мая
Очередной переезд в дом М. И. Полухиной
на улице Круглой. 1 апреля 1889 года разлилась
Протва, и дом Циолковских был затоплен.
Снова пострадали записи и книги.
С осени 1889 года Циолковские
жили в доме купцов Молчановых по адресу:
Молчановская улица, дом 4.
В Боровском уездном училище Константин
Циолковский продолжал совершенствоваться
как педагог: преподавал арифметику и геометрию
нестандартно, придумывал увлекательные
задачи и ставил удивительные, особенно
для боровских мальчишек, опыты. Несколько
раз запускал с учениками огромный бумажный
воздушный шар с «гондолой», в которой находились
горящие лучины, для нагрева воздуха. Однажды
шар улетел, и это чуть не привело к пожару
в городе.
Иногда Циолковскому приходилось заменять других преподавателей и вести уроки черчения, рисования, истории, географии, а один раз даже замещать смотрителя училища.
B своей квартире в Боровске Циолковский
устроил маленькую лабораторию. У него
в доме сверкали электрические молнии,
гремели громы, звонили колокольчики,
загорались огни, вертелись колеса и блистали иллюминации. «Я предлагал желающим попробовать
ложкой невидимого варенья. Соблазнившиеся
угощением получали электрический удар».
Посетители любовались и дивились на электрического
осьминога, который хватал всякого своими
лапами за нос или за пальцы, и тогда у попавшего
к нему в «лапы» волосы становились дыбом
и выскакивали из любой части тела».
Самая первая работа Циолковского была
посвящена механике в биологии. Ею стала
написанная в 1880 году статья «Графическое изображени
1881 году 24-летний Циолковский самостоятельно
разработал основы кинетической теории
газов. Работу он послал в Петербургское
физико-химическое общество, где она получила
одобрение видных членов общества, в том числе
и гениального русского химика Менделеева.
Однако важные открытия, сделанные Циолковским
в глухом провинциальном городке, не представляли
новости для науки: аналогичные открытия
были сделаны несколько раньше в Германии.
За вторую научную работу, названную«Механика животного организма», Циолковского единогласно
избирают членом физико-химического общества.
Эту моральную поддержку своим первым
научным исследованиям Циолковский вспоминал
с благодарностью всю жизнь.
В предисловии ко второму изданию своей
работы «Простое учение о воздушном корабле и его построении» Константин Эдуардович писал:«Содержание этих работ несколько запоздало,
т. е. я сделал самостоятельно открытия,
уже сделанные ранее другими. Тем не менее,
общество отнеслось ко мне с большим вниманием,
чем поддержало мои силы. Может быть, оно и забыло
меня, но я не забыл господ Боргмана, Менделеева,
Фан-дер-Флита, Пелурушевского, Бобылева
и, в особенности, Сеченова». В 1883 году Константин
Эдуардович написал в форме научного дневника
работу«Свободное пространство»
«Я русский и думаю, что читать меня
будут, прежде всего, русские.
Надо, чтобы писания мои были
понятны большинству. Я этого желаю.
Поэтому я стараюсь избегнуть
иностранных слов: особенно латинских
и греческих, столь чуждых русскому
уху».
К. Э. Циолковский
3. Работы по воздухоплаванию и экспериментальной аэродинамике.
Результатом
Дирижабль Циолковского имел следующие
характерные особенности. Во-первых, это был дирижабль
переменного объема, что позволяло сохранять
постоянную подъемную силу при различных
температурах окружающего воздуха и различных
высотах полета. Возможность изменения
объема конструктивно достигалась при помощи
особой стягивающей системы и гофрированных
боковин (рис. 1).
|
Рис. 1. а — схема металлического
дирижабля К. Э. Циолковского;
б — система блочного стягивания
оболочки
Во-вторых, газ, наполняющий
дирижабль, можно было подогревать
путем пропускания по змеевикам отработанных
газов моторов. Третья особенность конструкции состояла
в том, что тонкая металлическая оболочка
для увеличения прочности и устойчивости
была гофрированной, причем волны гофра
располагались перпендикулярно оси дирижабля.
Выбор геометрической формы дирижабля
и расчет прочности его тонкой оболочки
были решены Циолковским впервые.
Этот проект Дирижабля Циолковского не получил
признания. Официальная организация царской
России по проблемам воздухоплавания –
VII воздухоплавательный отдел Русского
технического общества – нашла, что проект
цельнометаллического дирижабля, способного
изменять свой объем, не может иметь большого
практического значения и дирижабли «вечнобудут игрушкой ветров».
Поэтому автору было отказано даже в субсидии
на постройку модели. Обращения Циолковского
в Генеральный штаб армии также не имели
успеха. Печатный труд (1892 г.) Циолковского «
Циолковскому принадлежит прогрессивная
идея постройки цельнометаллического
аэроплана.
В статье 1894 года «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина», опубликованной в журнале «Наука и жизнь», дано описание, расчеты
и чертежи моноплана со свободнонесущим,
безрасчалочным крылом. В противоположность
зарубежным изобретателям и конструкторам,
разрабатывавшим в те годы аппараты с машущими
крыльями, Циолковский указывал, что «подражание птице в техническом отношении
весьма затруднительно вследствие сложности
движения крыльев и хвоста, а также вследствие
сложности устройства этих органов».
Аэроплан Циолковского (рис. 2) имеет форму «застывшей парящей птицы, но вместо головы
ее вообразим два гребных винта, вращающихся
в обратные стороны… Мускулы животного
мы заменим взрывными нейтральными двигателями.
Они не требуют большого запаса топлива (бензина) и не нуждаются в тяжелых
паровиках и больших запасах воды. …Вместо
хвоста устроим двойной руль – из вертикальной
и горизонтальной плоскости. …Двойной
руль, двойной винт и неподвижность крыльев
придуманы нами не ради выгоды и экономии
работы, а единственно ради исполнимости
конструкции».