Механика

Особое внимание Леонардо да Винчи уделял механике, называя ее "раем математических наук" и видя в ней главный ключ к тайнам мироздания. Теоретические выводы Леонардо в области механики поражают своей ясностью и обеспечивают ему почетное место в истории этой науки, в которой он является звеном, соединяющем Архимеда с Галилеем и Паскалем.

Работы Леонардо в области механики могут быть сгруппированы по следующим разделам: законы падения тел; законы движения тела, брошенного под углом к горизонту; законы движения тела по наклонной плоскости; влияние трения на движение тел; теория простейших машин (рычаг, наклонная плоскость, блок); вопросы сложения сил; определение центра тяжести тел; вопросы, связанные с сопротивлением материалов. Перечень этих вопросов делается особо значительным, если учесть, что многие из них разбирались вообще впервые. Остальные же, если и рассматривались до него, то базировались в основном на умозаключениях Аристотеля, весьма далеких в большинстве случаев от истинного положения вещей. По Аристотелю, например, тело, брошенное под углом к горизонту, сначала должно лететь по прямой, а в конце подъема, описав дугу круга, падать вертикально вниз. Леонардо да Винчи рассеял это заблуждение и нашел, что траекторией движения в этом случае будет парабола.

Он высказывает много ценных мыслей, касающихся сохранения движения, подходя вплотную к закону инерции. «Ни одно чувственно воспринимаемое тело, - говорит Леонардо, - не может двигаться само собою. Его приводит в движение некоторая внешняя причина, сила. Сила есть невидимая и бестелесная причина в том смысле, что не может изменяться ни по форме, ни по напряжению. Если тело движимо силой в данное время и проходит данное пространство, то та же сила может подвинуть его во вдвое меньшее пространство. Всякое тело оказывает сопротивление в направлении своего движения. (Здесь почти угадан Ньютонов закон действия, равного противодействию). Свободно падающее тело в каждый момент своего движения получает известное приращение скорости. Удар тел есть сила, действующая в течение весьма недолго времени».²⁴ На основании этих выводов Леонардо убедился в том, что аристотелевское предположение, что тело, движимое в два раза большей силой, проделает вдвое больший путь или что тело, весящее вполовину меньше, движимое той же силой, также проделает в два раза большее расстояние, на практике неосуществимо. Леонардо решительно отрицает возможность вечно движущегося без посторонней силы механизма. Он основывается на теоретических и опытных данных. По его теории, всякое отраженное движение слабее того, которое его произвело²⁵. Опыт показал ему, что шар, брошенный о землю, никогда (вследствие сопротивления воздуха и несовершенной упругости) не поднимается на ту высоту, с которой он брошен. Этот простой опыт убедил Леонардо в невозможности создать силу из ничего и расходовать работу без всякой потери на трение. О невозможности вечного движения он пишет: «Первоначальный импульс должен рано или поздно израсходоваться, а потому в конце концов движение механизма прекратится».²⁶

Леонардо знал и использовал в своих работах метод разложения сил. Для движения тел по наклонной плоскости он ввел понятие о силе трения, связав ее с силой давления тела на плоскость и правильно указав направление этих сил.

Леонардо работал и над конкретными инженерными проектами для своих покровителей – и как консультант, и как создатель простых утилитарных предметов вроде клещей, замков или домкратов, изготовлявшихся в его мастерской. Подъемные механизмы имели большое значение при подъеме с земли тяжелых грузов, например, каменных блоков, - особенно при погрузке на транспортные средства. Леонардо впервые сформулировал мысль о том, что в этих простейших машинах выигрыш в силе происходит за счет потери во времени.²⁷