Л. Казакова «Русский изобретатель, математик и механик Пафнутий Львович Чебышёв». Презентация

    

Ежегодная XV Гимназическая научная конференция «XIX век». 5 апреля 2017 года

Л. Казанкова, 7 класс. Руководитель Ю. О. Беличенко, оппоненты В. А. Гугнин, И. Емельянов


Глава 1. Краткая биография
                 

 

Пафнутий Львович Чебышёв великий физик, математик, ученый, стоящий в одном ряду с такими учеными как Ломоносов, Вернадский, Лобачевский…

Хотелось бы особо подчеркнуть, что Пафнутий Львович родственник уважаемой нами Елены Федоровны, а точнее двоюродный брат прадеда.

 

 

Родился Пафнутий Львович 16 мая 1821г. в селе Окатово (оно же Акатово) в Калужской Губернии, недалеко от Пафнутия-Боровского монастыря. Имя Пафнутий связано с тем, что его мать Аграфена Ивановна часто  ездила в Пафнутия-Боровский монастырь и молилась преподобному Пафнутию Боровскому, о даровании ей сына.

 

 

В 1832 г. молодой Пафнутий Львович начал готовиться в Московский университет и 1837 г. поступил на физико-математическое отделение философского факультета. На молодого Пафнутия Львовича сразу обращает внимание преподаватель Николай Дмитриевич Брашман (Российский и Чешский математик и механик, выдающийся педагог. Член корреспондент Санкт-Петербуржской Академии наук). Он сразу угадал в своем новом ученике, Пафнутие Львовиче, математическое светило. Николай Дмитриевич стал чутко руководить обучением Чебышёва и постоянно убеждал его связать свою жизнь исключительно с чистой наукой. По достоверны отчетным книгам университета за 1837-1841г.г., все четыре года обучения П.Л Чебышёв отличался высокой дисциплиной и выдающимися успехами. Больше всего Пафнутия Львовича интересовали такие науки, как чистая и прикладная математика, астрономия, физика, начертательная геометрия, практическая механика.

 

 

Первое научное исследование Пафнутия Львовича Чебышёва вышло на французском языке в 1845году. Оно называлось "Sur des intégrales définies" (дословный перевод «О множестве интегралов») Слайд 6

Для получения степени магистра в 1846 году Пафнутий Львович Чебышёв пишет диссертацию «О теории вероятности»

В 1847 году Пафнутий Львович был допущен до защиты диссертации «Об интегрировании чисел», после защиты которой был приглашён преподавать в Санкт-Петербуржский университет.

 

 

Став магистром, в 1847 году Пафнутий Львович вместе с двумя братьями Николаем и Владимиром переезжает Петербург и, устроив братьев военное училище, начинает, по приглашению кафедры математики, преподавать в Петербуржском университете. В 1849 г. П.Л. Чебышёв успешно защитив диссертацию, "теория сравнений чисел" получил степень доктора математики и астрономии и Демидовскую премию.

 

 

С 1847 г. Пафнутий Львович преподавал практическую(прикладную) механику в Царском Александровском лицее (где раньше учился А.С. Пушкин). В 1853 году Пафнутий Львович получил звание экстраординарного профессора Петербургского университета.

 

 

Пафнутий Львович стремился пробудить у студентов интерес к творческой деятельности, а они очень любили его лекции. Учениками Пафнутия Львовича Чебышёва были: Егор Иванович Золотарев (известный математик), Александр Николаевич Коркин (Российский математик, выдающийся педагог), Александр Михайлович Ляпунов (Русский математик и механик, член Петербуржской Академии наук), Георгий Феодосьевич Вороной (известный Русский математик, член корреспондент Петербуржской Академии наук) Константин Александрович Пассе (русский математик, автор учебника по дифференциальному и интегральному исчислению.) и др.

 

Глава 2. Изобретения

 

 

 

 

 

Пафнутий Львович Чебышёв изобрел много невероятно полезного для науки и для жизни. Сначала рассмотрим один самых распространённых в обеих сферах вариант, например, способ открытия дверей в наземном общественном транспорте. Разберём принцип работы механизма, изобретенного Пафнутием Львовичем:

                                                                 

Стопоходная машина П. Л. Чебышёва

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сначала мы видим чистый лямбда-механизм с 3 рычагами и 2 шарнирами, в центре и снизу. Нижний шарнир описывает окружность, а верхняя шестерёнка — полуовал. Затем, мы видим метки, которые остаются на траектории через равный промежуток времени. Итак, на окружности все промежутки равны, а на полуовальной траектории равны промежуткам окружности те, которые лежат на одной прямой, лежащие же на дуге, расширяются к верхний точке и сужаются к нижней.

В стопоходе это ведущий механизм, но только движение по траектории не по часовой стрелке, а против.

Итак, присоединяем ногу со стопой к верхнему концу шестерёнки, идущей по полуовальной траектории, к полученной конструкции присоединяем такую же и к полученной такую же Соединяем шарниры с помощью перемычек и получается связанная конструкция на четырех лямбда-механизмах.

Это и есть Стопоходная машина или стопоход с той лишь разницей, что подлинный стопоход обшит деревом ка мы сейчас и видим.

Ещё несколько очень полезных и интересных изобретений:

 

Арифмометр (первая модель) 

 

 

Самокатное кресло или дамский велосипед
 

 

 

 

Следующий механизм, а вернее изобретение Пафнутия Львовича (как он сам назвал его) — «самокатное кресло» или «дамский велосипед»

На самом деле, это механизм инвалидного кресла, чтобы можно было не подталкивать ободья руками, как делают теперешние инвалиды, а крутить рычажный механизм, который мы сейчас и разберём.

Итак, самокатное кресло, дамский велосипед. Здесь 3 звена и 2 шарнира. Нижний шарнир идёт по траектории окружности с радиусом нижнего звена, а верхний конец длинной шестерёнки описывает траекторию, сходную с треугольником, со сглаженными углами. Надо заметить, что от неподвижного конца третьей шестерёнки до обоих центров окружностей всегда здесь 90 градусов.

А вот так выглядит самокатное кресло П. Л. Чебышёва, с разобранным нами механизмом.

Если двигать только один рычаг, то, как здесь и видно, кресло будет крутиться вокруг себя или при необходимости разворачивает кресло, а если двигать оба рычага, то естественно кресло поедет вперёд.

 

Гребной механизм

 

 

 

 

 

 

Сначала мы здесь видим уже знакомый нам Лямбда-механизм. Затем, к нему присоединяется уже другой механизм. В нём край самого большого звена описывает траекторию напоминающую отгрызенный кусок овала.
 К этому механизму присоединяется такой же за исключением короткого звена Лямбда-механизма и теперь оно одно на 2 Лямбда-механизма, но всё равно траектория окружности не нарушается

Вот так выглядит этот механизм в реконструкции, но только… он перевернут.

А вот так видел Пафнутий Львович механизм в исполнении. Внутри ручки, и гребущей человек просто крутит их.

С этим механизмом удобнее, чем просто грести вёслами потому, что за один оборот человек делает не один, а два взмаха вёслами.

 

Сортировалка

Как мы видим, этот механизм на первый взгляд сильно отличается от прочих, которые
мы сегодня уже видели, но на самом деле, отличны только формы. Принципы всё те же.

Здесь тоже 3 звена и и 2 сустава, тоже нижний сустав описывает траекторию окружности,
а конец большого звена — траекторию мало на окружность похожую, в данном случае овал.

Теперь, чертим окружность так, чтобы сторона овала более или менее совпадала со стороной окружности.
К центру окружности прикрепляем сустав с ещё одним звеном. Теперь, когда механизм идет, как показано в начале,
новое звено приподнимается только тогда, когда край звена идёт по верхней половине овала.

Помимо разобранных нами, Пафнутий Львович Чебышёв изобрёл великое множество других механизмов и,
хотя некоторые из них известны нам под другими названиями, я назову их так, как сам Пафнутий Львович:

  • механизм для преобразования вращательного движения в поступательное с ускоренным обратным ходом,
  • четырёхзвенная противовращательная рукоятка,
  • шестизвенная противовращательная рукоятка,
  • парадоксальный механизм,
  • механизм, дающий два качания ведомого звена за один оборот кривошипа,
  • механизм, для преобразования качательного движения во вращательное,
  • велосипед,
  • пресс,
  • механизм с длительной остановкой ведомого звена в конце его хода,
  • механизм с остановкой ведомого звена на полпути,
  • механизм с остановками в крайних положениях,
  • механизм противовращательной рукоятки с остановкой ведомого звена,
  • несимметричный круговой направляющий механизм,
  • механизм кулисы паровой машины,
  • весы,
  • измеритель кривизны,
  • центробежный регулятор,
  • паровая машина,
  • механизм с изменяемым ходом,
  • круговая линейка,
  • приближённое прямило.

 

Глава 3. У П.Л.Чебышёва

 

 

 

 

 

 

В Калужской губернии в селе Окатово дом Пафнутия Львовича не сохранился,  на его месте теперь стоит один памятный камень.

 

 

 

 

Неподалёку от того места, находится школа имени Пафнутия Львовича Чебышёва. Это небольшая школа,
если сравнивать с Московскими государственными школами. Там около 80 учеников, а в среднем в классе по 8 человек.
В этой школе находится один из лучших Музеев Пафнутия Львовича Чебышёва. 

Сам музей представляет собой внушительных размеров комнату или небольшой зал.
По правую руку от нас — столик с книгой отзывов, а за ним начинается длинная витрина.
Мы с живейшим интересом разглядывали экспонаты.

Здесь серебренная ложка Пафнутия Львовича, которой он пользовался почти всю жизнь и нож из того же сервиза. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тут же выведены некоторые из механизмов Чебышёва. Вот уже знакомые нам самокатное кресло и сортировалка
А вот подлинные письменные принадлежности Пафнутия Львовича. 

 

 

 

 

Конечно, здесь есть и родовое дерево Чебышёвых. Как известно, во времена Пафнутия Львовича у всех дворянских родов был свой герб. Это герб Чебышёвых. 

 

 

 

 

Пафнутий Львович был не только Математиком, физиком и изобретателем, у него были золотые руки и благодаря этому, он воплощал некоторые из своих идей. 

 

 

Это кресло, конечно, не является изобретением Чебышёва, но оно вручную им выполнено.

 

 

Это часы Пафнутия Львовича, которые, надо сказать, до сих пор исправны. 

 

 

 

 

Умер Пафнутий Львович Чебышёв  в 1894г., он похоронен вместе с двумя его братьями в церковном склепе храма «Спас на прогнанье», построенном на личные средства Чебышёва. 

Мы посетили место его захоронения, где почтили память выдающегося русского учёного XIX века, и сделали несколько фотографий. Спасибо за внимание.