Перейти на главную страницу
"ЛИЦЕЙ №43" ГОРОДСКОГО ОКРУГА САРАНСК
ТВОРЧЕРСКОЕ СОТРУЖЕСТВО К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО И
А. Р. БЕЛЯЕВА И «НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА»
В ФИЗИКЕ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ
Погодина Наталья
8 класс
городского округа Саранск
САРАНСК
2013
Читая романы А. Р. Беляева («Прыжок в ничто», «Воздушный корабль «Звезда КЭЦ») я обратила внимание прежде всего на название романа «Звезда КЭЦ», название которого расшифровывалось очень просто – «Константин Эдуардович Циолковский».
Работы К. Э. Циолковского посвящены воздухоплаванию и освоению космоса. Пропагандируя ракетоплавание и последовательное освоение космоса, Циолковский написал ряд научно-фантастических произведений, в которых наметил пути освоения околоземного пространства. Описание процессов при освоении космоса получили иллюстрации в художественных произведениях А. Р. Беляева.
Цель работы. Проанализировать творческое содружество К. Э. Циолковского и А. Р. Беляева. Влияние научной фантастики Циолковского на научную фантастику Беляева.
Задачи.
«На Луне»
«Грезы о земле и небе»
«На Зените»
«Вне Земли»
«Эфирный остров»
Измерение относительной тяжести на Земле (Меркурий, Марс, астероиды: Церера, Паллада, Веста) научно – фантастические романы и рассказы А. Р. Беляева.
«Звезда КЭЦ»
«Прыжок в ничто»
«Воздушный корабль»
«Изобретения профессора Вагнера»
Работы К. Э. Циолковского «Атлас дирижабля», «Из волнистой стали»
Будущее Земли и человека
Промышленное освоение космоса
Вода в сухих и безоблачных пустынях
3
Переписки А. Р. Беляева и К. Э. Циолковского
и идеи К. Э. Циолковского в романах А. Р. Беляева
Прогресс неумолим, знания, которыми обогащается человечество, растут по экспоненте. С 1800 года по 2000год они выросли в 100 раз, а к 2200 году вырастут примерно 1000000 раз. Это только знания, а фундаментальные открытия, которые дают возможность наращивать знания, как они растут? И часто ли они происходят?
Наша цивилизация держится на открытиях, которые были сделаны в конце 19 и первой половине 20-го веков. Сейчас мы реализуем их возможности. Что можно считать фундаментом нашей цивилизации, основное:
Электротехника
Электроника
Атомная промышленность
Квантовая механика
Ракетостроение
Освоение космоса
и так далее.
В эпоху великих открытий работали не только ученые, но и писатели, поэты. Это был «Серебряный век культуры России» (литературы, кинематографа и т. д). Не случайно в это время появился гений науки, основоположник ракетостроения и теоретик освоения космоса — К. Э. Циолковский и основоположник русской – советской научной фантастики – А. Беляев.
Первый, работавший не только в области ракетостроения,
Воплощение идей Циолковского мы находим в романах А. Беляева. Основой, откуда черпал точные знания и идеи автор, послужили научно-популярные работы К.Э. Циолковского, которые перечислены выше.
Творя свои научно-фантастические произведения, Беляев не только изучил очерки Константина Эдуардовича, но и вел с ним обширную переписку, с целью консультации по научным вопросам и желанием получить отзыв в плане познавательного интереса и художественности. Конечно, было большое желание встретиться, мешало только болезненное состояние обоих. К.Э Циолковский имел уже преклонный возраст, а А. Р. Беляев был прикован костным туберкулезом к постели.
В первой редакции романа «Прыжок в ничто»Беляев ввел главу с подробным научным описанием эффектов при движении ракеты, которая по совету Циолковского была исключена из второго издания, так как нарушила художественную нить произведения. Второе издание ценно тем, что к нему сделал предисловие Циолковский. Приведем его полностью.
«Обстоятельный, добросовестный и благоприятный отзыв о романе А. Р. Беляева «Прыжок в ничто» сделал уважаемый профессор Н. А. Рынин. Этот отзыв в качестве послесловия помещен во второе издание.
«Я могу только подтвердить этот отзыв и прибавить, что из всех известных мне рассказов, оригинальных и переводных, о межпланетных сообщениях роман А. Р. Беляева мне кажется наиболее содержательным и научным. Конечно, возможно есть лучше, но, однако пока его нет.
Поэтому я сердечно и искренне приветствую появление второго издания, которое, несомненно, будет способствовать распространению в массах интереса к заатмосферным полетам. Вероятно, их ожидает великое будущее.»
Калуга, К. Циолковский
Март 1935 г.
5
Остановимся подробнее о содержании романа «Прыжок в ничто».Главным конструктором является Цандер т. е. фамилия персонажа полностью совпадает с фамилией русско-советского ученого, который работал еще с 1908 года. В области ракетостроения Цандер первый предположил использовать отработанные части ракет в качестве топлива.
Далее в романе мы встречаем главу, посвященную Циолковскому, она называется «Достойный ученик Циолковского». В кабинете у Цандера висит портрет К. Э. Циолковского (рис. ).
Понятно, что эффекты космического полета у Беляева взяты из работ Константина Эдуардовича, но эти явления художественно отработанные.
Мы можем сравнить описание оранжерей в космическом корабле Цандера с описанием Циолковского. Естественно они совпадают с описанием Циолковского, который описывает их более подробно с оригинальными техническими решениями.
Способы приготовления пищи Беляев берет за основу те, которые предлагает Циолковский т. е. научные работы Константина Эдуардовича изложены автором. «Прыжок в ничто», идеи Циолковского изложены на более высшем художественном уровне без литературного анализа и более простом изложении физики явлению невесомости, и условиях жизни в них. Мы встречаем целую главу в романе А. Беляева названную «Уроки физики».
Задача моей работы состоит в основном на анализе физических явлений в очерках К. Э. Циолковского и научно-фантастических произведениях А. Р. Беляева, что я и попыталась сделать выше, сопоставив тексты Беляева и Циолковского.
Активная переписка началась с конца 1934г. до середины 1935г. Беляев получал не только критические замечания по роману «Прыжок в ничто», но и положительную оценку его произведения. Впоследствии, уже после смерти К.Э. Циолковского выходит роман «Звезда КЭЦ».
В этих двух романах нашли воплощение идеи «Великого мечтателя»:
Читая произведения К. Э. Циолковского и А. Беляева, у меня возникла идея решить те задачи, которые описаны в них. К своему удивлению задачи оказались на законы физики, которые мы изучаем в курсе 7-10 классов, т. е. авторами разработаны задачи на темы:
Несомненно, произведения гения К. Э. Циолковскогои писателя А. Р. Беляева не потеряли свою актуальность и в наше время. Решая задачи на уроках физики и на внеклассных мероприятиях, мы пробуждаем к двум выдающимся соотечественникам, оставивших яркий след в художественной литературе и науке.
Задачи Константина Эдуардовича в романах Беляева. Кроме художественных произведений, в которых использовались идеи Циолковского.
Беляев написал произведения, посвященные Циолковскому.
«Гражданин эфирного острова» и несколько статей.
Циолковский работал не только в области ракетостроения, им было написано более 200 работ посвященных философии, религии, социальным проблемам, сельскому хозяйству. Им же было преумножены технологические решения дирижаблестроения. На основе работ по дирижаблестроению, идеи Циолковского А. Р. Беляев реализует в научно-фантастическом романе «Воздушный корабль». Не будем пересказывать сюжет, а решим задачу из текста романа о полете аппарата легче воздуха.
«… Кругосветные полеты выгодны в одном направлении – с севера на юг. Чтобы попасть с восточного берега Африки на Суматру, нам пришлось бы лететь не ближайшим путем… - не выгодно, долго… а скорость полета.. два с половиной километра в час, шестьдесят - в сутки… Но тут кроется» Больше экономии, ведь дирижабль плывет по воздушному течению, как по реке. Проигрываем во времени, но для некоторых грузов время не имеет значения. Посчитаем время исходя их данных приведенных в романе.
Задачу на равномерное движение можно взять их текстов Циолковского в повести «Вне земли». Берем условие. В 100 с человек удалялся от нее (ракеты), как всякий предмет, на 50 метров.
В повести Циолковского «Вне земли» приведены таблицы движения ракет равно ускорено. Исходя из данных таблиц, мы можем составить задачу.
Приводим текст Беляева«… Стратоплан побежал по рельсам, набрал скорость – 100 метров с секунду - и поднялся в воздух. Мы летели за пределами стратосферы со скоростью 1000 километров в час»
«Диаметр астероида равен 560 км, т. е. он точно в 6 раз меньше лунного; как видите, это уже вполне основательная планета. Тяжесть на ней 22% меньше земной. Человек прыгнет только сажен на 10: стало быть перепрыгнет здоровую березу, пятиэтажный дом, ров, реченку, сажен в 40 ширины. Четырехпудовый субъект весит здесь столько же, сколько на Земле семифунтовый поросенок. Человек с обыкновенными силами без напряжения несет на плечах, на голове, на руках, где угодно, именно толпу из 22 особ, ему подобных. … Человек, качаясь на качелях, бечевки которых немного толще суровых ниток… Строение можно сделать высотой в шесть верст… пушечные ядра вращаются вокруг планеты.
И далее читаем
«Но как же ваши туземцы получили тяжесть? – спросил читатель
О, очень просто и совершенно даром!
10
Шар они связали длинными и крепкими цепями с довольно значительной массой, однако немного превышающий массу самого шара, и всю систему превышающий массу самого шара заставили вращаться вокруг центра тяжести (так называемый в механике «свободный центр», его положение совпадает с положением центра тяжести)… при секундной скорости шара в 50 м и при цепи длиной в 500 м (около версты) в нем развивалась центробежная сила равная Земной.» (рис. )
Читаем А. Р. Беляева («Звезда КЭЦ»)
«-… На каких только мне не приходилось бывать! – сказал Соколовский. – На них тяжесть так ничтожна, что достаточно было легкого прыжка, чтобы улететь с поверхности. Я был на одном таком с окружностью в семнадцать с половиной километров. Подпрыгнув на метр я опускался 22 секунды. Сделав движение не больше, чем перешагнуть порог на Земле, я мог бы подняться на высоту двухсот двести метров – немного ниже башни Эйфеля. Я бросал камни и они уже не возвращались…
Побывал я на относительно большой планете, с диаметром в шесть раз меньше лунного. Я поднимал там оной рукой двадцать два человека – моих сотрудников. Там можно было качаться на качелях, подвешенных на суровых нитках, построить башню в шесть с половиной километров высотой. Я пробовал там выстрелить из револьвера. Что получилось, можете себе представить! Если бы я сам не был сброшен с планетки выстрелом, моя пуля могла бы убить меня сзади, облетев вокруг астероида. Она, вероятно, и сейчас носится где-нибудь вокруг планеты, как ее спутник.»
Становится понятно, что Беляев изучал работы Циолковского, использовал их в своих романах. Несомненно, и Циолковский, и Беляев про решали эти задачи. Теперь мы попытаемся составить на основе текстов задачи небесной механики, используя указанные данные К. Циолковского и А. Беляева.
объем шара
RЛ = 1.7 106м v1 – первая космическая скорость
Используя условия Циолковского и Беляева, решали задачу о поднятии 22 человек.
Еще одно решение используя условия Константина Эдуардовича.
Привычно нам m ≈ 1650 кг т. е. как и у Циолковского ≈ 1,5тонны.
Составим задачу на использование центробежной силы для спутника вращающегося вокруг астероида.
12
…Чтобы отдельные куски не разлетались от случайных толчков, наши гелио сварщики расплавили и сварили поверхность этих плане
К одной бомбе мы прикрепили стальным тросом полый шар (у Циолковского – «цепями») и привели их в грузовое движение. Получилась центробежная сила, тяжесть внутри полого шара, равна тяжести на Луне…
Т. е. Беляев творчески переработал очерк Циолковского и использовал их в романе «Звезда КЭЦ». Используя данные Беляева, составляем задачу и решаем ее.
«Я решил дать ему потренироваться несколько дней. У нас в небе есть склады пойманных астероидов. Все эти небесные камни, куски планет, складываются в виде шара. Чтобы отдельные куски не разлетались от случайных толчков, наши гелио сварщики расплавили и сварили поверхность этих планеток. К одной такой "бомбе" мы прикрепили стальным тросом полый шар и привели их в круговое движение. Получилась центробежная сила, тяжесть внутри полого шара равна тяжести на Луне. Вот в этом шаре интересуется Тюрин. Давление и количество кислорода в шаре такие же, как ив скафандре межпланетного костюма. Слетайте, голубчик, навестите Тюрина.»
В 1934 году появились первые главы романа «Воздушный корабль». В основу этого романа писатель положил работы Константина Эдуардовича. В редакцию пришло письмо Циолковского (10 декабря 1934 г.)
… Рассказ остроумно написан и достаточно научен для фантастики. Позволю себе изъявить удовольствие товарищу Беляеву и почтение редакции журнала. Прошу Беляева послать мне неложным платежом его другой фантастический рассказ, посвященный междупланетным скитаниям, который я нигде не мог дочитать. Прошу переслать письмо Беляеву с приветом Циолковский.
Отзыв о «Воздушном корабле» обрадовал писателя и он тут же выслал Циолковскому роман «Прыжок в ничто».
Таким образом, завязалась переписка между ними. В письме от 5 января 1935 года Циолковский писал: «одни изобретают и вычисляют, другие доступно излагают эти труды, а третьи посвящают им романы. Все необходимы, все драгоценны»
В научно-фантастическом очерке «Вне Земли» Циолковский предлагает решить проблему искусственного тяготения с помощью вращения ракеты.
Гениальный Цандер, герой романа «Прыжок в ничто» решает эту задачу, используя идею К. Э. Циолковского.
… «Цандер объяснил свою мысль - и опять – мысль своего великого учителя Циолковского. Необходимо устроить ракете противовес, а т. е. собирается устройство по схеме.
Т. е. мы получаем аналогично задачу, которую блестяще решил Циолковский. Все данные задачи аналогичны параметрам задачи Константина Эдуардовича. Естественно у Беляева это описано более художественно. «Когда наскоро собранная «планетка-спутник» была привязана отнесена, вернее отброшена. … Цандер распорядился осторожно пустить в ход заднюю дюзу, придающее ракете поступательное движение…система заработала»
Центробежная сила «разлилась» равномерно по ракете. Искусственная тяжесть появилась и в оранжерее. Идея оранжерей на спутниках и ракетах возникла у Циолковского и получило дальнейшую разработку. Эту идею использует и Беляев. Я не описываю устройство оранжерей ни у кого, и не привожу цитат из книг, т. к. они очень обширны.
Вернемся к задаче о центробежной силе. Циолковский приводит пример, когда астероид, вращаясь приводит к тому, что исчезает тяжесть на экваторе астероида. Подобный эксперимент составит профессор Вагнер, герой рассказов Беляева Изобретение профессора Вагнера.
Составим задачу и решим ее.
n - ? v– линейная скорость
T - ?
v - ?
Вернемся к роману «Прыжок в ничто» и «Звезда КЭЦ». В романе «Звезда КЭЦ» Беляев описывает явления невесомости, которое наступает между Землей и Луной, конкретных условий в романе нет, но эта задача решается Циолковским в повети «Вне Земле».
Мы уже почти свободны от притяжения Земли – сказал Ньютон – так как тут сила ее тяжести в 3600 раз меньше, чем у поверхности Земли. Сейчас мы проходим каждую секунду вокруг не около километра.
Выводим данные и решаем задачу
R – расстояние ракеты от Земли.
v =1000
P =
16
R - ?
Rg =
R =
У А. Беляева есть строки в романе «Звезда КЭЦ» о замедлении показания времени у маятниковых часов, т. е. время считывать с них невозможно т. к. все на астероиде в 6000 раз меньше, чем на Земле, задача аналогично задаче Циолковского.
… Лаплас взял с планетки камешек, привязал к нему нитку, другой конец держал в руке, как маятник, камешек стал качаться – но Боже, как медленно! Не хватало терпения считать его качения и наблюдать время. Маятник в 1 метр длины делает в 80 секунд одно качение. Отсюда можно заключить – сказал Франклин,- что сила притяжения этой планеты в той точке, где мы сейчас находимся, в 6000 раз слабее, чем на Земле. В первую секунду здесь тело проходит немного менее одного миллиметра. Я вишу здесь, как и вы, в 6000 раз меньше, чем на Земле, и во мне, стало быть, 13 граммов!
T2 =
l = 1 м
FT Земли=>
T2 - ? T2 =
T2 =
17
Искусственная станция Звезда КЭЦ (Вторая Луна – первое название романа) весит неподвижно над Землей, несомненно А. Беляев был знаком с работой Циолковского (Вне Земли), в которой он – Циолковский ставит эту задачу перед пассажирами ракеты и решает ее.
«Судя по времени, - сказал Лаплас, - … ракета нам кажется совершенно неподвижной, но это иллюзия;… мы теперь вращаемся вечно вокруг Земли…ракета движется, около 7.5 километров в секунду. Оборот она должна совершить в 1 час 40 минут теперь мы подобно Луне, потому что превратились в спутник Земли. (спутник – слово данное Циолковским после 1957 года считает международным)»
Вернемся к эффектам, проходящие на астероиде, которые Беляев и Циолковский описывают в своих произведениях. Решим задачу исходя их данных Константина Эдуардовича.
«Вообразим себя на самом большом астероиде. Если он шарообразен, то средний диаметр 400 км, если он имеет такую же плотность, как и Земля, то тяжесть там в 30 раз меньше, чем у нас.»
18
D – const
V=
Кроме задач и описаний небесной механики А. Беляев использует работы К. Циолковского по преобразованию земли и освоение пустынь и экваториальных областей планеты. Фантазия Беляева позволяет увидеть мечты Константина Эдуардовича, который предлагал освещать Землю с помощью искусственных зеркал из космоса.
Читаем у Циолковского
«… На первом плане стоит Солнечная энергетика. Системы зеркал, начало которых было положено на Земле, создает спектр температур необходимых для всех сред производства.»
Из текстов А. Р. Беляева следует, что он знаком не только с работами по освоению космоса, но и с техническими целями К. Э. Циолковского, которые предлагаются в научных статьях таких как:
«Будущее Земли и человечества»
«Жизнь человечества»
«Освоение жарких пустынь»
Промышленное освоение космоса, растения будущего и т. п.
Из анализа переписки Беляева и Циолковского и их работ мы делаем вывод, что взаимообщение двух гениев взаимообоготили друг друга и помогли создать работы, которые не потеряли свою активность и в наше время.
Работы Циолковского столь грандиозны, что решить их даже нашему поколению невозможно, видимо еще не одно столетие люди будутих изучать и использовать в научных разработках.
В моей работе сделана попытка популяризовать работы ученого и писателя, рекомендовать их ив использовании изучения физики и литературы на уроках и внеклассных занятиях, благо изложение научных идей и Беляева, и Циолковского вполне по силам ученикам средней школы.
20
Заключение
20
Данная работа может служить хорошим пособием для проведения внеклассных мероприятий, как на уроках литературы, так и физики, знакомя учеников с трудами писателей и ученых. Освещая не только их индивидуальную работу, но и совместный труд, пропагандируя достижения отечественных науки и литературы.
Перевод единиц, приводимых в задачах
К. Э. Циолковского в систему СИ
2Сажень = 2,1336 м
3 Аршин = 0,7112 м
4 Фут = 0,3048 м
5 Вершок = 44,45 мм
6 Дюйм = 25,4 мм
7 Линия = 2,54 мм
8 Пуд = 16,3805 кг
9 Фунт = 409,51241 г
10 Лот = 12,797 г
4) А. Р. Беляев, К. Э. Циолковский к трехлетию со дня смерти, газета «Большевистское слово» №82, 1938 г.
5) А. Р. Беляев «Он жил среди звезд», газета Большевистское слово»№82, 1938 г.
6) А. Р. Беляев «Гражданин Эфирного Острова», журнал «Всемирный следопыт», 1930 г.
7) Элементарный учебник физики т. I под редакцией Г. С. Ландсберга многократно переиздавалось.
8) О. Ф. Кабардин «Физика» справочник 1991 г. из- во Просвящение.
Ы небесной механики в романах А. Р. Беляева и К. Э. Циолковского
16 12 2014
1 стр.
Комплексная оценка экологического состояния некоторых озер сппур после разлива р Сура в 2012 года 15
16 12 2014
1 стр.
Всероссийский открытый конкурс научно-исследовательских, проектных и творческих работ учащихся
14 12 2014
6 стр.
Туристско-краеведческого движения учащихся Республики Марий Эл «Край родной марийский»
14 12 2014
1 стр.
Краевой открытый конкурс реферативных, научно-исследовательских, проектных и творческих работ учащихся
11 09 2014
1 стр.
Руководитель-консультант: Пузырева Т. Ю. председатель Пермского краевого отделения ООО
15 12 2014
1 стр.
Областной краеведческий конкурс творческих и исследовательских работ «Новые таланты – 2011»
12 10 2014
1 стр.
Мкоу сош пгт Вахруши был проведен конкурс исследовательских работ и творческих проектов младших школьников «Я – исследователь»
09 10 2014
1 стр.