Ján Andrej Segner – praotec turbíny

 

 

Vynájdením takzvaného Segnerovho kolesa zaradil sa medzi významných fyzikov 18. storočia.

Narodil sa 9. októbra 1704 v Bratislave v rodine bohatého mešťana - exulanta. Na starom meštianskom dome na Michalskej ulici č.7 latinský text dodnes oznamuje, že tento dom bol Segnerovou kúriou. Už na gymnáziu v Bratislave a v Debrecíne prejavil záujem o lekárstvo a matematiku, a tak sa roku 1725 zapísal na lekársku fakultu jenskej univerzity, kde navštevoval aj prednášky z fyziky. Do rodného mesta sa vrátil s doktorským diplomom (1730), ale bol viac fyzikom ako lekárom. Neuspokojil sa s lekárskou praxou v Bratislave a v Debrecíne a roku 1732 sa vrátil do Jeny, kam ho pozvali za profesora matematiky a fyziky. Neskôr bol profesorom fyziky, matematiky a chémie na univerzite v Göttingene, ale vrchol v jeho vedeckom živote znamenali roky 1755-1777 na univerzite v Halle.

Od roku 1747 začal publikovať svoje prvé práce z odboru hydrauliky. Jeho najznámejší, tzv. Segnerovo koleso, vošiel natrvalo do dejín fyziky. Konštrukcia Segnerovho kolesa sa zakladá na účinku prúdu vody vytekajúcej z valcovitej nádoby, ktorá ma v dolnej časti niekoľko vodorovných ramien zahnutých v jednom smere. Voda vytekajúca ramenami rozkrúti spätným tlakom celú nádobu v opačnom smere ako vyteká. Jeho objav sa stal zárodkom neskorších reaktívnych turbín a rakiet. Jeho princíp preštudoval a doplnil znamenitý matematik a L. Euler, s ktorým bol Segner v osobnom styku. Odborníci tvrdia, že keby sa bol Segnerov objav už vtedy prakticky využil, vývoj vodných turbín sa mohol urýchliť najmenej o polstoročia. Jeho dielo De raritate luminis (O vzácnost svetla, 1740) patrí medzi priekopnícke v teórii o vzniku svetla.

Svetoznáme akadémie vied v Petrohrade, Berlíne a Londýne udelili bratislavskému fyzikovi vyznamenanie a čestné členstvo a označovali ho za praotca turbíny. Zomrel 5. októbra 1777 v Halle.

 

Objavy

Najlepšie výsledky dosiahol v hydraulike, v teórii turbín (Specimen theoriae turbinum, Halle 1755). Roku 1750 popísal a fyzikálne prepočítal nový typ vodného kolesa pracujúceho na celkom odlišnom – reaktívnom princípe. Na jednoduchom modeli postupne odvodil výraz pre výtokovú rýchlosť vody, určil zvýšenie tejto rýchlosti v dôsledku odstredivej sily a dokonca vypočítal účinnosť stroja pre prípad štyroch výtokových trubíc.

Segnerovo zariadenie pozostávalo z nádoby s vodorovnými alebo ohnutými ramenami, cez ktoré vytekala voda. Tlak vytekajúcej vody vyvolával reakciu a nádobu roztáčal opačným smerom. Veľkou zásluhou Segnera bolo, že v polovici osemnásteho storočia znovu poukázal na možnosť využitia reaktívnej sily a vytvoril elementárnu teóriu nového typu energetického stroja, ktorý mal podstatne väčšiu účinnosť. Reaktívna sila ako pôvodca pohybu nachádzala svoje uplatnenie vo vodných turbínach a najmä v raketových motoroch až v minulom storočí. O jej prvé praktické uplatnenie sa zaslúžil práve Segner, ktorý býva označovaný za otca vodných turbín. Tento bratislavský objav poslúžil, hoci omnoho neskôr, na rozvoj raketovej techniky. Zariadenie vošlo do dejín ako Segnerovo koleso, reaktívny vodný motor (50 percent straty energie Segnerovho kolesa experimentálne i teoreticky odstránil matematik a Segnerov priateľ prírodovedec Leonard Euler tým, že do Segnerovho kolesa privádzal vodu v smere a rýchlosti otáčania – tzv. beznárazový vstup). Vynález sa stal predobrazom vodných turbín.

O tri roky neskôr uverejnil Segner správu o novom prístroji použitom pri lisovaní oleja v mlyne v Nörtene blízko Göttingenu, ktorý bol poháňaný obrovským Segnerovým kolesom. V záznamoch Segner uvádza: „Zmerali sme prietok vody tak presne, ako sa dalo, pomocou ohnutej trubky, ktorej otvor bol postavený proti prúdu, takže voda musela vystúpiť do hornej časti rúrky.“ Podobné trubice, ktoré dostali názov hydrometre, predviedli už skôr vo Francúzskej akadémii v Paríži, ale prakticky ich nepoužili. Segner bol pravdepodobne prvý, kto uplatnil v praxi trubicu na meranie rýchlosti vody a jej prietokového množstva.

Segner sa venoval starogréckej matematike a hľadal modernejšie riešenie úloh zo starej matematickej literatúry. Zdokonalil napríklad už v staroveku známu metódu aproximácie obsahu kruhu obsahom vpísaných a opísaných mnohouholníkov. Svoju metódu vyskúšal na mnohouholníkoch s 96 stranami a overil si ju na výpočte hodnoty Ludolphovho čísla. To sa mu aj podarilo s presnosťou na šesť desatinných miest.

Bol autorom celého radu vedeckých dizertácií, štúdií, učebníc a príručiek. Publikoval okolo osemdesiat diel. Zastával názor, že pokrok v matematike a fyzike nemožno dosiahnuť bez znalosti astronómie a vytvoril dielo Astronomické prednášky, zreteľný pokyn na dôkladnú znalosť oblohy. Bola to jeho najrozsiahlejšia publikovaná práca v dvoch zväzkoch. Roku 1748 dokonca pozoroval zatmenie Slnka z observatória na jednej z veží mestského opevnenia v Göttingene, ktorého výstavbu inicioval päť rokov predtým. Poznatky z optiky spracoval v priekopníckom spise O hustote svetla, poznatky z termiky v diele O ohni.

 

Segnerove koleso

Ján Andrej Ségner

Pamätné medaily