Во всех трех высших учебных заведениях велись практические занятия. Соприкосновение с технической и инженерной практикой не могло не сказаться на всем строе мышления Сергея Алексеевича. Кафедры механики в этих институтах объединял курс лекций Жуковского по теоретической механике, издававшийся литографированным способом. По нему проходили основы теоретической механики студенты всех высших технических школ в России.
Деятельность Жуковского в Техническом училище, проходившая на глазах Сергея Алексеевича, создала в представлении ученика почти идеальный образ учителя в истинном, высшем смысле этого слова.
«Жуковский бывал в Техническом училище по вторникам, четвергам и субботам, — рассказывает Л. С. Лейбензон. — Обычно в субботу он оставался в училище целый день, до глубокой ночи, экзаменуя студентов на репетициях. Любой студент мог получить от профессора после лекции разъяснение по всем интересовавшим его вопросам, чаще всего связанным с проектированием. Постепенно, со временем возле дверей аудитории, где читал Жуковский, выстраивался ряд инженеров, приезжавших со всех концов России, чтобы получить у Николая Егоровича ответы на интересующие их технические вопросы. Окруженный этими людьми, Николай Егорович медленно шел из аудитории в профессорскую. А там его часто ожидали молодые преподаватели Технического училища и товарищи, профессора всех дисциплин, желавшие посоветоваться с ним по интересующим их вопросам. Многие показывали ему чертежи своих новых конструкций, и Николай Егорович, когда-то плохо чертивший в Институте инженеров путей сообщения, благодаря своему всепроникающему геометрическому глазу прекрасно разбирался во всех этих чертежах новых машин и конструкций. Он как-то сразу умел подмечать и достоинства и недостатки их».
В таком инженерно-техническом окружении острое абстрактное мышление Сергея Алексеевича волей-неволей начинало сочетаться с инженерно-технической практикой и в конце концов привело к способности при аналитических решениях не отрываться от физического существа проблемы. Об этом свидетельствуют многочисленные доклады и рефераты Чаплыгина на заседаниях Московского математического общества и Общества любителей естествознания, избравших магистранта своим членом.
Высвобождая время для многообразных и многочисленных занятий, Чаплыгины перебрались на новую квартиру в Вознесенском тупике, поближе к Техническому училищу и Межевому институту.
Публичная защита магистерской диссертации Чаплыгина «О некоторых случаях движения твердого тела в жидкости» происходила на заседании физико-математического факультета 20 марта 1898 года.
Популярность молодого ученого настолько возросла к этому времени, что дискуссия привлекла довольно много посторонних людей. Основную публику составляло студенчество и профессура во главе с К. А. Тимирязевым.
Оппонентами выступали Н. Е. Жуковский и Б. К. Млодзеевский.
В очень подробной рецензии на представленную магистрантом диссертацию Николай Егорович характеризовал ее так:
«Рассматриваемое сочинение посвящено разработке вопроса о движении по инерции твердого тела в беспредельной массе несжимаемой жидкости, покоящейся в бесконечности. Оно является продолжением прежней работы автора „О некоторых случаях движения твердого тела в жидкости“. В этом сочинении дана была полная геометрическая интерпретация движения тела в случае Вебера. Главное содержание новой работы состоит в рассмотрении тех случаев, в которых задача допускает один или несколько интегралов. При зтом исследовании автор встречается со случаями В. А. Стеклова и А. М. Ляпунова. Так как интерпретация движения в случаях, с которыми встречается автор, находится в связи со случаем Кирхгоффа, то автор и начинает свою работу с геометрического исследования этого случая».
Переходя далее к разбору отдельных случаев, исследованных диссертантом, Жуковский заботливо выделяет геометрическую интерпретацию их и очень мало останавливается на собственно аналитических соотношениях.
Подводя итоги, Н. Е. Жуковский дал работе очень высокую оценку:
«Сочинение С. А. Чаплыгина представляет вполне самостоятельный труд, который вместе с его прежними работами по тому же вопросу являются в литературе единственными исследованиями по геометрической интерпретации движения твердого тела в жидкости. Можно сказать, что картина этого сложного движения теперь рисуется в воображении только благодаря исследованиям С. А. Чаплыгина. Счастливая мысль о разложении изучаемого движения на два, из которых одно есть постоянное винтовое движение около оси импульса, открытие цилиндров и желобов, по которым катится соединенный с телом эллипсоид в случаях Вебера и Кирхгоффа, открытие особых прямых, управляющих движением тела в случаях Ляпунова и Стеклова, а также открытие многих новых случаев движения, допускающих частные интегралы с пятью и меньшим числом постоянных, доставляют, по нашему мнению, автору рассматриваемого сочинения почетную известность в литературе по гидродинамике…»
Ученую степень магистра прикладной математики Чаплыгину присудили единогласно.
Обстоятельная рецензия оппонента дает конкретное представление о классической механике. Указывая в рецензии тот или другой случай движения твердого тела в жидкости, Жуковский называет их случаями Клебша, Альфана, Ковалевской, Ляпунова, Стеклова, Чаплыгина, то есть присваивает этим случаям имена авторов, придумавших эти случаи. Вопрос о том, существуют ли в живой природе или технике такие случаи движения, не интересует ни автора, ни оппонентов.
Весь этот начальный период научной деятельности Чаплыгина, от окончания курса до защиты магистерской диссертации, с предельным лаконизмом когда-то охарактеризовала маленькая Люба: «Ты опять поедешь учиться?»
С меньшим лаконизмом, но с большей точностью и ясностью характеризует начальный период творческой истории Чаплыгина один из виднейших учеников его, академик Мстислав Всеволодович Келдыш:
«Научная деятельность Сергея Алексеевича начинается со времени окончания им университета. Будучи молодым ученым, он входит в круг интересов, занимавших в то время университетских математиков и механиков, и его первые работы относятся к области классической механики. В то время университетская наука была весьма мало связана с техническими приложениями. Интересы механиков были направлены на решение вопросов, связанных с астрономией и физикой, и частично на развитие течений и решение ряда трудных задач классической механики, возникших значительно раньше и не находивших долгое время решения. Многие из этих задач представляли большой принципиальный интерес, способствуя развитию общих методов механики и математики, и часто давали решение вопросов, существенных для приложений.
