Люди. Техника. Изобретения

За многие тысячелетия развития техника, используемая для облегчения умственного и физического труда человека, претерпела существенные изменения и, следовательно, менялись научные знания, описывающие явления и процессы, протекающие в ней. Под техникой в широком смысле понимается любая искусственная система, созданная человеком. Основы истории, которые предлагаются в этом пособии, предназначены

для студентов-механиков и инженеров, которые занимаются прикладными вопросами проектирования и эксплуатации машин. Поэтому в книге рассматривается история развития техники в основном на примерах подъемно-транспортных и технологических машин и приводится история развития науки механики, как в теоретическом, так и прикладном направлениях.

Становление человека разумного (homo sapiens) связано с осознанием движения орудий труда и его возможностей. Понимание значения движений, несомненно, связано с применением первых орудий тогда, когда, как поется в известной песенке: "Из-за леса из-за гор показал мужик топор, и не просто показал, а на палку привязал". С помощью палки и камня человек не только удлинил и усилил свои руки, но это и побудило его инстинктивно оценивать траекторию движения, чтобы нанести жертве смертельный удар. Естественно, что о механике, как науке о движении, говорить еще не приходится. На многие десятки тысячелетий растягивается период первоначального овладения орудиями, период их непрерывного улучшения и изобретения новых орудий для новых трудовых процессов и теоретического их осмысливания.

Начальный период предыстории человечества называется палеолитом (древним каменным веком), и на него приходится почти 98% всего времени существования человека. Длился он около 500 тыс. лет.

За палеолитом следует неолит (новый каменный век)- период, когда каменные орудия подвергаются все более тщательной и разнообразной обработке в зависимости от их назначения. Человек переходит от собирания растений и охоты к культивированию растений и выращиванию домашнего скота: начинается оседлая жизнь. Неолит длился 10—12 тыс. лет.

В конце неолита появляются первые города. Около 7 тыс. лет тому назад возникают первые цивилизации на берегах Нила, Тигра и Евфрата, несколько позже на берегах Инда и Желтой пеки Бассейн рек Евфрат и Тигр называют Месопотамией, что в переводе с греческого означает Междуречье или Двуречье. Эта природная область стала одним из крупнейших земледельческих и культурных очагов Древнего Востока. Первоначально искусственное орошение появилось в нижнем течении Евфрата. Позднее для ирригации стали использоваться и воды Тигра. На территории Месопотамии в 4-3 тысячелетиях до нашей эры начали формироваться древнейшие государства.

В позднем неолите человек научился плавить металл. Первыми металлическими изделиями стали медные орудия труда. По форме они повторяли каменные рубила и мотыги. В Месопотамии медные орудия появляются в четвертом тысячелетии до нашей эры, в Европе в третьем-втором тысячелетии до нашей эры, в первой половине II тысячелетия до н. э. для изготовления орудий стали применять железо — начался железный век.

В период развития машинного производства (50-е гг. XIX века - 30-е гг. XX века) в Англии и Франции завершалась промышленная революция. В Германии, Австрии, России, Италии и США продлила промышленная революция. Быстро растет производство, а следовательно, бурно развивается техника в традиционных и новых отраслях народного хозяйства. Эти обстоятельства требуют привлечения науки для эффективного решения задач производства.

Два фундаментальных открытия (закона сохранения энергии Гельмгольцем и электромагнитного поля Максвеллом), а также социальные процессы в обществе (борьба за рынки сбыта и сферы влияния) повлекли за собой бурное развитие во всех сферах деятельности общества. Развиваются:

1) производство военной техники;

2) традиционное транспортное машиностроение (кораблестроение, железнодорожный транспорт);

3) металлургия и общее машиностроение (производство машин для производства машин);

4) новые машиностроительные производства (автомобилестроение и авиастроение).

Используются традиционные источники энергии (энергия ветра и движущейся воды, пара), а также новые - электрическая, тепловая энергия сгораемого газа, а больше энергия горючей жидкости (бензин, керосин, дизельное топливо). В рассматриваемом периоде заложены основы современной автоматизации и связи с использованием электричества в освещении, телеграфе и передаче энергии на расстояние.

В классической механике продолжалось развитие старых (например, теория механизмов и машин, теория упругости, сопротивление материалов и др.) и становление новых прикладных наук (например, термодинамика, теория пластичности, аэродинамика и др.). Идет процесс образования и становления специальных технических наук, например теория сельскохозяйственных машин, теория корабля, подъемно-транспортные машины, технология машиностроения и др.

Наука становится ведущей при прогнозировании и создании новых машин. Ярким примером этому является разработка и создание дизельного двигателя внутреннего сгорания. Вначале девяностых годов XIX века немецкий инженер Рудольф Дизель взялся за создание "идеального двигателя", показатели которого были бы близки к "циклу Карно", обратимому круговому процессу тепловой машины с высоким КПД, теория которого была разработана в тридцатых годах (1824) этого же столетия французским физиком и инженером Сади Карно (1796-1832). В 1896 году в Аугсбурге такой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия был сконструирован и получил название по имени своего создателя -дизель. Двигатель отличался довольно высоким коэффициентом полезного действия, но работал на дорогостоящем керосине. Усовершенствованная в 1898-1899 конструкция дизеля стала надежно работать на более дешевом топливе - нефти и широко применяться.

К концу XIX и началу XX веков главными центрами по подготовке как инженеров, так и научно-технических кадров становятся высшие технические учебные заведения. Механиков-теоретиков высшей квалификации продолжают готовить классические университеты.

Сталь во все времена оставалась самым необходимым и желанным продуктом металлургии железа, потому что только она обладала той твердостью и крепостью, какие требовались для изготовления инструментов, оружия и деталей машин. Особенно остро проблема получения все большего количества стали, из которой можно было бы отливать заготовки для последующего изготовления металлических конструкций и деталей машин, стала ощущаться в XIX веке, когда резко возрос спрос на дешевую сталь.

В истории металлургии железа было три революционных переворота, оказавших глубочайшее влияние на весь ход человеческой истории: первый имел место еще в глубокой древности когда появились сыродутные горны; второй произошел в средние века после открытия переделочного процесса; третий пришелся на вторую половину XIX века и был связан с началом производства литой стали.

Производство мягкого железа и в особенности ковка долгое время оставались самыми узкими местами в процессе обработки железа. На них уходило больше всего сил и времени, а результаты далеко не всегда оказывались удовлетворительными.

 Скачать реферат