Historia inżynierii

Silnik parowy Watta , główny motor rewolucji przemysłowej , podkreśla znaczenie inżynierii we współczesnej historii. Ten model jest wystawiony w głównym budynku ETSII w Madrycie w Hiszpanii

Pojęcie inżynierii istniało od czasów starożytnych, kiedy ludzie opracowali podstawowe wynalazki, takie jak koło pasowe , dźwignia i koło . Każdy z tych wynalazków jest zgodny ze współczesną definicją inżynierii, wykorzystując podstawowe zasady mechaniczne do opracowywania użytecznych narzędzi i przedmiotów.

termin inżynieria ma znacznie nowszą etymologię, wywodzącą się od słowa inżynier , które samo pochodzi z 1325 r., Kiedy to inżynier (dosłownie ten, kto obsługuje silnik ) pierwotnie odnosił się do „konstruktora silników wojskowych”. W tym kontekście, już przestarzały, „silnik” odnosił się do maszyny wojskowej, tj. mi. , mechaniczne urządzenie używane na wojnie (na przykład katapulta ) . Samo słowo „silnik” ma jeszcze starsze pochodzenie, ostatecznie wywodzące się z łacińskiego ingenium (ok. 1250), co oznacza „wrodzoną jakość, zwłaszcza siłę umysłową, stąd sprytny wynalazek”.

Później, gdy projektowanie konstrukcji cywilnych, takich jak mosty i budynki, dojrzewało jako dyscyplina techniczna, termin inżynieria lądowa wszedł do leksykonu jako sposób na rozróżnienie między tymi, którzy specjalizują się w budowie takich projektów niewojskowych, a tymi zajmującymi się starszą dyscypliną inżynierii wojskowej (pierwotne znaczenie słowa „inżynieria”, obecnie w dużej mierze przestarzałe, z godnymi uwagi wyjątkami, które przetrwały do ​​dnia dzisiejszego, takimi jak wojskowy korpus inżynieryjny, np . Korpus Inżynieryjny Armii Stanów Zjednoczonych ).

Era starożytna

Zigguraty w Mezopotamii , piramidy i Pharos w Aleksandrii w starożytnym Egipcie , miasta cywilizacji Doliny Indusu , Akropol i Partenon w starożytnej Grecji , akwedukty , Via Appia i Koloseum w Cesarstwie Rzymskim , Teotihuacán , miasta i piramidy Majów , Inków i Azteków i Wielki Mur Chiński , wśród wielu innych, są świadectwem pomysłowości i umiejętności starożytnych inżynierów cywilnych i wojskowych.

Sześć klasycznych prostych maszyn było znanych na starożytnym Bliskim Wschodzie . Klin i pochylnia (rampa) były znane od czasów prehistorycznych . Koło wraz z mechanizmem koła i osi zostało wynalezione w Mezopotamii ( współczesny Irak) w V tysiącleciu pne. Mechanizm dźwigni pojawił się po raz pierwszy około 5000 lat temu na Bliskim Wschodzie , gdzie był używany w prostej wadze i do przenoszenia dużych przedmiotów w technologia starożytnego Egiptu . Dźwignia była również używana w shadoof , pierwszej maszynie dźwigowej , która pojawiła się w Mezopotamii około 3000 pne, a następnie w technice starożytnego Egiptu około 2000 pne. Najwcześniejsze dowody na istnienie kół pasowych pochodzą z Mezopotamii na początku drugiego tysiąclecia pne i starożytnego Egiptu za czasów XII dynastii (1991-1802 pne). Śruba , ostatnia z wynalezionych prostych maszyn, pojawiła się po raz pierwszy w Mezopotamii w okresie neoasyryjskim . okres (911-609) pne. Piramidy egipskie zostały zbudowane przy użyciu trzech z sześciu prostych maszyn, pochyłej płaszczyzny, klina i dźwigni, aby stworzyć konstrukcje takie jak Wielka Piramida w Gizie .

Najwcześniejszym architektem znanym z imienia jest Imhotep . Jako jeden z urzędników faraona , Dżesera , prawdopodobnie zaprojektował i nadzorował budowę piramidy Dżesera ( piramidy schodkowej ) w Sakkarze w Egipcie około 2630-2611 pne . Być może był również odpowiedzialny za pierwsze znane użycie kolumn w architekturze .

Kush rozwinął Sakia w IV wieku pne, który polegał na sile zwierząt zamiast energii ludzkiej. W Kush opracowano zbiorniki w postaci Hafirów , aby zwiększyć nawadnianie. Saperzy byli zatrudniani do budowy grobli podczas kampanii wojennych. Kuszyccy przodkowie budowali speo między 3700 a 3250 pne. W okresie meroickim powstały także Bloomeries i wielkie piece .

Najwcześniejsze praktyczne maszyny napędzane wodą , koło wodne i młyn wodny , pojawiły się po raz pierwszy w Imperium Perskim , na terenach dzisiejszego Iraku i Iranu, na początku IV wieku pne.

Starożytna Grecja rozwijała maszyny zarówno w dziedzinie cywilnej, jak i wojskowej. Mechanizm z Antykithiry , wczesny znany model mechanicznego komputera analogowego oraz mechaniczne wynalazki Archimedesa to przykłady greckiej inżynierii mechanicznej. Niektóre wynalazki Archimedesa, jak również mechanizm z Antykithiry, wymagały zaawansowanej wiedzy na temat przekładni różnicowej lub przekładni planetarnej , dwóch kluczowych zasad teorii maszyn, które pomogły zaprojektować przekładnie zębate rewolucji przemysłowej i nadal są szeroko stosowane w różnych dziedzinach, takich jak robotyka i inżynieria samochodowa .

Armie chińska i rzymska wykorzystywały złożone maszyny wojskowe, w tym balistę i katapultę . Trebusz został opracowany w średniowieczu . W 132 r. polityk Zhang Heng wynalazł sejsmoskop do wykrywania trzęsień ziemi, który nie został wynaleziony nigdzie indziej na świecie aż do 1100 lat później.

Xinlun autorstwa Huan Tana jest najwcześniejszym tekstem opisującym urządzenie z młotem wyzwalającym napędzane hydrauliką (tj. kołem wodnym), które było używane do tłuczenia i obłuszczania ziarna.

Średniowiecze

Najwcześniejsze praktyczne maszyny napędzane wiatrem , wiatrak i pompa wiatrowa , pojawiły się po raz pierwszy w świecie muzułmańskim w okresie Złotego Wieku Islamu , na terenach dzisiejszego Iranu, Afganistanu i Pakistanu, do IX wieku naszej ery. Najwcześniejszą praktyczną parową była turbina parowa typu jack , opisana w 1551 roku przez Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf w osmańskim Egipcie .

Odziarniacz bawełny został wynaleziony w Indiach w VI wieku naszej ery, a kołowrotek w świecie islamskim na początku XI wieku, co miało fundamentalne znaczenie dla rozwoju przemysłu bawełnianego . Kołowrotek był także prekursorem przędzarki , która była kluczowym osiągnięciem podczas wczesnej rewolucji przemysłowej w XVIII wieku.

Najwcześniejsze programowalne maszyny powstały w świecie muzułmańskim. Sekwencer muzyczny , programowalny instrument muzyczny , był najwcześniejszym rodzajem programowalnej maszyny. Pierwszym sekwencerem muzycznym był zautomatyzowany fletowy wynaleziony przez braci Banu Musa , opisany w ich Księdze Pomysłowych Urządzeń w IX wieku. W 1206 roku Al-Dżazari wynalazł programowalne automaty / roboty . Opisał cztery automaty muzycy, w tym perkusiści obsługiwani przez programowalną maszynę perkusyjną , w której można było zmusić ich do grania różnych rytmów i różnych schematów perkusyjnych. Zegar zamkowy , mechaniczny zegar astronomiczny z napędem wodnym , wynaleziony przez Al-Dżazariego, był pierwszym programowalnym komputerem analogowym .

Al-Dżazari zbudował pięć maszyn do pompowania wody dla królów tureckiej dynastii Artuqid i ich pałaców . Oprócz ponad 50 pomysłowych urządzeń mechanicznych, Al-Dżazari opracował również i wprowadził innowacje w przekładniach segmentowych, mechanicznych kontrolkach, mechanizmach wychwytowych , zegarach, robotyce i protokołach do projektowania i metod produkcji.

renesans europejski

Pierwsza w pełni działająca maszyna parowa została zbudowana w 1712 roku przez kowala Thomasa Newcomena . Rozwój tego urządzenia zapoczątkował rewolucję przemysłową w następnych dziesięcioleciach, pozwalając na początki masowej produkcji .

Wraz z rozwojem inżynierii jako zawodu w XVIII wieku, termin ten stał się węższy w odniesieniu do dziedzin, w których do tych celów stosowano matematykę i nauki ścisłe. Podobnie, oprócz wojska i inżynierii lądowej, dziedziny znane wówczas jako sztuki mechaniczne zostały włączone do inżynierii.

Poniższe obrazy to próbki z talii kart ilustrujących instrumenty inżynieryjne w Anglii w 1702 roku. Ilustrują one szereg specjalizacji inżynierskich, które ostatecznie stały się znane jako inżynieria lądowa , inżynieria mechaniczna , geodezja i geomatyka , i tak dalej.

Każda karta zawiera podpis wyjaśniający przeznaczenie instrumentu:

• 

  Cztery serca: kwadrant morski

• 

  Dziewięć diamentów: Dyals (tarcze)

• 

  Sześć diamentów: Circumferentor

• 

  Osiem diamentów: kompas

• 

  Król pik: Kule

• 

  Łotr serc: geodezyjne koło i łańcuchy

• 

  Walet pik: Leavell

• 

  Jeden z diamentów: instrumenty matematyczne

• 

  Królowa diamentów: projekcje kuli

• 

  Dama pik: kwadrant astronomiczny

• 

  Trójka diamentów: Gauger (wskaźniki)

• 

  Dwa kluby: Teodolet i półkole

Era nowożytna

Wynalazki Thomasa Savery'ego i szkockiego inżyniera Jamesa Watta dały początek nowoczesnej inżynierii mechanicznej . Rozwój wyspecjalizowanych maszyn i narzędzi do ich konserwacji podczas rewolucji przemysłowej doprowadził do szybkiego rozwoju inżynierii mechanicznej zarówno w miejscu jej narodzin w Wielkiej Brytanii , jak i za granicą.

Dyscyplina elektrotechniki została ukształtowana przez eksperymenty Alessandro Volty w XIX wieku, eksperymenty Michaela Faradaya , Georga Ohma i innych oraz wynalezienie silnika elektrycznego w 1872 roku. Inżynieria elektryczna stała się zawodem pod koniec XIX wieku. Praktycy stworzyli globalną telegrafu elektrycznego , aw Wielkiej Brytanii i USA powstały pierwsze instytucje elektrotechniczne wspierające nową dyscyplinę. Chociaż nie jest możliwe dokładne wskazanie pierwszego inżyniera elektryka, Przed konkurencją stoi Francis Ronalds , który stworzył pierwszy działający elektryczny system telegraficzny w 1816 roku i udokumentował swoją wizję tego, jak świat może zostać przekształcony przez elektryczność.

Prace Jamesa Maxwella i Heinricha Hertza pod koniec XIX wieku dały początek dziedzinie elektroniki . Późniejsze wynalazki lampy próżniowej i tranzystora jeszcze bardziej przyspieszyły rozwój elektroniki do tego stopnia, że ​​inżynierowie elektrycy i elektronicy przewyższają obecnie liczebnie swoich kolegów z jakiejkolwiek innej specjalizacji inżynierskiej.

Inżynieria chemiczna , podobnie jak jej odpowiednik Inżynieria mechaniczna, rozwinęła się w XIX wieku podczas rewolucji przemysłowej . Produkcja na skalę przemysłową wymagała nowych materiałów i nowych procesów, a do 1880 r. potrzeba produkcji chemikaliów na dużą skalę była taka, że ​​powstał nowy przemysł, poświęcony rozwojowi i produkcji chemikaliów na dużą skalę w nowych zakładach przemysłowych. Rolą inżyniera chemika było projektowanie tych zakładów chemicznych i procesów.

Inżynieria lotnicza zajmuje się projektowaniem samolotów , podczas gdy inżynieria kosmiczna jest bardziej nowoczesnym terminem, który rozszerza zasięg tej dyscypliny, włączając projektowanie statków kosmicznych . Jego początki sięgają pionierów lotnictwa z przełomu XIX i XX wieku, chociaż prace Sir George'a Cayleya zostały ostatnio datowane na ostatnią dekadę XVIII wieku. Wczesna wiedza z zakresu inżynierii lotniczej była w dużej mierze empiryczna, a niektóre koncepcje i umiejętności zostały zaimportowane z innych gałęzi inżynierii. Zaledwie dekadę po udanych lotach przez Bracia Wright , w latach dwudziestych XX wieku nastąpił intensywny rozwój inżynierii lotniczej poprzez rozwój samolotów wojskowych z I wojny światowej . W międzyczasie kontynuowano badania mające na celu dostarczenie podstaw naukowych, łącząc fizykę teoretyczną z eksperymentami.

Pierwszy doktorat z inżynierii (techniki, nauki stosowane i inżynieria ) przyznany w Stanach Zjednoczonych otrzymał Willard Gibbs na Uniwersytecie Yale w 1863 roku; był to również drugi doktorat naukowy przyznany w USA

W 1990 roku, wraz z rozwojem technologii komputerowej , inżynier komputerowy Alan Emtage zbudował pierwszą wyszukiwarkę .

Zobacz też

• Kalendarium historycznych wynalazków
• Historia kobiet w inżynierii
• Historia inżynierii chemicznej
• Historia elektrotechniki
• Historia inżynierii budowlanej

Dalsza lektura

• Bix, Amy Sue. Girls Coming to Tech !: A History of American Engineering Education for Women (MIT Press, 2014)
• Wzgórze, Donaldzie. Historia inżynierii w czasach klasycznych i średniowiecznych (Routledge, 2013), o Grekach, Rzymianach, Bizantyjczykach i Arabach
• Lawton, Brian, wyd. Wczesna historia inżynierii mechanicznej - tom. 1 (2004) w Internecie ; tom 2 (2004) w Internecie
• Rae, Johna i Rudiego Voltiego. Inżynier w historii (2001) online
• Rodos, Edward, wyd. Engineering America: The Rise of the American Professional Class, 1838–1920 (Washington: Westphalia Press, 2014) 142 s.
• Smith, Edgar C. Krótka historia inżynierii morskiej i morskiej (Cambridge University Press, 2013)
• Ushera, Abbotta Paysona. A History of Mechanical Invention (wyd. 2, 1954), 450 s. Recenzja online

Linki zewnętrzne

• Historia inżynierii na University of Minnesota