جنرال لواء

أكثر من 19 ابتكارًا في الهندسة الميكانيكية ساعد في تحديد الميكانيكا اليوم


الهندسة الميكانيكية مجال واسع جدا. يرجع اتساعها جزئيًا إلى حاجتها لتغطية تصميم وتصنيع كل شيء تقريبًا في نظام متحرك.

يتراوح هذا من أصغر مكونات النظام إلى الماكينة المكتملة ، الضخمة أحيانًا ، ككل. على مر التاريخ ، ظهرت بعض الابتكارات لتعريف الميكانيكا والآلة الحديثة ، والاختراعات التالية هي أمثلة رئيسية.

ذات صلة: 35 اختراعًا غيرت العالم

تتراوح هذه الابتكارات الهندسية من أي "آلات بسيطة" كلاسيكية إلى مفاهيم معقدة مثل الطيران. هذه القائمة بعيدة كل البعد عن كونها شاملة وليست بترتيب معين.

1. كانت Aeolipile توربينًا مبكرًا للتفاعل البخاري

كان Aeolipile أول محرك بخاري دوار في العالم ، أو بشكل أكثر دقة من الناحية الفنية ، وهو توربين رد فعل بخاري. ابتكره مالك الحزين العظيم في الإسكندرية في القرن الأول الميلادي ووصفها بتفصيل كبير في كتابه هوائي.

يعمل هذا الجهاز البسيط نسبيًا عن طريق تسخين خزان للمياه داخل الجهاز لتوليد البخار. يتم بعد ذلك تمرير البخار من خلال أحد الدعامات النحاسية إلى كرة نحاسية محورية.

بمجرد أن يصل البخار إلى الكرة ، فإنه يهرب من خلال واحدة من فوهتين في نهايتي ذراعين صغيرتين موجهتين بشكل معاكس. يولد البخار المتسرب الدفع ويؤدي إلى تدوير الكرة.

المبدأ الأساسي بسيط ، ولكن العبقرية الحقيقية للجهاز هي أن أحد الأذرع الداعمة فقط يمرر البخار إلى الكرة (عبر محمل كم).

هذا يدفع الكرة ضد الذراع الداعمة الأخرى "الصلبة" ، والتي لها أيضًا اتجاه دفع. يشتمل الذراع المصمتة على نقطة مخروطية تتحمل المسافة البادئة المطابقة على سطح الكرة. هذا المزيج يثبت الكرة في مكانها أثناء تدويرها.

2. العجلة والمحور - آلة بسيطة قوية

هناك عدد قليل جدًا من الابتكارات في الهندسة الميكانيكية التي كان لها تأثير كبير مثل العجلة والمحور. سيبدو العالم الحديث مختلفًا تمامًا بدونهم.

العجلة والمحور هي واحدة من ست آلات بسيطة كما تم تعريفها في العصور القديمة وتم توسيعها خلال عصر النهضة.

تظهر الصور الأولى للمركبات ذات العجلات على الخزف برونوسيس وعاء من بولندا ، والتاريخ إلى جميع أنحاء 4000 ق. يصور القدر بوضوح عربة من نوع ما ، بأربع عجلات مثبتة على محورين.

يأتي أول دليل فعلي على مجموعة محور العجلة المادية من سلوفينيا وهو مؤرخ في جميع أنحاء العالم 3360-3030 ق.

لقد أدى اختراع العجلة والمحور إلى تغيير العالم حرفيًا ، وكان سمة دائمة لأجهزة النقل البشرية على مدار 6000 عام الماضية ، ومن المرجح أن يظل جيدًا في المستقبل.

3. بدأت طواحين الهواء لتحل محل القوى العاملة

طواحين الهواء هي أجهزة بارعة بشكل لا يصدق قادرة على تحويل طاقة الرياح إلى عمل ميكانيكي مفيد. يتم تحقيق ذلك باستخدام "أشرعة" كبيرة ، عادة ما تكون مصنوعة من الخشب ، لنقل قوة دورانية إلى العمود الرئيسي. هذا ، بدوره ، يمكن استخدامه للقيام ببعض الأعمال ، مثل طحن الدقيق.

كان الفرس من أوائل الأشخاص الذين استخدموا قوة الرياح للقيام بعمل عندما بدأوا في بناء أشكال مبكرة من طواحين الهواء في إيران وأفغانستان في جميع أنحاء القرن السابع الميلادي.

كانت طواحين الهواء المبكرة تتكون من أشرعة تشع من محور عمودي داخل مبنى ، مع فتحتين كبيرتين لمدخل ومخرج الرياح ، متقابلتان تمامًا. تم استخدام الطواحين لقيادة أزواج من أحجار الرحى مباشرة دون استخدام التروس.

كانت إحدى الوسائل الأولى التي استطاعت الحضارات من خلالها استبدال البشر مباشرة بالآلات كمصدر رئيسي للقوة.

أصبحت طواحين الهواء منتشرة بشكل متزايد في جميع أنحاء أوروبا خلال العصور الوسطى ، وظلت شائعة الاستخدام حتى الآن القرن ال 19.

سيؤدي تطوير الطاقة البخارية خلال الثورة الصناعية إلى التراجع النهائي لطواحين الهواء.

4. البكرات تجعل رفع الأشياء أمرًا سهلاً

البكرات عبارة عن عجلات واحدة أو عدة عجلات على محور أو عمود يدعم الحركة وتغيير اتجاه الكبل أو الحزام (عادةً ما يكون مشدودًا). إنها تنقل الطاقة بين العمود والكابل وتوفر ميزة ميكانيكية مثالية لرفع الأشياء الثقيلة.

تأتي البكرات في أنواع مختلفة:

- تحتوي البكرة الثابتة على محور مركب على محامل متصلة بهيكل داعم

- تحتوي البكرات المتحركة على محاور مثبتة على كتل متحركة.

- البكرات المركبة عبارة عن مزيج من الاثنين أعلاه. المثال المثالي هو نظام البكرة والكتلة.

تم تحديد البكرة من قبل مالك الحزين العظيم في الإسكندرية كواحدة من ستة آلات بسيطة أساسية. تعد البكرات اليوم جزءًا لا يتجزأ من العديد من الأنظمة الميكانيكية ، بما في ذلك أحزمة المروحة وأعمدة العلم وآبار المياه.

5. قلص هوس البشرية بالطيران العالم

قبل وقت طويل من ولادة الأخوين رايت ، كان البشر يحاولون التحليق في الهواء. كان الأخ إيلمر أحد رواد الطيران الأقل شهرة. كان إيلمر راهبًا من Malmesbury Abbey ، إنجلترا ، وقام بمحاولة مبكرة للطيران 1010 م.

يمكن العثور على سرد للحدث في كتاب ويليام أوف مالميسبيري من القرن الثاني عشر جيستا ريجوم أنجلوروم.

يقال أن الأخ إيلمر استوحى من أسطورة إيكاروس لبناء طائرة شراعية أساسية ومحاولة الطيران. تم بناء طائرته الشراعية من إطار خشبي وإما من الكتان أو الرق.

نجح في إطلاق نفسه من ارتفاع حوالي 18 مترا فوق الأرض ، وتزلق حولها200 متر ، قبل أن يصاب بالذعر والاصطدام فيما بعد ، وكسر كلتا ساقيه

عاد إيلمر إلى لوحة الرسم وخطط لرحلة أخرى ، فقط ليتم إيقافه بأمر من رئيسه ضد أي محاولات أخرى.

إن رغبة الأخ إيلمر في الطيران ، مثل الآخرين الذين تبعوه ، من القرن السابع عشر العثماني هزارفن أحمد جلبي إلى ليوناردو دافنشي العظيم ، ستقود فهمنا للطيران والديناميكا الهوائية.

6. كان الفولاذ بمثابة مقدمة للعديد من روائع الهندسة الميكانيكية فيما بعد

الصلب ، سبيكة من الحديد والكربون ، معروف منذ العصر الحديدي. ولكن في معظم هذا الوقت ، تباينت جودة الفولاذ المنتج بشكل كبير.

بدأت أفران الصهر الأولى القادرة على صنع الفولاذ القابل للاستخدام في الظهور في الصين حول العالم القرن السادس قبل الميلاد وستنتشر في أوروبا خلال العصور الوسطى. بواسطة القرن ال 17 كان صناعة الصلب مفهومة بشكل أو بآخر ، وبواسطة القرن ال 19 تم تحسين طرق الإنتاج والجودة بشكل كبير مع تطوير عملية Bessemer.

أدرك علماء المعادن الأوائل أنه عندما يصبح الحديد شديد السخونة يبدأ في امتصاص الكربون. وهذا بدوره يقلل من درجة انصهار الحديد ككل ويجعل المنتج النهائي هشًا.

سرعان ما أدركوا أنهم بحاجة إلى إيجاد طريقة لمنع المحتوى العالي من الكربون لجعل منتجات الحديد أقل هشاشة.

في المحيط 1050 م تم تطوير مقدمة لعملية بسمر الحديثة. هذه العملية أزلت الكربون من المعدن من خلال التزوير المتكرر تحت انفجار بارد.

على الرغم من أن هذه العملية كانت أقل كفاءة بكثير من التطوير اللاحق لـ Bessemer ، إلا أنها ستشكل خطوة حاسمة في تطوير تعدين الحديد والصلب.

تم إجراء أهم تطور بواسطة Henry Bessemer نفسه ، في 1856. طور طريقة لضخ الأكسجين من خلال الحديد الزهر المصهور لتقليل محتوى الكربون بثمن بخس نسبيًا وعلى نطاق واسع ، وبالتالي خلق صناعة الصلب الحديثة.

7. السفن الشراعية تفتح المحيطات

يعود تاريخ أول تصوير لسفينة شراعية إلى ما يقرب من ذلك 3300 ق وموجود في لوحة مصرية. تميزت هذه القوارب المبكرة بشراع مربع بالإضافة إلى ضفاف مجاديف.

نظرًا لأنها كانت محصورة في نهر النيل وتعتمد على الرياح داخل قناة ضيقة ، كان من الضروري الاحتفاظ بالمجاديف لاستخدامها في أوقات عدم كفاية سرعة الرياح.

سيطر هذا المزيج من الشراع والمجذاف على السفن المبكرة لعدة قرون ، ووصل إلى ارتفاعات التقدم التكنولوجي مع المجاديف في الفترة الكلاسيكية.

من المحتمل أن الأشرعة الأولى كانت مصنوعة من جلود الحيوانات ، ولكن تم استبدالها بحصائر من القصب المنسوج ، وفي النهاية القماش ، في مصر ما قبل الأسرات.

الأشرعة التي استخدمت في وقت لاحق في أوروبا كانت مصنوعة من ألياف الكتان المنسوجة ، والتي لا تزال مستخدمة حتى اليوم ، على الرغم من استبدالها إلى حد كبير بالقطن.

ستمكن السفن الشراعية من استكشاف البحار لمسافات طويلة وفتح طرق تجارية جديدة. إنهم ، في الواقع ، سيقلصون العالم ويسمحون للدول المنفصلة سابقًا بتبادل السلع والمعرفة.

كما أنها ستمكّن بعض الدول من توسيع نفوذها حول العالم ، وفي بعض الحالات ، تساعد في إنشاء إمبراطورية.

ستوفر التجارة والإمبراطورية حوافز لمزيد من التقدم في تكنولوجيا السفن والهندسة الميكانيكية حتى يومنا هذا.

8. المطبعة صناعة الكتب

كانت المطبعة من أهم الاختراعات في الهندسة الميكانيكية وللتاريخ البشري. كان تكييف يوهانس جوتنبرج للمطبعة رائدًا في عصره ومهد الطريق للتقدم الهائل في الطباعة التي تمت خلال عصر النهضة والثورة الصناعية.

كانت الطباعة بالحروف المتحركة موجودة لبعض الوقت قبل جوتنبرج ، لا سيما في الصين ، لكن جهازه كان أول من مكن عملية تطبيق النصوص والصور على الورق بشكل جماعي.

تم تصميم مطبعة جوتنبرج على غرار معاصر النبيذ القديمة في البحر الأبيض المتوسط ​​، وكانت في الواقع مصنوعة من معصرة نبيذ معدلة. تم تصميمه أيضًا على المطابع الموجودة في العصور الوسطى.

عملت مطابعه عن طريق دحرجة الحبر على سطح مرتفع مرتب مسبقًا من نص متحرك مثبت داخل إطار خشبي. ثم تم الضغط على هذا على ورقة لإنشاء نسخة.

كانت هذه العملية أكثر كفاءة من المطابع الأخرى في ذلك الوقت ، ناهيك عن العملية السابقة لنسخ الكتب يدويًا.

ستسمح الصحافة بإنتاج الكتب بسرعة أكبر ، والأهم من ذلك أنها أرخص ، مما يمكن المزيد والمزيد من الناس من شرائها. هذا من شأنه أن يمثل منعطفا في تاريخ الإنسان والهندسة.

9. المكبس هو مكون حيوي للمحركات الترددية

يرجع الفضل في اختراع المكبس إلى عالم الفيزياء الفرنسي دينيس بابين ، في 1690 م. تم بناء تصميمه لمحرك مكبس بخاري من قبل مخترعين لاحقًا مثل Thomas Newcomen و James Watt خلال القرن ال 18.

سيكون اختراعها ، إلى جانب التطورات الأخرى في تكنولوجيا المحركات البخارية ، بمثابة البداية "الحقيقية" للثورة الصناعية.

يتم احتواء المكابس عمومًا داخل أسطوانة محكمة الغلق باستخدام حلقات المكبس. في المحركات الحديثة ، يعمل المكبس على نقل القوة من توسيع الغاز في الأسطوانة إلى حركة ترددية على العمود المرفقي.

يتم عكس هذه العملية بشكل فعال عند تطبيقها على المضخات.

اليوم ، تعتبر المكابس مكونات أساسية في العديد من المحركات والمضخات والضواغط الترددية وغيرها من الأجهزة المماثلة.

10. تمنحك الرافعات ميزة ميكانيكية

"أعطني مكانًا لأقف فيه ، وسأحرك الأرض معه" ، هذا ما قاله أرخميدس ، الذي ذكر رسميًا المبدأ الرياضي الصحيح للرافعات "- بابوس الإسكندرية.

تتكون الرافعة ، وهي محرك بسيط آخر ، من شعاع (أو قضيب صلب) يدور حول مفصل ثابت أو نقطة ارتكاز. الرافعات هي أجهزة مفيدة بشكل لا يصدق يمكن أن توفر ميزة ميكانيكية لتحريك الأشياء الثقيلة جدًا بجهد قليل نسبيًا ، والمعروف باسم الرافعة المالية.

اعتمادًا على مكان نقطة الارتكاز بالنسبة للحمل والجهد ، يمكن تقسيم الرافعات إلى ثلاثة أنواع:

  • الروافع من الفئة 1 هي تلك التي يقع فيها نقطة الارتكاز في وسط الحزمة. ومن الأمثلة على ذلك الأرجوحة والعتلة.
  • أذرع الفئة 2 هي تلك التي يقع فيها الحمل (المقاومة) في المنتصف. تشمل الأمثلة عربة يدوية ودواسة فرامل.
  • أذرع الفئة 3 هي تلك التي يقع الجهد فيها في المنتصف. ومن الأمثلة على ذلك الملاقط والفك.

تم تحديد الرافعات لأول مرة في أعمال أرخميدس في القرن الثالث قبل الميلاد.

11. القاطرة أحدثت ثورة في النقل إلى الأبد

ريتشارد تريفيثيك ، إن 1801-1804، قام ببناء أول عربة بخارية وقاطرة بخارية تجريبية في Pen-y-Darren ، ويلز ، المملكة المتحدة. في وقت لاحق باع براءة الاختراع ، وفي 1804 راجع نسخته الأصلية ليحملها بنجاح 10 أطنان من الحديد ، 5 عربات ، 70 رجلاً لحوالي 10 أميال. أخذت هذه الرحلة أكثر من ذلك بقليل 4 ساعات، مما يعني أن هذه القاطرة المبكرة سجلت إنزالًا أقل2.4 ميل في الساعة. على الرغم من ذلك ، كانت واحدة من أولى القاطرات البخارية التي أنتجت عملاً عمليًا فعليًا.

ستستمر القاطرة في زيادة سرعتها ، وتغيير وجه الصناعة والنقل في جميع أنحاء العالم.

12. الأسطح أو المنحدرات المائلة تجعل الرفع أسهل

يعد المنحدر المتواضع والمهم للغاية ، أو المستوى المائل ، أحد الآلات الأساسية الست البسيطة ويسمح بنقل الأحمال الثقيلة عموديًا بجهد قليل نسبيًا. تستخدم المنحدرات على نطاق واسع في العديد من التطبيقات ، من تحميل البضائع في الشاحنات إلى منحدرات الوصول المعوقين.

يتطلب تحريك جسم ما على مستوى مائل قوة أقل من رفعه بشكل مستقيم ، ولكن على حساب زيادة المسافة المنقولة. الميزة الميكانيكية للمنحدرات تساوي نسبة طول السطح المنحدر إلى الارتفاع الذي يرتفعه.

يعتبر اللولب والوتد من الآلات البسيطة الأخرى التي يمكن اعتبارها اختلافات على المستوى المائل ، بدلاً من الأشكال المنفصلة.

13. تنقل التروس والعجلات المسننة عزم الدوران بسهولة

التروس أو العجلات المسننة هي مكونات أساسية لأي آلة دوارة. إنها تسمح بتغيير السرعة أو عزم الدوران أو اتجاه القوة. إنها بعض من ابتكارات الهندسة الميكانيكية الأساسية في التاريخ.

أي تغيير في عزم الدوران يتم إجراؤه باستخدام التروس والعجلات المسننة يخلق بالضرورة ميزة ميكانيكية ، وذلك بفضل ظاهرة نسبة التروس.

يمكن أن يتشابك الترس أيضًا مع جزء مسنن خطي ، يسمى الحامل ، ينتج عنه ترجمة بدلاً من الدوران.

ليس من الواضح بالضبط متى تم اختراع التروس والعجلات المسننة لأول مرة ، لكن بعض الفضل يعود إلى أرخميدس. اليوم ، التروس موجودة في العديد من الأنظمة والآلات المتحركة ، من الدراجات إلى محركات السفن.

14. المحمل يساعد على تقليل الاحتكاك

المحمل هو عنصر أساسي آخر في الماكينة والذي أصبح يعرف الهندسة الميكانيكية. تسمح هذه الأجهزة بتقييد الحركة النسبية في اتجاه أو مستوى واحد مع تقليل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة في نفس الوقت.

تأتي المحامل بأشكال وأحجام عديدة ، وتتراوح من المكونات التي تثبت الأعمدة أو المحاور في مكانها (محمل عادي) ، إلى أنظمة أكثر تعقيدًا مثل المحامل الكروية.

غالبًا ما تتطلب المحامل الحديثة المتطورة أعلى مستوى من الدقة والجودة في التصنيع.

15. الإسفين رائع لكسر الأشياء

الوتد هو آلة بسيطة أخرى وابتكار أساسي في الهندسة الميكانيكية. لقد تم استخدامها منذ عصور ما قبل التاريخ لأنشطة مثل تقسيم جذوع الأشجار (محاور) أو الصخور (الأزاميل).

يتم تعريف الأوتاد على أنها طائرات مائلة متحركة يمكن استخدامها لفصل جسمين (أو أجزاء منه) ، أو رفع الأشياء ، أو تثبيت الأشياء في مكانها عن طريق تطبيق القوة على الطرف العريض. لذلك ، فإن شكل الإسفين يحول قوة الإدخال إلى قوى عمودية ،90 درجة على الأسطح المائلة.

تعتمد الميزة الميكانيكية التي يحققها أي إسفين على نسبة طوله إلى سمكه. بعبارة أخرى ، تتطلب الأوتاد القصيرة والعريضة مزيدًا من القوة ولكنها تنتج نتيجة أسرع من الإسفين الطويل والمنخفض الزاوية.

16. المحركات الكهربائية تحول الكهرباء إلى حركة

المحركات هي آلات إلكترونية تحول التيار الكهربائي إلى حركة دورانية. تعمل معظم المحركات الكهربائية الشائعة من خلال التفاعل بين المجال المغناطيسي والتيار لتوليد القوة.

تم وصف المبدأ الأساسي وراء المحركات الكهربائية ، قانون Ampere's Force ، لأول مرة بواسطة Ampere in 1820 وقد تم عرضه لأول مرة بواسطة مايكل فاراداي في 1821. تم إنشاء أحد المحركات العملية الأولى بواسطة الفيزيائي المجري ، أنوس جيدليك إن 1828.

توجد المحركات في العديد من التطبيقات ، من المراوح الصناعية إلى الأدوات الكهربائية ، إلى محركات أقراص الكمبيوتر.

17. الينابيع كبيرة لتخزين الطاقة

الزنبرك هو ببساطة جسم مرن يمكنه تخزين الطاقة الميكانيكية. تميل إلى أن تكون مصنوعة من الفولاذ ، وتأتي في العديد من التصميمات ، ولكن الأكثر شيوعًا في أشكال ملفوفة.

عندما يتم شد أو ضغط زنبرك ، فإنه يميل إلى ممارسة قوة معاكسة تقريبًا تتناسب مع تغيره في الطول.

يمكن صنع الينابيع الصغيرة من لف المواد المُصلَّدة مسبقًا ، في حين تُصنع النوابض الأكبر حجمًا عادةً من الفولاذ الملدن الذي يتم تقويته بعد الإنتاج.

في بداية التاريخ الميكانيكي ، كانت الينابيع غير الملفوفة ، مثل القوس ، شائعة ، لكن الينابيع الملفوفة بدأت بالظهور حول القرن ال 15. اليوم لديهم العديد من التطبيقات ، من تعليق السيارة إلى الألعاب المبتذلة.

18. تم اختراع الحركة الموازية لأول مرة في عام 1784

الحركة الموازية هي شكل من أشكال الربط الميكانيكي اخترعه جيمس وات لأول مرة 1784. تم تطويره للاستخدام في محرك البخار Watt مزدوج المفعول واستبدل شعاع Newcomen السابق وإعداد السلسلة.

سمح تصميمه الجديد للمحرك بتسخير الطاقة في كل من الضربات الصاعدة والهابطة للمكبس ، مما ضاعف الكفاءة بشكل فعال. أطلق عليها واط اسم "الحركة المتوازية" لأن كلا من المكبس وقضيب المضخة كانا مطلوبين للتحرك عموديًا ، بالتوازي مع بعضهما البعض.

لقد أثبت نجاحًا هائلاً وأصبح ابتكارًا مهمًا ساعد في تحديد الميكانيكا اليوم.

19. البراغي تحول عزم الدوران إلى قوة خطية

تعتبر البراغي آلة بسيطة أخرى مستخدمة منذ العصور القديمة. تميل إلى أن تتكون من قضيب أسطواني به واحد أو أكثر من الخيوط الحلزونية الحلزونية أو التلال من الخارج.

تحول هذه الابتكارات الهندسية الميكانيكية البارعة الحركة الدورانية إلى قوة خطية. يمكن أيضًا اعتبار البراغي كمستوى مائل ضيق أو منحدر ملفوف حول أسطوانة.

من الأمثلة المبكرة الشهيرة برغي أرخميدس ، الذي كان يستخدم كشكل مبكر لمضخة المياه.

تسمح البراغي ، مثل المنحدرات والرافعات والبكرات ، بتضخيم القوة. في حالة البرغي ، فإنه يوفر ميزة ميكانيكية لتحويل عزم دوران صغير (قوة دورانية) إلى قوة محورية كبيرة على الحمل.

تتغير ميزته الميكانيكية اعتمادًا على المسافة بين خيوط المسمار ، والتي تُعرف أيضًا باسم درجة الصوت. يتم استخدامها على نطاق واسع اليوم كمثبتات أو كمضخات أساسية ومكابس وأجهزة دقيقة.

20. ساعدت مضخة الهواء أيضًا في تحديد الآليات الحديثة

مضخة الهواء ، كما يوحي الاسم ، هي جهاز لدفع الهواء حولها. تشمل الأمثلة الحديثة مضخة الدراجة وضواغط الغاز وأبواق الهواء وأعضاء الأنابيب ، على سبيل المثال لا الحصر.

كان أول اختراع مسجل لهذا الجهاز في عام 1649 عندما اخترع أوتو فون جيريك مضخة الهواء ذات الفراغ. يُعرف اليوم بأنه نوع من مضخات الهواء ، فقد قلل جهازه من أي تسربات محتملة بين المكابس والأسطوانات المصاحبة باستخدام غسالات مصنوعة من الجلد.

قدم روبرت هوك أول مثال علمي عملي في منتصف القرن السابع عشر ، وطور فرانسيس هوكسبي نسخة مزدوجة الماسورة في أوائل القرن الثامن عشر.

أثبتت مضخة الهواء أنها ثورية من خلال توفير الوسائل للتطوير اللاحق للأنبوب المفرغ الذي أدى بدوره إلى تطوير منتجات مثل المصابيح الكهربائية. كما ساعد في تطوير بضغط الهواء والمضخات الترددية.

21. كان محرك الغاز ثوريًا

كان اختراع محرك الغاز ابتكارًا آخر ساعد في تحديد الميكانيكا الحديثة. شكل من أشكال محرك الاحتراق الداخلي ، يمكن تشغيل محركات الغاز باستخدام أنواع مختلفة من الوقود ، مثل غاز الفحم أو الغاز الحيوي أو غاز مكبات النفايات أو الغاز الطبيعي ، على سبيل المثال لا الحصر.

اليوم ، يمكن لمحركات البنزين تتبع مصدرها لهذا الابتكار المهم للغاية.

بدأت التطورات المبكرة للتكنولوجيا في القرن التاسع عشر ، لكن أول محرك عملي حقيقي تم تطويره بواسطة المهندس البلجيكي إتيان لينوار في ستينيات القرن التاسع عشر. بينما كان محرك Lenoir ثوريًا ، فقد عانى من انخفاض إنتاج الطاقة وارتفاع استهلاك الوقود.

تم تطوير عمل لينوار الرائد من قبل المهندس الألماني نيكولاس أوغست أوتو ، الذي طور لاحقًا أول محرك رباعي الأشواط لحرق الوقود بكفاءة مباشرة في حجرة المكبس.

بدون تطوير محرك البنزين ، سيبدو العالم الحديث مختلفًا تمامًا بالفعل.

22. البندول هو تطور مبكر آخر في الميكانيكا

البندول ، الذي يتكون بشكل فعال من وزن معلق من محور من نوع ما ، هو ابتكار مهم آخر في الهندسة الميكانيكية. يُعتقد أنه تم تطويره لأول مرة في وقت ما في القرن الأول ، تم استخدام أقدم الأمثلة كمقاييس الزلازل الأساسية خلال عهد أسرة هان في الصين.

يُقال إن أحد الاستخدامات الأولى المسجلة للبندول في حفظ الوقت كان في مصر في القرن العاشر بواسطة عالم الفلك ابن يونس - على الرغم من أن هذا موضع خلاف. في عصر النهضة ، بدأ استخدام البندولات كنوع من مصادر الطاقة في الآلات الترددية اليدوية مثل المناشير ، والمضخات.

لكن الأمر سيستغرق غاليليو جاليلي العظيم لتطوير البندول لاستخدامه في الساعات. سيطور بعض ساعات البندول الأولى.

23. أثبت محرك الديزل أيضًا أنه ثوري

وأخيرًا ، كان اختراع محرك الديزل تطورًا مهمًا آخر للهندسة الميكانيكية. يُطلق عليها أحيانًا اسم محرك الاشتعال بالضغط أو محرك CI ، ويتم تسمية محركات الديزل باسم سلفها ، رودولف ديزل.

شكل من أشكال محرك الاحتراق الداخلي ، تعمل محركات الديزل عن طريق إشعال الوقود من خلال الضغط الميكانيكي (ضغط ثابت الحرارة). هذا على عكس محركات البنزين ، التي تستخدم شمعة شرارة لإشعال خليط وقود الهواء.

لهذا السبب ، تتمتع محركات الديزل بأعلى كفاءة حرارية لأي محرك احتراق عملي موجود. تصور رودولف ديزل الفكرة لأول مرة في أواخر سبعينيات القرن التاسع عشر بعد حضور محاضرة لكارل فون ليندي حول دورة كارنو.

في وقت لاحق حصل على براءة اختراع لفكرته في عام 1893 والباقي ، كما يقولون ، هو التاريخ. اليوم ، تتعرض محركات الديزل للكثير من الأخبار السيئة بسبب المستويات العالية لانبعاثات الكربون ، وتقوم العديد من السلطات بحظرها تمامًا.


شاهد الفيديو: وظائف ماراح نحتاجه في المستقبل 2030 (كانون الثاني 2022).