Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Магнитогорский государственный технический университет
имени Г.И. Носова”
Реферат
на тему:
“Люди. Техника. Изобретения”
Выполнил: студент гр. 1201
Комов. А.В.
Проверила: преподаватель
Золетов Ю.Д.
Магнитогорск
2006
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.
До конца XVIII века передел чугуна в мягкое ковкое железо происходил только в кричных горнах. Этот способ, однако, был неудобен во многих отношениях. Получавшийся в ходе него металл был неоднородным - местами приближался по своим качествам к ковкому железу, местами - к стали. Кроме того, работа требовала больших затрат времени и физических сил. Расход древесного угля был очень велик (в среднем, на восстановление 1 кг железа уходило до 4 кг угля). В самых крупных горнах можно было за 24 часа получить не более 400 кг железа. Между тем, рынок требовал все больше железа и стали. Для удовлетворения этих запросов необходимо было найти более совершенный способ переделки чугуна.
Значительным шагом вперед на этом пути стал предложенный ещё в 1784 году английским металлургом Генри Кортом (1740 - 1800) процесс пудлингования в специально созданной для этого печи.
Принципиальное устройство пудлинговой печи состояло в следующем. В топке сжигали топливо. Продукты горения через каменный порог попадали в рабочее пространство печи, где на поду находился загруженный чугун с железистыми шлаками. Шлаки под действием пламени переходили в тестообразное состояние и частично расплавлялись. С повышением температуры чугун начинал плавиться и примеси его выгорали за счет кислорода, заключенного в шлаках. Чугун обезуглероживался, т.е. превращался в крицу губчатого железа.
Важное отличие пудлинговой печи от кричного горна заключалось в том, что она допускала использовать в качестве горючего любое топливо, в том числе и дешевый неочищенный каменный уголь, а объем ее был значительно больше. Благодаря пудлинговым печам железо стало дешевле.
Уже к середине XIX века пудлинговые печи перестали удовлетворять новым потребностям промышленности. Чтобы поспевать за спросом, приходилось строить на каждую большую домну несколько печей (в среднем одну домну обслуживало десять пудлинговых печей). Это удорожало и усложняло производство.
Многие изобретатели думали над тем, как заменить пудлингование более совершенным способом восстановления железа. Раньше других эту задачу удалось разрешить английскому инженеру Генри Бессемеру (1813 - 1898).