История техники. Определение понятий «техника» и «наука». Машина и её подсистемы. Техника доцивилизованного периода (до 4000 г. до н.э.). Техника Античности. Техника времён первой научно-технической революции (14 – 19 века н.э.), страница 8

«Изменение энергии системы равно сумме работ, совершенной над ней внешними силами».

Эту идею высказывал ещё Демокрит (460 – 370 г.г. до н.э.)

Сади Карно (1796 – 1832 г г , Франция). В 1824 г. завершил теорию о теплопередаче, обосновал цикл работы идеальной паровой машины. Это произошло спустя 40 лет после изобретения паровой машины Джеймсом Уаттом.

Огюст Коши (1789 – 1857 г г, Франция). Ввёл понятие «механическое напряжение» - частное от деления силы на  площадь поперечного сечения тела, на которое эта сила действует:

σ = F/A; [F] = H; [A] = м2 ; [σ] = H/м2 = Па (паскаль). 106 = 1 МПа (мегапаскаль).

После этого создана наука о сопротивлении материалов, инженеры освоили расчёты конструкций на прочность.

Ханс Эрстет (1770 – 1851 г.г., Дания) – в 1820 г. открыл магнитное поле вокруг проводника с электрическим током.

Андре Ампер (1775 – 1836 г.г., Франция) - в 1820 г. обнаружил механическое взаимодействие двух токов, текущих в параллельных проводниках (проводники с токами одного направления притягиваются, а в противоположном – отталкиваются). Получил формулу для вычисления силы, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.

Майкл Фарадей (1791 – 1867 г. г., Англия) – открыл закон электромагнитной индукции, т.е. преобразование магнитного поля в электрическое.

Фарадей не владел математическим аппаратом, его открытия экспериментальны, идеи – гипотетичны, но подтверждаемы экспериментом. Спустя 50 лет этот и другие законы были использованы при создании электродвигателя.

Наука обогнала технику.

Джеймс  Максвелл (1831 – 1879 г.г., Англия) – физик с сильной математической подготовкой. Показал, что электромагнитная волна идёт со скоростью света, что свет имеет электромагнитную природу и оказывает давление на преграду. Создана теория электромагнитного поля.

Крупнейшие изобретения первой технической революции

Настоящими «двигателями технического прогресса» стали в это время изобретатели.

А) Создание парового двигателя

Известны попытки Архимеда , Герона Александрийского, Леонардо да Винчи заставить пар работать. Но задача эта была решена лишь в конце 18 века. Одна из первых машин создана в конце 17 века англичанином Томасом Севери (1650 – 1715 г.г.). Назначение – откачивать воду из шахты. В машине не было движущихся частей, но пар совершал требуемую работу.        

Затем были паровые машины Томаса Ньюкомена (1663 – 1729 г.г., Англия) и Ивана Ползунова (1728 – 1766 г.г., Россия, Алтай).

Но по-настоящему эффективный паровой двигатель в 1774 – 1784 г. г. создал и в 1784 г. запатентовал Джеймс Уатт (Watt) (1736 – 1819 г. г.,Англия).

Он применил паровой цилиндр двустороннего действия,  прямолинейным движением штока которого заставил через созданную им передачу (параллелограмм Уатта и планетарное устройство) вращаться колесо.  Впоследствии Уатт для этой цели применил шатунно-кривошипную передачу (автор Пикар).

Уатт изобрёл также центробежный регулятор подачи пара в цилиндр для ограничения скорости вращения колеса.

Запомним: 1784 год – создание парового двигателя !

И.И.Ползунов (1728 – 1766 г.г.) в 1765 г. почти за 20 лет до Уатта построил для заводских нужд установку с паровым двигателем. За неделю до её запуска Ползунов в возрасте 38 лет умер от чахотки. Установка проработала 43 дня, показала высокую эффективность. Но после первой поломки не нашлось умельца, который смог бы устранить неполадки. Макет паровой машины Ползунова имеется в Алтайском краевом музее (г. Барнаул).