Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Институт компьютерных технологий и информационной безопасности

Реферат

По дисциплине:

Введению в инженерную деятельность

На тему:

Колесо - величайшее изобретение человечества

Выполнил: студент гр. КТбо1-2:

Верещагин Никита Игоревич

Таганрог 2016

Введение

В наш век высоких технологий, новые научные открытия и изобретения стали чем то привычным. Изобретения появляются и устаревают с ужасающей скоростью. Но существуют такие творения рук человеческих, которые не устареют никогда. К ним относится самое банальное, известное всем нам с самых юных лет колесо. Оно является древнейшим и величайшим инженерным чудом. Стоит также отметить, что колесо является, пожалуй, первым изобретением человека, которое он создал сам, ведь в природе не встречается ничего даже близко похожего.

И сейчас по настоящему сложно представить, как люди бронзового века смогли создать то, что служит человечеству, и по сей день. Действительно, неизвестно как бы развивался технический прогресс без обычного, всем известного колеса. Ведь в настоящее время вся транспортная система, механика и многие ремесла строятся на изобретении неизвестного нам человека, эпохи бронзового века. Именно поэтому я выбрал это изобретение, как тему моего реферата. Также мы рассмотрим вопросы, касающиеся того, как шел процесс инженерных размышлений древнего человека, когда именно и кем было изобретено колесо, а также какое значение имело данное изобретение на этапах развития человечества.

Цель данной работы, показать значение данного изобретения, доказать значимость его влияния на развитие профессий, транспорта, научно-технического прогресса, а также попытаться рассказать историю его появления. А также познакомиться со строением колес в разные исторические периоды человечества

1. Изобретение колеса

Считается, что данное архаичное изобретение пришло к нам из бронзового века. По данным археологических находок, первые древние конструкции напоминающие колеса, относятся к периоду 4000-9000 до нашей эры. Найдены эти реликты древности были в местах с довольно развитой цивилизацией, по рамкам той эпохи. Люди, живущие там, умели обращаться с металлом, выплавлять из него конструкции разной степе сложности. Например, в Месопотамии уровень металлургии был настолько высок, что местные жители научились создавать первые, простейшие колесные повозки. Устройство этих повозок было элементарно, однако по тем временам это казалось вершиной технологического прогресса. Четырех и двух колесные повозки и колесницы были найдены близ древнего города Кир и датированы 3200 годом до нашей эры.

Ученые предполагают, что прообразом колеса были простейшие катки, которые были сделаны и стволов деревьев. Человек заметил, что катить тяжелый объект гораздо легче, чем тащить его по земле. Необходимость перетаскивать тяжелые объекты на огромные расстояния побудила человека изучать свойства, вращающихся тел. Так люди со временем заметили, что каток с более узким центром и широкими краями устойчивее и реже теряет равновесие, также такое устройство реже заносило в стороны. Благодаря этим наблюдениям ремесленники стали обжигать катки в середине, тем самым делая ее тоньше, при этом края они не трогали, оставляя их без изменения. Человек из современного мира скорее всего назвал бы такое устройство “скат”.

Но все же пока это мало напоминало колесо в, привычном нам понятии. Конструкция продолжала усложняться и совершенствоваться. Так людям пришла в голову идея не использовать целое полено, а оставить два вала, соединенных не толстой деревяшкой, как раньше, а тонкой осью. Лишь потом, валы стали делать отдельно и очень крепко прикреплять к оси. Именно данную конструкцию по праву и можно назвать первым колесом и первой повозкой.

А найдено данное чудо инженерной мысли, в первые, было в Индии 4 века до нашей эры. Особенность конструкции первого колеса заключалась в том, что оно вращалось вместе с осью, что было удобно при езде по прямой дороге, однако если колеса начинали вращаться с разной скоростью, как например на поворотах, начинались сложности, а именно, ось могла сломаться, что влекло за собой не работоспособность всей конструкции. Примерно в это время люди начали запрягать животных в повозки, что увеличить тягловую силу.

Изобретение очень быстро начало свое путешествие по свету. Особое распространение оно получило в степных районах Азии и Сибири, а также в Китае и Европе. Использование колеса в Европе было особенно выгодным, благодаря огромным запасам лесного материала и наличие большого количества долин, для перемещения по которым, колесные повозки подходили как нельзя лучше. Любопытным фактом является то, что коренные жители Южной Америки, Австралии и Океании так и не изобрели колеса, к моменту прихода колонистов. Скорее это связано с отсутствием у них больших тягловых животных, которых можно было бы запрягать в повозки. Данные цивилизации так и не смогли достичь крупного технического прогресса, в том числе по причине отсутствия достойной логистики. Отсюда мы можем сделать вывод, что так благодаря открытию колеса, стала доступна возможность доставки тяжелых грузов на большие расстояния, что и позволило человечеству подняться на новую ступень экономического и технического развития.

2. Принцип работы колеса

Во время своей работы земли касается только малая часть всей конструкции, благодаря этому нагрузка на ось уменьшается в разы. Основная суть и функция колеса состоит в том, что оно существенно уменьшает затраты энергии, необходимые для перемещения объекта по относительно ровной поверхности, то есть дороге. Во время использования колеса, мы совершаем работу против силы трения, что позволяет нам затрачивать гораздо меньше сил для передислокации объекта. Колесную ось принято относить к группе шести основных механизмов нашей цивилизации, она позволяет нам добиться превосходства в силе за счет крутящего момента. Таким образом, колесо является одним из простейших способов получения механического преимущества.

Очень важно также учитывать сцепление поверхности колеса с дорогой, для этого были придуманы специальные рифления, на внешней поверхности колеса. Верхняя часть колеса движется быстрее, чем нижняя. С физической точки зрения, это очень легко объясняется. Вверху вращательная скорость движения колеса прибавляется к поступательной, внизу вращательная скорость движения направлена в обратную сторону и отнимается от поступательной. Очень важно не забывать о том, что способность колеса сохранять энергию также очень востребована в механизмах. Имеются в ввиду шестеренки, которые используются во многих современных механизмах, например в часах мельницах, замках. Причиной этому является способность колеса максимально эффективно передавать механическую энергию.

3. Значимость колеса в развитии транспортной системы мира

В далекие времена, когда человек занимался охотой, он обнаружил, что добычу гораздо легче переносить на своеобразном подобии саней или повозок. Это позволяло брать с собой гораздо больше добычи. Позже люди додумались, что эффективней использовать повозки в паре с дисковыми колесами, которые в свою очередь были прикреплены к тонкой оси. Данная система и является прямым потомком колеса. Также можно считать, что первым транспортом на нашей планете, может считаться двухколесная повозка, созданная по указанному выше устройству.

По мере развития цивилизационных начал развивалась и транспортная система. Ее развитие в свою очередь несло за собой появление дорог и усовершенствование колесного транспорта. Постепенно в прошлое стали уходить колесные системы с использованием жесткой оси, им на смену пришла более гибкая и упругая подвеска на деревянных планках. Теперь транспортные средства стали использоваться не только для перевоза грузов на большие дистанции, но и для частных быстрых коротких переездов. Для этого требовались облегченные небольшие экипажи. Их создание стало возможным благодаря открытиям в области металлургии. Люди научились выплавлять более легкие прочные и сложные конструкции из металла. Применение металла позволяла упрочнить давно известную конструкцию и дала возможность создавать более совершенные транспортные средства. Огромным изобретением также стало создание колеса со ступицей. Благодаря ему колеса больше не являлись одним целым и могли вращаться независимо друг от друга. Данная конструкция положила конец известной годами системе колеса + подвижная ось.

Следующим шагом, стало изобретение велосипеда. Однако велосипедное колесо очень сильно отличалось от того, что человек, когда - либо создавал.

Колесо значительно убавило в весе и со временем потеряло практически все деревянные части. Им на смену со временем пришли легки, но прочные алюминиевые спицы. Также на смену деревянному ободу пришел алюминиевый. Такое колесо, вращалось во много раз быстрее, и было защищено от ударов о камни. Причем, из-за недостатков конструкции цепей ранних велосипедов, порой колеса первых велосипедов были действительно

огромными. Это делалось, чтобы сохранить как можно больше энергии и облегчить жизнь велосипедисту. Следующим местом, где колесо нашло свое предназначение, оказался поезд. Конструкция поездного колеса была абсолютна уникальна. Оно не имело спиц и было цельно-металлическим, также в нем присутствовал специальный паз для рельс. Такая конструкция могла выдержать огромную массу поезда и позволяла сохранять огромное количество энергии.

Пожалуй, последним огромным шагом в использовании колеса стало открытие двигателя внутреннего сгорания. Сначала он больше использовался в мореплавании, чем в передвижении по суше, однако с появлением первых мотоциклов, которые появились раньше машин, колесо вновь пришло модернизировать. Конструкцию сделали более прочной, так как скорости возросли, а также стали использовать шины, которые не только обеспечивали лучшее сцепление с дорогой, но и уменьшали нагрузку на обруч колеса. Пошел процесс бесконечной модернизации подвески автомобилей, но колесо ни миг не потеряло свою актуальность, так как замены ему, человечество не смогло придумать и по сей день. Поэтому устройство колеса улучшалось соответственно модернизации транспортных средств. Так например, со временем привычная система спиц утратила необходимость. Ей на смену пришла система, с готовыми штампованными дисками, которые были дешевле в производстве, а также показали лучшую надежность. Колесо нашло свое применение и в военных действиях, так например, несмотря на появление гусениц у танков, гусеничные траки и скаты все равно сохранили форму колеса. В настоящее время, изобретено колесо с электрическим приводом, рессорой амортизатором и тормозом, благодаря этому отпадает надобность в использовании многих систем автомобиля. Однако практическое использование данной системы еще очень далеко от идеала, поэтому пока она нашла свое место в основном в космических программах, а также на узконаправленных предприятиях.

Таким образом, обычное колесо проделало, путь от простого куска бревна, до инструмента, который помогает в изучении космоса.

4. Использование колеса во всех сферах жизни

колесо профессия транспорт дорога

Удивительным фактом является то, что колесо по мнению ученых впервые вошло в человеческую жизнь не как средство для упрощения дислокации. Впервые применение ему нашли ремесленники - гончары. Неизвестно, кто именно придумал гончарный круг, однако доподлинной является информация о том, что в один момент истории человечества качество глиняной посуды резко возросло. И датируются эти находки седьмым тысячелетием до рождества христова. Также колесо использовалось в конструкции прялки. Оно ускоряло и упрощало процесс создания пряжи. Позже к конструкции добавили педаль и так, получилась, самопрялка.

Тяжело поверить, но появлению своего первого двигателя человечество тоже обязано колесу. Первым и самым простым двигателем на нашей планете стала водяная мельница. Она использовала поступательное движение воды для помола зерна. Данное изобретение в разы упростило процесс изготовления муки. Позже водяное колесо превратилось в настоящий основной двигатель всей мануфактурной промышленности. Занимательным фактом также является то, что КПД такой водяной мельницы составляет примерно 70-90 процентов, что приближается к результатам турбин, которые используются в настоящее время.

Колесо смогло найти себе активное применение и в физике. Одно из основных устройств в физике блок, стал возможет только благодаря изобретению колеса. Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускают веревку, трос или цепь. Такое простое со стороны изобретение позволяет получить потрясающий результат. Огромное распространение колесо получило в механике. Например, такое гениальное изобретение, как шестерни, используются во многих механизмах, по сей день. За примером, необязательно далеко ходить, простые механические часы практически полностью состоят из систем шестерней и шарниров. Знаменитое изобретение Архимеда винт было создано тоже под впечатлением от устройства колеса. Стоит ли напоминать, что винты используются в нашем мире повсеместно.

Примеры использования колеса в нашей жизни можно приводить бесконечно долго. Мы уже не можем представить наш мир без колеса. Так как оно очень прочно вошло в нашу жизнь. Достаточно добавить, что вряд ли бы добился такого научно-технического прогресса без этого чуда инженерной мысли.

Заключение

Колесо по праву можно считать одним из величайших изобретений человека за всю историю. В своей работе мы показали, путь данного инженерного изобретения сквозь века. В настоящее время уже нельзя дать четкий ответ на вопрос “Что такое колесо?”. Ведь данное изобретение нашло свое место в огромном количестве сфер нашей жизни. Нельзя так же преуменьшать значимость данного чуда инженерной мысли и развитии культур и цивилизаций древнего мира. Но, по моему мнению, изобретение колеса особенно важно тем, что это было первое изобретение человека, которое он не скопировал из окружающего мира. Это было нечто сделанное своими руками, нечто новое, показывающее творческое начало человека. И сейчас, когда человек научился подчинять себе природу, начал покорять глубины космоса и недра земли нам очень важно не забывать о том, с чего все начиналось, ведь только хорошо овладев базовыми знаниями можно открыть что-то новое.

Таким образом, мы доказали, что колесо является одним из важнейших изобретений человечества и то, что оно оказало колоссальное значение на наш мир.

Список использованных материалов

1.Хочу все знать!:Большая иллюстрированная энциклопедия интеллекта / Пер. с англ. А. Зыковой, К. Молькова, О. Озеровой. - М.: Эксм, 2007.

2.Человек и машины: Пер. с анг.-М.: Мир, 1986 г.

3.Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов / Пер. К. Мишиной, А. Зыковой. - М.: Изд-во Эксмо, 2006.

4. https://ru.wikipedia.org

5. http://mirnovogo.ru/koleso

Размещено на Allbest.ru