Capitolo 1 : Ingegneria

L'ingegneria è l'applicazione delle scienze naturali, della matematica e del processo di progettazione ingegneristica alla risoluzione di problemi tecnici, al miglioramento dei sistemi e al miglioramento dell'efficienza e della produzione. Ci sono molti sottocampi che rientrano nell'ambito dell'ingegneria moderna. Alcuni di questi sottocampi includono la progettazione e il miglioramento di infrastrutture, macchinari, veicoli, elettronica, materiali e sistemi energetici.

L'ingegneria è un campo ampio che comprende un'ampia varietà di sottocampi più specializzati dell'ingegneria. Ognuno di questi sottocampi pone una maggiore enfasi su particolari aree della matematica applicata, delle scienze applicate e dei diversi tipi di applicazioni. Questo è un glossario di termini ingegneristici.

Ingenium, che letteralmente si traduce in "intelligenza", è da dove ha origine il termine "ingegneria".

Una definizione di "ingegneria" è stata fornita dall'American Engineers' Council for Professional Development (ECPD), che è stata l'organizzazione che ha preceduto l'ABET.

L'applicazione creativa di principi scientifici per progettare o sviluppare strutture, macchine, apparecchi o processi di fabbricazione, o opere che li utilizzano singolarmente o in combinazione; o di costruirli o gestirli con piena consapevolezza del loro progetto; o per prevedere il loro comportamento in specifiche condizioni operative; Il tutto per quanto riguarda la funzione prevista, l'economia del funzionamento e la sicurezza della vita e della proprietà.

Fin dai tempi antichi, le persone hanno sviluppato molte invenzioni, tra cui il cuneo, la leva, la ruota e la puleggia, tra le altre cose. Questo è l'inizio dell'ingegneria.

Un engine'er, che letteralmente significa "colui che costruisce o aziona una macchina d'assedio", era la frase che veniva usata per riferirsi a "un costruttore di macchine militari" nel XIV secolo. Il termine ingegneria deriva dalla parola ingegnere, che risale a quel decennio. Nel contesto di questa discussione, che non è più rilevante, il termine "motore" si riferiva a una macchina militare, che è un dispositivo meccanico che viene utilizzato in guerra (ad esempio, una catapulta). Alcuni esempi notevoli di uso antiquato che sono persistiti fino ai giorni nostri includono i corpi di ingegneria militare, come gli Stati Uniti e il Regno Unito. Era il Corpo degli Ingegneri dell'Esercito.

La stessa parola "motore" ha un'origine molto più antica, che deriva in ultima analisi dalla parola latina ingenium, che significava "qualità innata, in particolare il potere mentale, quindi un'invenzione intelligente". Questa frase fu usata per la prima volta intorno all'anno 1250.

Negli anni successivi, quando la progettazione di strutture civili, come ponti ed edifici, si sviluppò in una disciplina tecnica matura, il termine "ingegneria civile" entrò nel lessico come mezzo per distinguere tra coloro che si specializzavano nella costruzione di tali progetti non militari e coloro che erano coinvolti nella disciplina dell'ingegneria militare.

Numerosi sono gli esempi che dimostrano l'inventiva e la competenza degli antichi ingegneri civili e militari. Alcuni esempi includono le piramidi dell'antico Egitto, le ziggurat della Mesopotamia, l'Acropoli e il Partenone in Grecia, gli acquedotti romani, la Via Appia e il Colosseo, Teotihuacán e il tempio Brihadeeswarar di Thanjavur. Altri edifici, come il Pharos di Alessandria e i Giardini Pensili di Babilonia, che non sono più in piedi, non solo erano considerati tra le Sette Meraviglie del Mondo Antico, ma erano anche considerati significativi trionfi ingegneristici durante le rispettive epoche.

Fin dall'antichità, le persone nel Vicino Oriente conoscevano le sei macchine semplici fondamentali. Fin dalla preistoria, le persone sono state consapevoli del cuneo e del piano inclinato, a volte noto come rampa. Durante il quinto millennio avanti l'era volgare, la Mesopotamia, che ora è inclusa nell'Iraq, è stata il luogo di nascita della ruota, così come del sistema di ruote e assi. Circa 5.000 anni fa, il meccanismo a leva fu originariamente scoperto nel Vicino Oriente. Inizialmente è stato utilizzato nella costruzione di una semplice bilancia, così come nella tecnologia dell'antico Egitto, dove veniva utilizzato per spostare grandi cose. Inoltre, la leva è stata utilizzata nel meccanismo di sollevamento dell'acqua shadoof, che è stata la prima macchina gru ad essere creata in Mesopotamia intorno all'anno 3000 a.C. circa, e poi la tecnologia nell'antico Egitto nello stesso periodo. L'anno 2000 a.C. La Mesopotamia, all'inizio del II millennio a.C., e l'antico Egitto, durante la XII dinastia (1991-1802 a.C.), sono i luoghi in cui si possono trovare le prime testimonianze di carrucole. La Mesopotamia è stata la culla della vite, che è stata l'ultima delle macchine primitive ad essere costruita. La sua prima apparizione risale al periodo neo-assiro (911-609) a.C. Il piano inclinato, il cuneo e la leva erano le tre semplici macchine utilizzate nella costruzione delle piramidi egizie. Inoltre, la leva è stata utilizzata nella costruzione di monumenti come la Grande Piramide di Giza.

Imhotep è talvolta citato come il primo ingegnere civile ad essere identificato per nome. Intorno all'anno 2630-2611 a.C., fu presumibilmente uno dei funzionari del faraone, Djosèr, e fu responsabile della progettazione e della supervisione della costruzione della Piramide di Djosèr, nota anche come Piramide a gradoni, che si trovava a Saqqara, in Egitto. La ruota idraulica e il mulino ad acqua, due delle più antiche macchine azionate dall'acqua e pratiche, furono viste per la prima volta nell'impero persiano, che si trovava in quelli che oggi sono l'Iraq e l'Iran, all'inizio del IV secolo a.C.

Durante il IV secolo a.C., Kush fu colui che costruì il Sakia, che era alimentato dalla forza animale piuttosto che dall'energia umana. Una sorta di bacino idrico noto come hafir è stato costruito a Kush allo scopo di immagazzinare e contenere l'acqua, nonché di migliorare i servizi di irrigazione. Allo scopo di costruire strade rialzate durante le campagne militari, venivano assunti genieri. Durante l'età del bronzo, durante il periodo di tempo tra il 3700 e il 3250 a.C., gli antenati kushiti costruirono speos. Inoltre, fiorifici e altiforni furono costruiti a Kush durante il VII secolo prima dell'era volgare.

Le macchine che sono state inventate nell'antica Grecia sono state utilizzate sia in ambito civile che militare. Un esempio di ingegneria meccanica greca è la macchina di Antikythera, che è un antico computer analogico meccanico conosciuto. Le invenzioni meccaniche di Archimede sono altri esempi di ingegneria meccanica greca. Alcune delle invenzioni di Archimede, così come il meccanismo di Antikythera, richiedevano una sofisticata comprensione degli ingranaggi differenziali o ingranaggi epicicloidali. Questi sono due principi fondamentali nella teoria delle macchine che sono stati determinanti nella progettazione dei treni di ingranaggi durante la rivoluzione industriale. Questi principi sono ampiamente utilizzati anche in campi come la robotica e l'ingegneria automobilistica.

L'artiglieria, che fu inventata dai greci intorno al IV secolo a.C., la trireme, la balista e la catapulta erano tutti esempi di macchine militari e innovazioni che furono utilizzate dalle antiche forze cinesi, greche, romane e unne. Il trabucco era un dispositivo progettato durante il Medioevo.

Il mulino a vento e la pompa eolica, due delle più antiche apparecchiature funzionanti alimentate dal vento, furono visti per la prima volta nel mondo musulmano durante l'età dell'oro islamica, in quello che oggi è l'Iran, l'Afghanistan e il Pakistan, dal IX secolo dopo l'era comune. Nel 1551, Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf dell'Egitto ottomano descrisse un martinetto a vapore azionato da una turbina a vapore. Questa macchina a vapore all'epoca fu il primo esempio pratico di macchina a vapore.

Sia la sgranatrice di cotone che il filatoio sono stati essenziali per lo sviluppo dell'industria del cotone. La sgranatrice di cotone è stata inventata in India intorno al sesto secolo dopo l'era volgare, mentre l'arcolaio è stato inventato nel mondo islamico intorno all'XI secolo. Non solo l'arcolaio è stato un precursore della jenny rotante, ma è stato anche uno sviluppo significativo che si è verificato durante le prime fasi della rivoluzione industriale nel XVIII secolo.

Il mondo dei musulmani è stato responsabile dello sviluppo delle prime macchine programmabili. Un esempio del più antico tipo di macchina programmabile era un sequencer musicale, che è un tipo di strumento musicale che può essere programmato. Nel IX secolo, i fratelli Banu Musa costruirono un suonatore di flauto automatizzato, che è stato descritto nel loro Libro dei dispositivi ingegnosi. Questo è stato il primo sequencer musicale mai creato. Gli automi e i robot programmabili furono creati per la prima volta da Al-Jazari nell'anno 1206. Presentò quattro musicisti di automi, uno dei quali era un batterista controllato da una drum machine programmabile. Questi batteristi potevano essere programmati per eseguire una varietà di ritmi e pattern di batteria.

La matematica è stata utilizzata da artigiani e artigiani prima della nascita dell'ingegneria moderna. Alcuni esempi di questi individui sono i mugnai, gli orologiai, i costruttori di strumenti e i geometri. Oltre a queste professioni, si riteneva che i college non esercitassero una notevole rilevanza pratica nel campo della tecnologia.

Un tipico riferimento sul livello delle arti meccaniche durante il Rinascimento è fornito dal trattato di ingegneria mineraria De re metallica (1556), che contiene anche sezioni...