ریاضیات

قرون وسطی

اولین دستگاههای عملیاتی با انرژی مجهز به باد ، آسیاب بادی و پمپ باد ، اولین بار در جهان اسلام در دوران طلای اسلامی ، در ایران ، افغانستان و پاکستان فعلی ، تا قرن نهم میلادی ظاهر شد. [32] [33] [34] [35] اولین دستگاه عملیاتی مجهز به بخار ، جك بخار بود كه توسط یك توربین بخار هدایت می شد ، كه در سال 1551 توسط تقی الدین محمد بن معروف در مصر عثمانی توصیف شد . [36] [37]

ماشین پنبه پاک کنی در هند در قرن 6 میلادی اختراع شد، [38] و چرخ نخ ریسی در اختراع شد جهان اسلام در قرن اوایل 11th، [39] که هر دو اساسی به رشد بود صنعت پنبه . چرخ در حال چرخش نیز پیش درآمد جنی در حال چرخش بود ، که یک پیشرفت اساسی در اوایل انقلاب صنعتی در قرن هجدهم بود. [40] میل لنگ و میل بادامک توسط اختراع شد الجزاری در شمال بین النهرین در حدود 1206، [41] [42][43] و آنها بعداً در ماشین آلات مدرن مانند موتور بخار ، موتور احتراق داخلی و کنترل های اتوماتیک مورد توجه قرار گرفتند . [44]

اولین ماشین آلات قابل برنامه ریزی در جهان اسلام توسعه یافت. یک ترتیب سنج موسیقی ، یک ساز موسیقی قابل برنامه ریزی ، اولین نوع ماشین قابل برنامه ریزی بود. اولین سکانسر موسیقی نوازنده فلوت خودکار بود که توسط برادران بانو موسی اختراع شد ، و در کتاب دستگاههای هوشمندانه آنها در قرن 9 شرح داده شد. [45] [46] در سال 1206 ، الجزاری اتومات ها / روبات های قابل برنامه ریزی را اختراع کرد . وی چهار نوازنده اتومات را توصیف کرد ، از جمله درامرهایی که توسط دستگاه درام قابل برنامه ریزی کار می کنند، جایی که می توان آنها را ساخت تا ریتم های مختلف و الگوهای مختلف طبل را اجرا کنند. [47] ساعت قلعه ، یک hydropowered مکانیکی ساعت نجومی اختراع شده توسط الجزاری، اولین بار بود برنامه ریزی کامپیوتر آنالوگ . [48] [49] [50]

بالابر مین با آب ، که برای تولید سنگ معدن استفاده می شود ، تقریباً 1556

پیش از پیشرفت مهندسی مدرن ، ریاضیات توسط صنعتگران و صنعتگران مانند فرزندان ، ساعت سازها ، سازندگان ابزار و نقشه برداران استفاده می شد. گذشته از این حرفه ها ، اعتقاد بر این نبود که دانشگاه ها از نظر عملی اهمیت زیادی برای فناوری دارند. [51] : 32

در رساله مهندسی معدن De re metallica (1556) که شامل بخشهایی از زمین شناسی ، معدن و شیمی است ، یک مرجع استاندارد برای وضعیت هنرهای مکانیکی در دوران رنسانس آورده شده است . De re metallica مرجع استاندارد شیمی برای 180 سال آینده بود. [51]

عصر مدرن

استفاده از موتور بخار باعث شد که در ساخت آهن ، کک جایگزین زغال شود و این باعث کاهش هزینه آهن می شود ، این ماده مواد جدیدی را برای ساخت پل ها در اختیار مهندسان قرار می دهد. این پل از چدن ساخته شده بود که به زودی توسط آهن فرفورژه با شکنندگی کمتر به عنوان یک ماده ساختاری جابجا شد

علم مکانیک کلاسیک ، که گاهی اوقات مکانیک نیوتنی نیز خوانده می شود ، اساس علمی بسیاری از مهندسی مدرن را تشکیل می دهد. [51] با ظهور مهندسی به عنوان یک حرفه در قرن هجدهم ، این اصطلاح در زمینه هایی که ریاضیات و علوم برای این اهداف استفاده می کردند ، بطور محدودتری استفاده می شود. به همین ترتیب ، علاوه بر مهندسی نظامی و عمران ، رشته هایی که در آن زمان به عنوان هنر مکانیک شناخته می شدند ، در مهندسی گنجانده شدند.

ساخت کانال کار مهندسی مهمی در مراحل اولیه انقلاب صنعتی بود. [52]

جان اسمیتون اولین مهندس عمران خودخوانده بود و اغلب او را "پدر" مهندسی عمران می دانند. وی یک مهندس عمران انگلیسی بود که مسئولیت طراحی پل ها ، کانال ها ، بندرها و فانوس های دریایی را بر عهده داشت. وی همچنین یک مهندس مکانیک توانا و یک فیزیکدان برجسته بود . Smeaton با استفاده از یک چرخ آب مدل ، آزمایشاتی را به مدت هفت سال انجام داد و روش های افزایش کارایی را تعیین کرد. [53] : 127 Smeaton محورها و چرخ دنده های آهنی را به چرخ های آب وارد کرد. [51] : 69 Smeaton همچنین بهبودهای مکانیکی در موتور بخار Newcomen ایجاد کرد . اسمیتون سومین فانوس دریایی ادیستون را طراحی کرد(1755–599) جایی که او پیشگام استفاده از " آهک هیدرولیک " (نوعی ملات که در زیر آب قرار خواهد گرفت) شد و تکنیکی را با استفاده از بلوکهای گرانیت مخلوط شده در ساختمان فانوس دریایی توسعه داد. او در تاریخ ، کشف مجدد و توسعه سیمان مدرن مهم است ، زیرا او نیازهای ترکیبی مورد نیاز برای به دست آوردن "هیدرولیک بودن" در آهک را شناسایی کرد. کاری که در نهایت منجر به اختراع سیمان پرتلند شد .

علم کاربردی منجر به توسعه موتور بخار می شود. توالی وقایع با اختراع فشار سنج و اندازه گیری فشار اتمسفر توسط Evangelista Torricelli در سال 1643 ، نمایش نیروی فشار اتمسفر توسط Otto von Guericke با استفاده از نیمکره های مگدبورگ در سال 1656 ، آزمایش های آزمایشگاهی توسط دنیس پاپین ، که مدل تجربی را ساخت ، آغاز شد. موتورهای بخار و استفاده از پیستون را نشان داد ، كه در سال 1707 منتشر كرد. ادوارد سامرست ، دومین ماركس ووستر كتاب 100 اختراعی را منتشر كرد كه حاوی روشی برای بالا بردن آبهای شبیه به دستگاه بخور قهوه بود . ساموئل مورلند، یک ریاضیدان و مخترع که روی پمپ ها کار می کرد ، یادداشت هایی را در دفتر دستورالعمل واکسهال در مورد طرح پمپ بخار که توماس ساوری خوانده بود ، گذاشت. در سال 1698 ساوری یک پمپ بخار به نام "دوست معدنچی" ساخت. هم از خلا و هم از فشار استفاده می کند. [54] تاجران آهن توماس نیوکومن ، که اولین موتور بخار پیستون تجاری را در سال 1712 ساخت ، شناخته شده نبود که هیچ آموزش علمی داشته باشد. [53] : 32

جامبو جت

استفاده از سیلندرهای دمنده چدن با نیروی بخار برای تأمین هوای تحت فشار برای کوره های بلند ، منجر به افزایش زیادی در تولید آهن در اواخر قرن هجدهم می شود. دمای بالاتر کوره با استفاده از انفجار مجهز به بخار امکان استفاده از آهک بیشتر در کوره های بلند را فراهم می کند ، که انتقال از زغال چوب به کک را امکان پذیر می کند . [55] این نوآوری ها باعث کاهش هزینه آهن شد و راه آهن و پل های آهنی را عملی ساخت. روند پادل ، توسط ثبت هنری کورت در 1،784 مقادیر مقیاس بزرگ از آهن تولید شده است. انفجار داغ ، ثبت شده توسط جیمز بومونت نیلسوندر سال 1828 ، مقدار سوخت مورد نیاز برای ذوب آهن را بسیار کاهش داد. با توسعه موتور بخار فشار قوی ، نسبت قدرت به وزن موتورهای بخار ، قایق های بخار و لوکوموتیو عملی را امکان پذیر کرد. [56] فرآیندهای جدید ساخت فولاد ، مانند فرآیند بسمر و کوره منقل ، در اواخر قرن نوزدهم منطقه ای از مهندسی سنگین را آغاز کرد.

یکی از مشهورترین مهندسان اواسط قرن نوزدهم ایزامبارد سلطنتی برونل بود که راه آهن ، حیاط اسکله ها و کشتی های بخار ساخت.

سکوی دریایی ، خلیج مکزیک

انقلاب صنعتی تقاضا برای ماشین آلات با قطعات فلزی، که منجر به توسعه ی چندین ایجاد ابزار و ماشین آلات . سیلندرهای چدن خسته کننده با دقت امکان پذیر نبود تا زمانی که جان ویلکینسون ماشین خسته کننده خود را که اولین ابزار ماشین محسوب می شود ، اختراع کرد . [57] دیگر ماشین آلات شامل تراش برش پیچ ، دستگاه فرز ، تراش برجک و دستگاه برش فلزی بود. تکنیک های ماشینکاری دقیق در نیمه اول قرن نوزدهم توسعه یافت. این موارد شامل استفاده از کنسرت برای هدایت ابزار ماشینکاری روی کار و وسایل برای نگه داشتن کار در موقعیت مناسب بود. ابزار و ماشین آلات و تکنیک های ماشینکاری قادر به تولید قطعات قابل تعویض منجر به تولید کارخانه در مقیاس بزرگ در اواخر قرن نوزدهم می شوند. [58]

سرشماری سال 1850 ایالات متحده برای اولین بار شغل "مهندس" را با شمارش 2000 نفر ذکر کرد. [59] کمتر از 50 فارغ التحصیل مهندسی در ایالات متحده قبل از 1865 وجود داشت. در سال 1870 دوازده فارغ التحصیل مهندسی مکانیک آمریکا وجود داشت که تعداد آنها در سال 1875 به 43 نفر افزایش یافت. در سال 1890 ، 6000 مهندس در امور معدن ، معدن و مکانیکی و الکتریکی. [60]

در کمبریج تا سال 1875 کرسی مکانیسم کاربردی و مکانیک کاربردی وجود نداشت و تا سال 1907 هیچ کرسی مهندسی در آکسفورد وجود نداشت. آلمان دانشگاه های فنی را زودتر تأسیس کرد. [61]

مبانی مهندسی برق در دهه 1800 شامل آزمایشات الساندرو ولتا ، مایکل فارادی ، گئورگ اوم و دیگران و اختراع تلگراف الکتریکی در سال 1816 و موتور الکتریکی در سال 1872 بود. کار نظری جیمز مکسول (نگاه کنید به: معادلات ماکسول ) و هاینریش هرتز در اواخر قرن نوزدهم زمینه را برای الکترونیک پدید آورد . اختراعات بعدی لوله خلا و ترانزیستورتوسعه الکترونیک را به حدی تسریع کرد که مهندسان برق و الکترونیک در حال حاضر بیش از سایر تخصصهای مهندسی تعداد همکاران خود را دارند. [5] مهندسی شیمی در اواخر قرن نوزدهم توسعه یافت. [5] تولید مقیاس صنعتی خواستار مواد جدید و فرآیندهای جدید بود و تا سال 1880 نیاز به تولید مقیاس گسترده مواد شیمیایی به حدی بود که صنعت جدیدی ایجاد شد که به تولید و تولید مقیاس وسیع مواد شیمیایی در کارخانه های جدید صنعتی اختصاص یافته بود. [5] نقش مهندس شیمی طراحی این کارخانه ها و فرآیندهای شیمیایی بود. [5]

کوره خورشیدی در Odeillo در پیرنه-اورینتال در فرانسه می تواند تا دمای 3500 ° C برسد (6330 ° F)

مهندسی هوانوردی با طراحی فرایند طراحی هواپیما سروکار دارد در حالی که مهندسی هوافضا اصطلاح مدرن تری است که با گنجاندن طراحی فضاپیما ، دامنه این رشته را گسترش می دهد . ریشه آن را می توان به پیشگامان حمل و نقل هوایی در حدود قرن بیستم بازگرداند ، اگرچه کار سر جورج کیلی اخیراً مربوط به دهه آخر قرن هجدهم است. دانش اولیه مهندسی هوانوردی با برخی مفاهیم و مهارت های وارد شده از شاخه های دیگر مهندسی ، عمدتاً تجربی بود. [62]

اولین دکترای مهندسی (از نظر فنی ، علمی کاربردی و مهندسی ) که در ایالات متحده اعطا شد ، در سال 1863 به جوشیا ویلارد گیبس در دانشگاه ییل اعطا شد. این همچنین دومین دکترای علوم در ایالات متحده بود [63]

تنها یک دهه پس از پروازهای موفق توسط برادران رایت ، توسعه گسترده مهندسی هوانوردی از طریق توسعه هواپیماهای نظامی که در جنگ جهانی اول مورد استفاده قرار گرفت ، وجود داشت . در همین حال ، تحقیقات برای ارائه دانش بنیادی اساسی با ترکیب فیزیک نظری و آزمایشات ادامه یافت.