Η ιστορία της τεχνολογίας ξεκινά με απλές εφευρέσεις και σιγά σιγά εξελίσσεται δημιουργώντας σύνθετες εφευρέσεις.
Στην ιστορία της τεχνολογίας όμως υπάρχουν κάποιες που κατά την γνώμη μου που αποτελούν σημαντικά σημεία καμπής.Αυτές οι εφευρέσεις άλλαξαν την ιστορία του ανθρώπου και αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι πολλών σύνθετων κατασκευών που χρησιμοποιούνται καθημερινά από εκατομμύρια ανθρώπους.
Η μηχανή του Αρχιμήδη ήταν μια συσκευή με ένα περιστρεφόμενο κοχλία σε σχήμα έλικας μέσα σε έναν κύλινδρο. Γυρνούσε χειροκίνητα και μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά νερού από ένα χαμηλού επίπεδου σώμα του νερού σε κανάλια άρδευσης.
Αν το δούμε από την πλευρά της βιομιμητικής μπορούμε να πούμε ότι ίσως η αρχική ιδέα να προήλθε από το σχήμα κάποιων κοχυλιών ή από την έλικα του αμπελιού γιατί στα στα ιταλικά λέγεται vida και έχει σχέση με τη λέξη vis που σημαίνει αμπέλι.
Ο κοχλίας του Αρχιμήδη όπως περιγράφονταν στα ρωμαϊκά χρόνια από τον Βιτρούβιο μπορεί να ήταν μια βελτίωση σε σχέση με μία μπρούντζινη αντλία-κοχλία που είχε χρησιμοποιηθεί για την άρδευση των Κρεμαστών Κήπων της Βαβυλώνας 350 χρόνια πριν. Σε αυτό συγκαταλέγεται και η περιγραφή του κλασικού συγγραφέα Στράβωνα ότι οι κρεμαστοί κήποι ποτίζονταν με κοχλίες.
Το πρώτο στον κόσμο θαλασσοπόρο ατμόπλοιο με βιδωτή έλικα ήταν το SS Archimedes, το οποία ξεκίνησε να λειτουργεί το 1839 και ονομάστηκε έτσι προς τιμήν του Αρχιμήδη και του έργου του πάνω στον κοχλία.
Ο κοχλίας του Αρχιμήδη αποτελείται από έναν κοχλία σε κενό σωλήνα (ελικοειδής επιφάνεια μέσα σε κύλινδρο). Ο κοχλίας περιστρέφεται μέσω ενός ανεμόμυλου ή ακόμα και χειροκίνητα. Ο κοχλίας βρίσκεται σε κλίση με το έδαφος και καθώς γυρίζει, ποσά νερού εγκλωβίζονται και μεταφέρονται μέχρι το πάνω μέρος της κατασκευής, από όπου το νερό χύνεται και τροφοδοτεί κανάλια άρδευσης.
Η επαφή της κυλινδρικής επιφάνειας και του κοχλία δεν χρειάζεται να είναι υδατοστεγής, εφόσον το ποσό που ρίχνει μέσα στο κανάλι είναι μεγαλύτερο από αυτό που διαρρέει. Επίσης λόγω του σχεδιασμού, το νερό που διαρρέει πηγαίνει στο χαμηλότερο τμήμα, που με τη σειρά του ανεβαίνει, οπότε δημιουργείται μια μηχανική ισορροπία κατά τη χρήση.
Εκτός από το να τροφοδοτεί κανάλια άρδευσης, ο κοχλίας του Αρχιμήδη, χρησιμοποιούνταν για άντληση νερού από ορυχεία ή από χαμηλές περιοχές που γέμιζαν ανεπιθύμητο νερό. Χρησιμοποιείται για να αποστραγγίσει ξηρά που βρίσκεται κάτω από το επίπεδο της θάλασσας (όπως στην Ολλανδία) και για να γυρίσει χρησιμοποιείται η αιολική ενέργεια με την προσαρμογή του κοχλία σε ένα ολλανδικό ανεμόμυλο.
Ο κοχλίας του Αρχιμήδη είναι ακόμα σε χρήση για την άντληση υγρών και στερεών σε κόκκους, όπως ο άνθρακας και το σιτάρι. Σε θεριζοαλωνιστικές μηχανές, σε μηχανές απομάκρυνσης χιονιού , σε υδραυλικές αντλίες,στις μηχανές κοπής κρέατος σε κιμά, στα τυρμπουσόν για τους φελλούς των μπουκαλιών.Μια παραλλαγή του κοχλία είναι τα διάφορα τρυπάνια.
Ο κοχλίας του Αρχιμήδη χρησιμοποιήθηκε το 2001, από τον Βρετανό μηχανικό John Burland, στην επιτυχή σταθεροποίηση του πύργου της Πίζας. Μικρές ποσότητες του υπεδάφους που μαλάκωσαν λόγω υπόγειων υδάτων, αφαιρέθηκαν κάτω από τη βόρεια πλευρά του πύργου και το βάρος του Πύργου διόρθωσε από μόνο του την κλίση
Επίσης παραλλαγή του χρησιμοποιείται σε αεροσυμπιεστές και σε συμπύκνωση αποβλήτων ή και για μετάδοση της κίνησης σε συνεργασία με ένα γρανάζι.
Ο Αρχιμήδης ήταν ο πρώτος που εξήγησε το νόμο των μοχλών, διατυπώνοντάς τον ως εξής:
“(ίσα) βάρη σε ίσες αποστάσεις βρίσκονται σε ισορροπία, και ίσα βάρη σε άνισες αποστάσεις δεν βρίσκονται σε ισορροπία, αλλά κλίνουν προς το βάρος που βρίσκεται στη μεγαλύτερη απόσταση.”
Διάσημη είναι και η φράση του: “Πα βω και χαριστιωνι ταν γαν κινησω πασαν;” (“Που να σταθώ και με ένα μοχλό να κινήσω τον κόσμο ολόκληρο;”)
Το σημείο όπου ασκείται η δύναμη λέγεται σημείο εφαρμογής. Το σώμα που δέχεται την επίδραση της δύναμης λέγεται φορτίο. Έτσι ο νόμος των μοχλών διατυπώνεται ως εξής:
- Υπάρχουν τρεις τύποι μοχλών που αντιπροσωπεύουν τις διάφορες θέσεις που μπορεί να βρίσκεται το υπομόχλιο, το φορτίο και το σημείο εφαρμογής της δύναμης.
Μοχλοί πρώτου τύπου
Σε έναν μοχλό πρώτου τύπου το υπομόχλιο βρίσκεται ανάμεσα στο σημείο εφαρμογής της δύναμης και το φορτίο. Κατά τη λειτουργία, μια δύναμη ασκείται σε ένα τμήμα της ράβδου, με αποτέλεσμα ο μοχλός να περιστραφεί γύρω από το υπομόχλιο, υπερνικώντας την αντίσταση του φορτίου που βρίσκεται στην άλλη πλευρά. Το υπομόχλιο μπορεί να βρίσκεται στο κέντρο του μοχλού, όπως σε μια τραμπάλα, ή σε οποιοδήποτε σημείο ανάμεσα. Υποστηρίζει το βραχίονα και το φορτίο.
Παραδείγματα:
- Η τραμπάλα
- Ο τρικέφαλος βραχιόνιος μυς (δρώντας πάνω στον πήχυ).
- Ο μοχλός για τα φρένα του ποδηλάτου
- Η βαλλίστρα
- Ο λοστός (στο κυρτό του μέρος)
- Το σκεπάρνι, στο τμήμα που βγάζει τα καρφιά
- Το καροτσάκι μεταφοράς δεμάτων
- Η πένσα (διπλός μοχλός)
- Το ψαλίδι (διπλός μοχλός)
- Το κουτάλι παπουτσιών
- Το μαγγάνι
Μοχλοί δεύτερου τύπου
-
Μοχλός δεύτερου τύπου
Σε ένα μοχλό δεύτερου τύπου το σημείο εφαρμογής της δύναμης βρίσκεται στο ένα άκρο του βραχίονα και το υπομόχλιο στο άλλο άκρο, ενώ το φορτίο βρίσκεται κάπου στη μέση.
Παραδείγματα:
- Ο καρυοθραύστης
- Το κουπί ενός κανό
- Ο χαλινός ενός αλόγου
- Το καροτσάκι μεταφοράς χώματος
- Το γερμανικό κλειδί
- Το ανοιχτήρι για μπουκάλια με καπάκι
- Η σανίδα καταδύσεων
- Ο λοστός (στο ευθύ του μέρος)
- Οι κάμψεις με τα χέρια
- Το πόμολο σε μια πόρτα
- Το καρότσι μεταφοράς
Μοχλοί τρίτου
Σε αυτό τον τύπο η δύναμη που ασκείται είναι μεγαλύτερη από το φορτίο, αντίθετα με τους μοχλούς πρώτου και δεύτερου τύπου. Όμως, η μετατόπιση του σημείου εφαρμογής είναι μικρότερη από τη μετατόπιση του φορτίου. Από τη στιγμή που αυτές οι κινήσεις γίνονται ακριβώς στον ίδιο χρόνο, το φορτίο μετακινείται ταχύτερα από το σημείο εφαρμογής. Έτσι, ο μοχλός τρίτου τύπου χρησιμεύει για ανάλογες εργασίες. Σε αυτούς τους μοχλούς η δύναμη ασκείται ανάμεσα στο φορτίο και το υπομόχλιο.
Παραδείγματα:
- Το ρόπαλο του μπέιζμπολ
- Ο δικέφαλος βραχιόνιος μυς
- Το κουπί της βάρκας
- Οι αυτόματες πύλες
- Το καλάμι ψαρέματος
- Το μπαστούνι του χόκεϊ
- Η κάτω σιαγόνα
- Η φάκα για τα ποντίκια
- Ο νυχοκόπτης (το σώμα, όχι ο μοχλός για τον αντίχειρα)
- Το τσιμπιδάκι
- Το σφυρί
.jpg)
Η «ανακάλυψη» της… ψύξης, με την έννοια του ψυγείου, έμελλε να αλλάξει τον τρόπο που οι άνθρωποι καταναλώνουν και αποθηκεύουν τα τρόφιμά τους. Είναι δύσκολο να εντοπίσουμε έναν και μόνο εφευρέτη του ψυγείου, γιατί η ιδέα ήταν ευρέως γνωστή και σταδιακά βελτιωνόταν για περίπου 200 χρόνια.
Ανάμεσα στους πρωτοπόρους ωστόσο, δεσπόζει το όνομα του Oliver Evans, που σύμφωνα με πηγές γύρω στα 1805, σχεδίασε μία μονάδα συμπίεσης ατμών. Άλλοι πάλι, αποδίδουν το σχεδιασμό αυτό στον Carl von Linde, το 1876, θεωρώντας τον, τον πραγματικό πρόδρομο του σύγχρονου ψυγείου. Τα επόμενα χρόνια δεκάδες εφευρέτες, ακόμη και ο Αϊνστάιν, έβαλαν το δικό τους λιθαράκι στα σχέδια των…ψυγείων.
Η ικανότητα πλέον συντήρησης και μεταφοράς (τροφίμων) άλλαζε ριζικά τη βιομηχανία παραγωγής τροφίμων και τις διατροφικές συνήθειες των ανθρώπων σε όλο τον κόσμο.
Η ιστορία του πρώτου τρανζίστορ αρχίζει πολύ πριν οι επιστήμονες των εργαστηρίων Bell αρχίσουν να ασχολούνται με την κατασκευή του στη δεκαετία του 1930.
Προηγήθηκαν οι επιστήμονες του 19ου αιώνα – συμπεριλαμβανομένων των Maxwell, Hertz, και Faraday – με τις δραματικές επιστημονικές ανακαλύψεις που κατέστησαν δυνατή την αξιοποίηση της ηλεκτρικής ενέργειας από τον άνθρωπο, ενώ οι εφευρέτες εφάρμοσαν αυτή τη γνώση για την ανάπτυξη χρήσιμων ηλεκτρικών συσκευών όπως το ραδιόφωνο.
Ο λυχνίες κενού ενίσχυσης (τρίοδοι) ήταν όχι μόνο ένα απαραίτητο συστατικό στην κατασκευή του ραδιοφώνου, αλλά και των πρώτων τηλεφωνικών δικτύων, των πρώτων τηλεοράσεων και υπολογιστών.
Όμως, οι λυχνίες κενού κατανάλωναν αρκετή ενέργεια, θερμαίνονταν, καταλάμβαναν πολύ χώρο, κόστιζαν ακριβά και όταν καιγόντουσαν έπρεπε να αντικατασταθούν. (Ο υπολογιστής ENIAC στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, ο οποίος διέθετε χιλιάδες λυχνίες κενού, καταλάμβανε τον χώρο αρκετών μεγάλων αιθουσών και κατανάλωνε τόση ενέργεια που έφτανε για την ηλεκτροδότηση δέκα σπιτιών).
Όλα αυτά τα μειονεκτήματα οδήγησαν τον μηχανικό των εργαστηρίων Bell, J. R. Pierce, να δηλώσει ότι «η φύση απεχθάνεται την λυχνία κενού».
Άρχισαν να μελετούν πάλι τους κρυσταλλικούς ανορθωτές επικεντρώνοντας την έρευνά τους σε ένα από τα πιο αξιόλογα ημιαγώγιμα υλικά: το πυρίτιο -silicone .Ανακάλυψαν την επαφή p-n, δυο διακριτές περιοχές πυριτίου ενωμένες μεταξύ τους: στη μια κυριαρχεί ηλεκτρικό ρεύμα αρνητικών φορτίων από ηλεκτρόνια (ημιαγωγός τύπου-n) και στην άλλη ηλεκτρικό ρεύμα θετικών φορτίων από οπές (ημιαγωγός τύπου-p).
Η ανακάλυψη της επαφής p-n και η ικανότητα ελέγχου των ιδιοτήτων της έθεσε τα θεμέλια της ανακάλυψης του τρανζίστορ.
Oι ερευνητές John Bardeen, Walter Brattain και William Shockley, που εργάζονταν στα εργαστήρια Bell, προσπαθώντας να κατασκευάσουν ένα νέο μέσο ενίσχυσης, τοποθέτησαν ένα τρίτο ηλεκτρόδιο σε μια επαφή p-n, το οποίο θα μπορούσε να ελέγχει την ποσότητα του ρεύματος που ρέει στον ημιαγωγό. Η προκύπτουσα διάταξη, θεωρητικά, θα ενίσχυε όπως ακριβώς και οι λυχνίες κενού, αλλά με πολύ μικρότερη κατανάλωση ενέργειας και καταλαμβάνοντας πολύ μικρότερο χώρο.
Οι ερευνητικές προσπάθειες κορυφώθηκαν στο χρονικό διάστημα, από 17 Νοεμβρίου μέχρι 23 Δεκεμβρίου το 1947.
Στην περίοδο αυτή πειραματιζόμενοι αρχικά με ημιαγωγό πυριτίου, που στη συνέχεια αντικαταστάθηκε με ημιαγωγό γερμανίου, κατάφεραν να τοποθετήσουν τα κατάλληλα ηλεκτρόδια από χρυσό και να κατασκευάσουν το πρώτο τρανζίστορ, που λειτούργησε ως ενισχυτής σε υψηλές συχνότητες
Με τα σημερινά δεδομένα το πρώτο τρανζίστορ ήταν τεράστιο, με μέγεθος μεγαλύτερο από ένα εκατοστό ενώ σήμερα η τεχνολογία κινείται σε μέγεθος 5-10 nm. Ήταν όμως το πρώτο τρανζίστορ στερεάς κατάστασης, που έκανε ενίσχυση όπως μια λυχνία κενού.
Έτσι, ενώ οι Bardeen, Brattain και Shockley βραβεύονταν με το Νόμπελ Φυσικής το 1956, άρχιζε μια ολοκληρωτική τεχνολογική επανάσταση που καθόρισε σε σημαντικό βαθμό την εξέλιξη της κοινωνία μας.
