História da Engenharia - History of engineering
O conceito de engenharia existe desde os tempos antigos, quando os humanos criaram invenções fundamentais, como a polia , a alavanca e a roda . Cada uma dessas invenções é consistente com a definição moderna de engenharia, explorando princípios mecânicos básicos para desenvolver ferramentas e objetos úteis .
O próprio termo engenharia tem uma etimologia muito mais recente, derivada da palavra engenheiro , que remonta a 1325, quando um engenheiro (literalmente, aquele que opera um motor ) originalmente se referia a "um construtor de motores militares". Nesse contexto, agora obsoleto, um "motor" se referia a uma máquina militar, i. e. , uma engenhoca mecânica usada na guerra (por exemplo, uma catapulta ). A própria palavra "motor" é de origem ainda mais antiga, derivando em última análise do latim ingenium (c. 1250), que significa "qualidade inata, especialmente força mental, portanto, uma invenção inteligente".
Mais tarde, como o projeto de estruturas civis, como pontes e edifícios amadureceu como uma disciplina técnica, o termo engenharia civil entrou no léxico como uma forma de distinguir entre aqueles que se especializam na construção de tais projetos não militares e aqueles envolvidos na disciplina mais antiga de engenharia militar (o significado original da palavra "engenharia", agora amplamente obsoleto, com notáveis exceções que sobreviveram até os dias de hoje, como corpo de engenharia militar, por exemplo , o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA ).
Era antiga
Os zigurates da Mesopotâmia , as pirâmides e Faros de Alexandria no antigo Egito , as cidades da Civilização do Vale do Indo , a Acrópole e o Partenon na Grécia antiga , os aquedutos , a Via Appia e o Coliseu no Império Romano , Teotihuacán , as cidades e pirâmides do Os impérios maia , inca e asteca e a Grande Muralha da China , entre muitos outros, são um testemunho da engenhosidade e habilidade dos antigos engenheiros civis e militares.
As seis máquinas simples clássicas eram conhecidas no antigo Oriente Próximo . A cunha e o plano inclinado (rampa) eram conhecidos desde os tempos pré-históricos . A roda , junto com a roda e o mecanismo do eixo , foi inventada na Mesopotâmia (atual Iraque) durante o 5º milênio AC. O mecanismo de alavanca apareceu pela primeira vez há cerca de 5.000 anos no Oriente Próximo , onde era usado em uma escala de equilíbrio simples e para mover grandes objetos na tecnologia egípcia antiga . A alavanca também foi usada no shadoof dispositivo de levantamento de água, a primeira máquina de guindaste , que apareceu na Mesopotâmia por volta de 3.000 aC, e depois na tecnologia egípcia antiga por volta de 2.000 aC. As primeiras evidências de roldanas datam da Mesopotâmia no início do segundo milênio aC e do antigo Egito durante a décima segunda dinastia (1991-1802 aC). O parafuso , a última das máquinas simples a ser inventada, apareceu pela primeira vez na Mesopotâmia durante o período neo-assírio (911-609) aC. As pirâmides egípcias foram construídas usando três das seis máquinas simples, o plano inclinado, a cunha e a alavanca, para criar estruturas como a Grande Pirâmide de Gizé .
O arquiteto mais antigo conhecido pelo nome é Imhotep . Como um dos oficiais do Faraó , Djosèr , ele provavelmente projetou e supervisionou a construção da Pirâmide de Djoser (uma pirâmide escalonada ) em Saqqara, no Egito, por volta de 2630 - 2611 aC . Ele também pode ter sido responsável pelo primeiro uso conhecido de colunas na arquitetura .
Kush desenvolveu o Sakia durante o século 4 aC, que dependia da força animal em vez da energia humana. Reservatórios na forma de Hafirs foram desenvolvidos em Kush para impulsionar a irrigação. Sapadores foram empregados para construir caminhos durante as campanhas militares. Os ancestrais kushitas construíram speos entre 3700 a 3250 aC. Bloomeries e altos-fornos também foram criados durante o período Meroítico .
As primeiras máquinas movidas a água , a roda d'água e o moinho d' água , apareceram pela primeira vez no Império Persa , onde hoje são o Iraque e o Irã, no início do século 4 aC.
A Grécia Antiga desenvolveu máquinas nos domínios civil e militar. O mecanismo de Antikythera , um dos primeiros modelos conhecidos de um computador mecânico analógico , e as invenções mecânicas de Arquimedes , são exemplos da engenharia mecânica grega. Algumas das invenções de Arquimedes, bem como o mecanismo de Antikythera, exigiam conhecimento sofisticado de engrenagens diferenciais ou epicicloidais , dois princípios fundamentais na teoria da máquina que ajudaram a projetar os trens de engrenagens da Revolução Industrial e ainda são amplamente usados hoje em diversos campos, como robótica e engenharia automotiva .
Os exércitos chinês e romano empregaram máquinas militares complexas, incluindo a Balista e a catapulta . Na Idade Média, o Trebuchet foi desenvolvido. Em 132, o polímata Zhang Heng inventou o sismoscópio para detecção de terremotos, que não foi inventado em nenhum outro lugar do mundo até 1.100 anos depois.
O Xinlun de Huan Tan é o texto mais antigo a descrever o dispositivo martelo acionado por sistema hidráulico (isto é, uma roda d' água), que era usado para triturar e descorticar grãos.
Meia idade
As primeiras máquinas práticas movidas a vento , o moinho de vento e a bomba de vento , apareceram pela primeira vez no mundo muçulmano durante a Idade de Ouro islâmica , onde hoje são o Irã, o Afeganistão e o Paquistão, no século 9 DC. A primeira máquina a vapor prática foi uma turbina a vapor de macaco a vapor , descrita em 1551 por Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf no Egito otomano .
O descaroçador de algodão foi inventado na Índia no século 6 dC e a roda de fiar foi inventada no mundo islâmico no início do século 11, sendo que ambos foram fundamentais para o crescimento da indústria do algodão . A roda de fiar também foi uma precursora da fiação , que foi um desenvolvimento chave durante o início da Revolução Industrial no século XVIII. O virabrequim e o eixo de comando foram inventados por Al-Jazari no norte da Mesopotâmia por volta de 1206, e mais tarde se tornaram essenciais para as máquinas modernas, como a máquina a vapor , o motor de combustão interna e os controles automáticos .
As primeiras máquinas programáveis foram desenvolvidas no mundo muçulmano. Um sequenciador de música , um instrumento musical programável , foi o tipo mais antigo de máquina programável. O primeiro sequenciador musical foi um tocador de flauta automatizado inventado pelos irmãos Banu Musa , descrito em seu Livro de Dispositivos Ingeniosos , no século IX. Em 1206, Al-Jazari inventou autômatos / robôs programáveis . Ele descreveu quatro músicos autômatos , incluindo bateristas operados por uma bateria eletrônica programável , onde eles podiam ser feitos para tocar diferentes ritmos e diferentes padrões de bateria. O relógio do castelo , um relógio astronômico mecânico movido a energia hidrelétrica inventado por Al-Jazari, foi o primeiro computador analógico programável .
Al-Jazari construiu cinco máquinas para bombear água para os reis da dinastia Artuqid turca e seus palácios . Além de mais de 50 dispositivos mecânicos engenhosos, Al-Jazari também desenvolveu e fez inovações para engrenagens segmentadas, controles mecânicos, mecanismos de escape , relógios, robótica e protocolos para métodos de projeto e fabricação.
Renascimento europeu
A primeira máquina a vapor foi construída em 1698 pelo engenheiro mecânico Thomas Savery . O desenvolvimento deste dispositivo deu origem à revolução industrial nas próximas décadas, permitindo o início da produção em massa .
Com o surgimento da engenharia como profissão no século 18, o termo foi aplicado de forma mais restrita a campos nos quais matemática e ciências eram aplicadas para esses fins. Da mesma forma, além da engenharia militar e civil, os campos então conhecidos como artes mecânicas foram incorporados à engenharia.
As imagens a seguir são amostras de um baralho de cartas ilustrando instrumentos de engenharia na Inglaterra em 1702. Elas ilustram uma variedade de especializações de engenharia, que eventualmente se tornariam conhecidas como engenharia civil , engenharia mecânica , geodésia e geomática e assim por diante.
Cada cartão inclui uma legenda explicando a finalidade do instrumento:
Quatro de copas: quadrante do mar
Nove de diamantes: Dyals (mostradores)
Seis de diamantes: Circumferentor
Oito de diamantes: a bússola
Rei de espadas: esferas
Valete de corações: inspeção de roda e correntes
Valete de espadas: Leavell
Um dos diamantes: instrumentos matemáticos
Rainha dos diamantes: projeções da esfera
Rainha de espadas: quadrante astronômico
Três de diamantes: Medidor (medidores)
Dois dos clubes: Theodolet e semicírculo
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Era moderna
As invenções de Thomas Savery e do engenheiro escocês James Watt deram origem à moderna Engenharia Mecânica . O desenvolvimento de máquinas especializadas e suas ferramentas de manutenção durante a revolução industrial levou ao rápido crescimento da Engenharia Mecânica, tanto na Grã - Bretanha como no exterior.
A disciplina de Engenharia Elétrica foi moldada pelos experimentos de Alessandro Volta no século 19, os experimentos de Michael Faraday , Georg Ohm e outros e a invenção do motor elétrico em 1872. A engenharia elétrica se tornou uma profissão no final do século 19. Os praticantes criaram uma rede global de telégrafo elétrico e as primeiras instituições de engenharia elétrica a apoiar a nova disciplina foram fundadas no Reino Unido e nos EUA. Embora seja impossível localizar com precisão um primeiro engenheiro elétrico, Francis Ronalds está à frente do campo, que criou o primeiro sistema de telégrafo elétrico em 1816 e documentou sua visão de como o mundo poderia ser transformado pela eletricidade.
O trabalho de James Maxwell e Heinrich Hertz no final do século 19 deu origem ao campo da Eletrônica . As invenções posteriores do tubo de vácuo e do transistor aceleraram ainda mais o desenvolvimento da Eletrônica a tal ponto que os engenheiros elétricos e eletrônicos atualmente superam seus colegas de qualquer outra especialidade da Engenharia.
A Engenharia Química , como sua contraparte Engenharia Mecânica, desenvolveu-se no século 19 durante a Revolução Industrial . A manufatura em escala industrial exigia novos materiais e novos processos e em 1880 a necessidade de produção em larga escala de produtos químicos era tal que uma nova indústria foi criada, dedicada ao desenvolvimento e fabricação em larga escala de produtos químicos em novas plantas industriais. O papel do engenheiro químico era o projeto dessas fábricas e processos químicos.
A Engenharia Aeronáutica trata do projeto de aeronaves , enquanto a Engenharia Aeroespacial é um termo mais moderno que expande o envelope de alcance da disciplina ao incluir o projeto de espaçonaves . Suas origens remontam aos pioneiros da aviação na virada do século 20, embora o trabalho de Sir George Cayley tenha sido datado recentemente como sendo da última década do século 18. O conhecimento inicial da engenharia aeronáutica era amplamente empírico, com alguns conceitos e habilidades importados de outros ramos da engenharia. Apenas uma década após os voos bem-sucedidos dos irmãos Wright , a década de 1920 testemunhou um amplo desenvolvimento da engenharia aeronáutica por meio do desenvolvimento de aeronaves militares da Primeira Guerra Mundial . Enquanto isso, a pesquisa para fornecer uma base científica fundamental continuou, combinando física teórica com experimentos.
O primeiro PhD em engenharia (tecnicamente, ciência aplicada e engenharia ) concedido nos Estados Unidos foi para Willard Gibbs na Universidade de Yale em 1863; foi também o segundo PhD concedido em ciências nos Estados Unidos
Em 1990, com o surgimento da tecnologia da computação , o primeiro mecanismo de busca foi construído pelo engenheiro de computação Alan Emtage .
Veja também
- Linha do tempo das invenções históricas
- História das mulheres na engenharia
- História da Engenharia Química
- História da engenharia elétrica
- História da Engenharia Estrutural
Referências
Leitura adicional
- Bix, Amy Sue. Girls Coming to Tech !: A History of American Engineering Education for Women (MIT Press, 2014)
- Hill, Donald. Uma história da engenharia nos tempos clássicos e medievais (Routledge, 2013), em gregos, romanos, bizantinos e árabes
- Lawton, Brian, ed. The Early History of Mechanical Engineering - Vol. 1 (2004) online ; vol 2 (2004) online
- Rae, John e Rudi Volti. O Engenheiro na História (2001) online
- Rhodes, Edward, ed. Engineering America: The Rise of the American Professional Class, 1838–1920 (Washington: Westphalia Press, 2014) 142 pp.
- Smith, Edgar C. Uma breve história da engenharia naval e marinha (Cambridge University Press, 2013)
- Usher, Abbott Payson. A History of Mechanical Invention (2ª ed. 1954), 450 pp. Revisão online
links externos
- História da engenharia na Universidade de Minnesota