Politechnika A
ódzka
Wydział Mechaniczny
Zaklad Maszyn Roboczych,
Napędów i Sterowania
Jerzy TOMCZYK
Wstep do techniki
KATEDRA MASZYN ROBOCZYCH,
NAP
DÓW I STEROWANIA
ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 A
ódz
, ([phone];
E-mail < [e-mail] >;
Internet web side: http://mrinh1.p.lodz.pl
godziny przyjęć w r. a. 2007/2008: wtorek 12  13; czwartek 10  11
Katedra MRNiS, budynek 1M, pokój nr 138
Cele wykładu:
" Zrozumienie podstawowych elementów techniki na
podstawie historii rozwoju maszyn i urządzeń.
" Podstawowe wiadomości z dziedziny mechaniki.
" Umiejętność wykonania prostych schematów
technicznych i podstawowych obliczeń.
" Wiadomości o współczesnych elementach techniki
w nawiązaniu do rozwiązań historycznych.
Literatura przedmiotu
Podstawowa:
1. Paturi F. R: Kronika Techniki. Wydawnictwo Kronika, Warszawa 1992.
2. Orłowski B. i inn.: Encyklopedia odkryć i wynalazków. Wiedza Powszechna,
Warszawa 1997.
Uzupełniająca:
1. Kerrod R.: Księga kosmosu. Podsiedlik  Runiowski i Ska, Poznań 1991.
2. Gribbin J.: Encyklopedia kosmosu. Amber Sp. z o.o., Warszawa 1998.
3. Orłowski B.: Historia techniki polskiej. Wydawnictwo Instytutu Technologii
i Eksploatacji - PIB, Radom 2006.
4. Zarankiewicz K.: Kartki z dziejów mechaniki. PW  Wiedza Powszechna
Warszawa 1958.
5. Gerlicz W.: Historia dz
wigów i podnośników do końca XVIII w., praca doktorska,
Politechnika Wrocławska 1981.
6. Tomczyk J: Podstawy napędów  transmisja mocy. Wydawnictwa PA
. A
ódz
2004.
Zaliczenie wykładu
Kolokwium pisemne w 14-tym tygodniu zajęć.
Cztery tematy lub pytania (łącznie).
Tematy lub pytania: Charakterystyka okresu historycznego, daty,
nazwiska, opis z rysunkiem schematycznym urządzenia historycznego,
proste zadanie techniczne.
Wstęp Kronika rozwoju techniki
Charakterystyczne okresy rozwoju techniki w syntezie
Od początków do 3000 p.n.e. :
Od narzędzi kamiennych do pierwszych wyrobów metalowych
3000  650 p.n.e. Ośrodki wczesnych cywilizacji
650  300 p.n.e. Świat heleński: Nauki przyrodnicze wyprzedzały technikę.
300 p.n.e.  400 n.e. Imperium Rzymskie:
Akwedukty i drogi  symbole technicznego rozkwitu techniki
400  1400 n.e. Europejskie średniowiecze:
Produkcja rzemieślnicza dla właścicieli ziemskich, rycerzy i duchownych.
1400  1600 n.e. Renesans: Duch innowacji  radość z nowych rozwiązań
1600  1750 n.e. Wczesny okres nowożytny: Specjalizacja i naukowe myślenie.
1750  1840 n.e. Rewolucja przemysłowa w Wielkiej Brytanii
Produkcja maszynowa: rozpoczyna się nowa era.
1840  1900 n.e. Na drodze do wielkoprzemysłowej produkcji masowej
1900  1940 n.e. Zespalanie się badań i technik
1940  n.e. Prace badawcze i nowoczesne technologie
1. Kronika rozwoju techniki świata starożytnego
1.1. Od początków do 3000 p.n.e.
Od narzędzi kamiennych do pierwszych wyrobów metalowych
Siekiera kamienna zrobiona przez pierwotnego hominida przed ukształtowaniem
się człowieka
Homo habilis - człowiek zręczny 3 000 000 p.n.e., narzędzia kamienne, odżywia
się roślinami i zwierzętami  jest myśliwym.
Homo erectus - człowiek wyprostowany ok. 1 500 000 p.n.e.
Narzędzia kamienne i z kości zwierząt
Ogień ok. 600 000 p.n.e. pierwsze świadectwo z Chin.
Nie wiadomo czy ogień był używany w tym czasie na innych obszarach świata.
1.1. Od początków do 3000 p.n.e.
Homo sapiens - człowiek rozumny ok. 350 000 -10 000 p.n.e.
Oprócz narzędzi kamiennych i z kości zwierząt także hartowane
w ogniu drewniane dzidy, łuk i strzała, wypalana ceramika,
bumerang, młotek kamienny i sieć, igła, ubranie ze skóry, różne
przybory z drewna, kości i skóry.
Harpun z rogu jelenia ok.13 000 p.n.e.
Umiejętność rozniecania ognia ok.12 000 p.n.e.
Wykorzystanie ognia do podgrzewania potraw i oświetlenia
Lampa olejowa ok.50 000 p.n.e.
Rewolucja cywilizacyjna w neolicie 10 000  3 000 p.n.e.
W drodze do rozwiniętej kultury
Nowy sposób życia - rolnictwo i hodowla. Gliniane i kamienne domy
rolników. Narzędzia i broń z miedzi i brązu. Drewniane pługi rolnicze.
Koło. Statki żaglowe. Papier.
Miecz z brązu ok. 3 500 p.n.e.
Pierwsze koła ok. 3 200 p.n.e.
Statek żaglowy ok. 4 000  3 000 p.n.e.
1. Kronika rozwoju techniki świata starożytnego
1.1. Od początków do 3000 p.n.e.
Rewolucja cywilizacyjna w neolicie 10 000  3 000 p.n.e.
30
pismo, statki żaglowe, miecz z brązu, pług drewniany,
28
haczyki na ryby, koło, pion i węgielnica, harfa.
26
4 - 3 tys.
24
5 tys.
22
12 tys. Żarna
20
rozniecanie ognia 6 tys.
18
20 tys. cegła 7 tys.
16
igła obróbka metali
14
7,5 tys.
łódz

25 tys.
12
bumerang grzebień
250 tys.
10
kamienna siekiera 8 tys.
30 tys.
8
400 tys.
łuk i strzała młotek kamienny i sieć
6
600 tys. oszczep
10 tys.
wypalana ceramika
ogień
4
Lampa olejowa
2
50 tys.
0
1 000 000 100 000 10 000 1 000
Lata p.n.e.
Dynamika odkryć znaczących wynalazków
w rozwoju techniki w latach 600 000  3 000 p.n.e.
Liczba znaczących wynalazków
1.1. Od początków do 3000 p.n.e.
Rewolucja cywilizacyjna w neolicie 10 000  3 000 p.n.e.
600 000 p.n.e.- ogień
Znaczące wynalazki
400 000 p.n.e.- oszczep
w rozwoju techniki
250 000 p.n.e.- kamienna siekiera
w latach 600 000  3 000 p.n.e.
50 000 p.n.e.- lampa olejowa
30 000 p.n.e.- łuk i strzała, wypalana ceramika
25 000 p.n.e.- bumerang
20 000 p.n.e.- igła
12 000 p.n.e.- rozniecanie ognia przez uderzenie
10 000 p.n.e.- młotek kamienny i sieć
8 000 p.n.e.- grzebień
7 500 p.n.e.- łódz

7 000 p.n.e.- obróbka metali  miedzi
6 000 p.n.e.- cegła
5 000 p.n.e.- żarna
4 000  3 000 p.n.e.- pismo, statki żaglowe, miecz z brązu,
pług drewniany, haczyki na ryby,
koło, pion i węgielnica, harfa.
1. Kronika rozwoju techniki świata starożytnego
1.2. Ośrodki wczesnych cywilizacji: 3000  650 p.n.e.
Osady wiejskie, miasta, rozkwit rzemiosła i wielkie budowle.
Osady wiejskie wzdłuż największych rzek świata: Nil, Tygrys i
Eufrat, Indus, Żółta Rzeka.
Rozwój handlu.
Zamiana gospodarki naturalnej na pieniężną.
1.2. Ośrodki wczesnych cywilizacji: 3000  650 p.n.e.
1.2. Ośrodki wczesnych cywilizacji: 3000  650 p.n.e.
Miasta, rozkwit rzemiosła i wielkie budowle
Okres metali
Miedz
, srebro, złoto, brąz i póz
niej żelazo
W Egipcie ok. 3000 p.n.e. znano już metale złoto, srebro i miedz
.
W Europie na terenach Polski  Krzemionki Opatowskie największa ze
znanych na świecie kopalnia krzemienia.
Wczesna cywilizacja: osady wiejskie, miasta, rozkwit rzemiosła i
wielkie budowle.
Osady wiejskie wzdłuż największych rzek świata: Nil, Tygrys i Eufrat,
Indus, Żółta Rzeka.
Rozwój handlu, komunikacji i administracji.
Zamiana gospodarki naturalnej na pieniężną.
Mezopotamia
Wóz (nie wiadomo czy Europa nie była pierwsza), siła pociągowa zwierząt,
koło garncarskie, cegła budowlana, pieczęć do znakowania własności.
Tokarka do obróbki drewna, szlifowanie kamieni i obrabianie kamieni
szlachetnych.
Asyryjski wóz bojowy z kołami szprychowymi ok. 2000 p.n.e.
1.2. Ośrodki wczesnych cywilizacji: 3000  650 p.n.e.
Miasta, rozkwit rzemiosła i wielkie budowle
Mezopotamia
W miastach potężne domy, świątynie i pałace, zaplanowane brukowane ulice.
Mury obronne 3,5 m szerokość, 9,5 km długości, 2 bramy i 900 półkolistych
wieżyczek (słynny władca Gilgamesz miasto Uruk ok. 3000 p.n.e.).
 Wszystko co żyło służyło tylko budowie murów.
Sztuczne nawadnianie pól.
Ruiny miasta Uruk (biblijny Erach) w Mezopotamii ok. 3000 p.n.e.
Europa
W Europie Półwysep Iberyjski (Francja, Holandia, Dania,
południowa Skandynawia) megalityczne grobowce z kamienia.
Megalityczny grobowiec z kamienia Kornwalia (Francja) 2900 - 2800 p.n.e.
Płyta pokrywowa kilka ton.
1.2. Ośrodki wczesnych cywilizacji: 3000  650 p.n.e.
Miasta, rozkwit rzemiosła i wielkie budowle
Egipt
Stare, Średnie i Nowe Państwo, 3000 lat historii, 30 dynastii królewskich.
Piramidy dla zmarłych faraonów były odbiciem Kosmosu i symbolem życia.
Bloki kamienne 2,5 tony.
Rozwój pierwszych prostych urządzeń mechanicznych do budowy.
Wydobywanie kamieni i rud, ulepszone sposoby transportu, podnoszenie dużych
ciężarów, rozwój matematyki (znano liczbę p).
Piramida schodkowa faraona Djosera ok. 2600 p.n.e.
Świątynia Amona w Tebach Luksor  Karnaku Egipt ok. 1550 p.n.e.
Kultura nad Indusem  dzisiejsze Indie i Pakistan
Domy z cegieł suszonych na powietrzu.
Ulice, parki, sklepy, łaz
nie publiczne.
Obiekty kąpielowe ogrzewane ciepłym powietrzem.
Dom miał pokój kąpielowy, toaletę i kuchnię z piecem.
Guziki i brzytwy z brązu, przędzalnictwo i tkactwo.
1.2. Ośrodki wczesnych cywilizacji: 3000  650 p.n.e.
Miasta, rozkwit rzemiosła i wielkie budowle
Troja i Mykeny ok. 1600 p.n.e.
Na Krecie potęga morska z dobrze rozwiniętymi portami.
Ożywione kontakty handlowe z Bliskim Wschodem.
Wysoko rozwinięta sztuka budowlana.
Znaczny rozwój różnych narzędzi rzemieślniczych kowali miedzi, zbrojarzy,
krawców, garncarzy, cieśli łuczników, stoczniowców, murarzy, bednarzy, drwali,
kucharzy, wioślarzy i lekarzy.
Prasy do wytłaczania oliwy, lampy oliwne, sztylety, miecze strzały, lance,
pancerze i uprząż dla koni.
Daleki wschód i Stara Ameryka
Niezależnie, wysokie kultury rozwijały się w Chinach, Japonii, Meksyku i Peru.
Zdumiewające podobieństwa do osiągnięć technicznych Azji Zachodniej i Europy,
różnice tylko w formach stylistycznych.
Pochodzenie greckiego miasta  państwa
Cywilizacja Krety i Myken starta z powierzchni przez barbarzyńskich przybyszów
z północy po 1000 roku p.n.e. Rozwój Grecji zakończony do 650 roku p.n.e.
Miasta stały się centrami kultury i gospodarki w szczególności Ateny.
1.3. Świat helleński 650  300 p.n.e.
Nauki przyrodnicze wyprzedzały technikę
Technika w życiu codziennym
Życie codzienne w niewielkim stopniu wymuszało rozwój techniki.
Dokonano wielu wynalazków takich jak wielokrążek, maszyna parowa Herona,
pneumatyczne i hydrauliczne urządzenia Ktesibiosa (285  247): pompa
tłokowa, sprężyna metalowa, klawiatura muzyczna, organy wodne i zegar
wodny pozostały zabawkami nie wykorzystanymi w praktyce, lecz ich
zastosowanie ograniczało się do teatru marionetek, zabawek automatycznych i
zaskakujących efektów w świątyniach.
Zastosowanie znalazła śruba wodna do nawadniania pól zbudowana przez
Archimedesa (285-212).
Handel podstawą istnienia Grecji
Helleni czyli Grecy przejęli wiedzę techniczną i sztukę gospodarowania od
wcześniejszych kultur ale w niewielkim stopniu ją udoskonalili. Grecki handel
panował nad wschodnią częścią morza Śródziemnego. Z zatok morskich prowadziły
szlaki handlowe do wewnątrz kraju. Rozwój floty morskiej i towarzystw okrętowych.
Grecy byli świetnymi żeglarzami.
Ateńska triera ok. 700 p.n.e. 170 wioślarzy w trzech równoległych rzędach.
Wcześniej triery miały metalowe ostrogi do ataku wzdłużnego i łamania wioseł
atakowanego okrętu.
Nauki przyrodnicze wyprzedzały technikę
1.3. Świat helleński 650  300 p.n.e.
Wojna bodz
cem rozwoju myśli technicznej
W armii Aleksandra Wielkiego zastosowanie znalazły skonstruowane przez
Archimedesa maszyny oblężnicze, katapulty wyrzucające kule, układ wklęsłych luster
za pomocą których spalono rzymską flotę podczas oblężenia Syrakuz.
Katapulty (405  367 p.n.e.) wyrzucające kule miały zasięg ok. 300 m.
Macedońska wieża oblężnicza 332 p.n.e.
Przewyższały mury obronne. Największa 20 pięter, wysokość 53 m.
Architektura i budowa ulic
Hellenistyczna sztuka budowlana nie jest świadectwem stosowania technicznych
nowości, które ograniczają się do zewnętrznej formy i wewnętrznego podziału
przestrzeni.
Największe osiągnięcia to Latarnia morska ( wysokość 100 m.) na wyspie Faros, molo
w porcie Aleksandria i Kolos (latarnia morska) na wyspie Rodos.
Partenon Sanktuarium Ateny. Ateny Grecja ok. 450 p.n.e.
1. Kronika rozwoju techniki świata starożytnego
1.3. Świat helleński 650  300 p.n.e.
Nauki przyrodnicze wyprzedzały technikę
Rozkwit nauk przyrodniczych
Niski poziom postępu technicznego równoważą duże osiągnięcia
teoretyczne w filozofii (Ateny), chemii, fizyce, matematyce, mechanice,
astronomii i biologii (Aleksandria).
Podstawy współczesnej geometrii i trygonometrii (Tales z Miletu 624 
547 p.n.e., Pitagoras 580 -500 p.n.e., Euklides ok.300 p.n.e.).
Systemy mierzenia czasu i kątów.
Droga do rozwoju astronomii i geografii.
W dziedzinie techniki:
Filozof Platon: ciecze i gazy określił pojęciem fluidy.
Uczeń Platona - Arystoteles: zasada dz
wigni i wielokrążka, zasada
równowagi sił, koło zębate, śruba, sprężystość gazów, pojęcie próżni.
Archimedes: planetarium, prawo wyporu.
Ktesibios, Heron, Filon: mechanika teoretyczna.
1. Kronika rozwoju techniki świata starożytnego
1.4. Imperium Rzymskie 300 p.n.e.  400 n.e.
Akwedukty i drogi  symbole technicznego rozkwitu
Podejście pragmatyczne do techniki
Rzymianie byli pragmatykami  siła, która zapewniła rozwój Rzymskiego
Imperium.
Przejęte od Greków dziedzictwo rozwinęli tylko w ujęciu praktycznym nie
troszcząc się w najmniejszym stopniu o podstawy teoretyczne.
Budowa dróg i mostów
Budowa dróg była jednym z największych zadań technicznych Imperium.
Nieprzychylny teren: góry i rozległe bagna.
W II w. n.e. w największym rozkwicie imperium: 100 000 km dróg
z kamieniami milowymi, stanice wymiany koni, gospody i hotele, telegraf
dymny.
Rozwój pojazdów. Ciężkie pojazdy transportowe, transportery do dłużyc
drewnianych, furgony, pojazdy bagażowe z przyczepami dla wojska,
szybkie pojazdy kurierskie, luksusowe dla duchowieństwa i eleganckie
dla podróżujących dam.
1.4. Imperium Rzymskie 300 p.n.e.  400 n.e.
Akwedukty i drogi  symbole technicznego rozkwitu
Akwedukty  systemy zaopatrujące w wodę ośrodki miejskie. y
ródła wody odległe
o kilkanaście kilometrów  zasilanie grawitacyjne. Rynny obmurowane dla
zmniejszenia zanieczyszczeń, nagrzewania wody przez słońce i strat parowania
wody. Pierwsze akwedukty na wschodzie ok.1000 p.n.e.
Akwedukty w Rzymie Skrzyżowanie akweduktów Aqua Julia (23 km)
i Aqua Marcia ok. 450 p.n.e.
Rzymska wieża telegraficzna ok. 150 p.n.e. Zasięg 3000 mil ok. 4500
km. Ustalone znaki dymne. Czarny dym wydmuchiwany z rury.
Setki wież składały się na całą linię telegraficzną.
Urządzenia miejskie
Techniki ogrzewania: centralne ogrzewanie, ogrzewanie ścian ciepłym
powietrzem, ogrzewanie podpodłogowe. Ciepło rozprowadzane
równomiernie a wydajność spalanego drewna dochodziła do 90%.
Schemat rzymskiego ogrzewania podłogowego 89 p.n.e.
Wielkie budowle. Zaprawa murarska i cement.
Koloseum w Rzymie lata 72  80 n.e.
Rekonstrukcja centrum Rzymu na pierwszym planie Koloseum
1.4. Imperium Rzymskie 300 p.n.e.  400 n.e.
Szkło  kosztowny luksus
Szkło było znane już w Egipcie jednak dopiero w połowie I w. p.n.e. Syryjczykom udało
się wytworzyć je z wykorzystaniem bursztynu i konstruując piece do odpowiedniego
podgrzewania szkła dla formowania go za pomocą dmuchania. Szkło nie było
powszechnie dostępne. Za puchar do mleka o czerwono  białych plamach Neron
zapłacił 300 talentów (rząd miliona dzisiejszych dolarów).
Syryjskie naczynia szklane I w. p.n.e.  III w. n.e.
Niebieski szklany puchar faraona Tutmosisa ok. 1450 p.n.e.
Rozwój mechaniki
Archimedes rozwinął prawa dz
wigni, działanie klina, użycie równi pochyłej, krążka
zwrotnego do lin i wielokrążków. Praktyczną korzyść osiągnęli z tych wynalazków
nie Grecy a Rzymianie realizując te wynalazki technicznie. Budowa dużych
dz
wigów z napędem kołowrotem i kołem deptakowym i urządzeń wydobywczych. W
kopalniach systemy przenośników do odwadniania. Młyn prawie w każdym
gospodarstwie. Młyny wodne. Kieraty do czerpania wody. Ręcznie rzez
bione
przekładnie kół zębatych. Prasa ślimakowa do wyciskania oliwy (następca prasy
dz
wigniowej).
W I w. p.n.e. na obszarze Gór Świętokrzyskich powstało tzw. zagłębie Staropolskie
 jedyne poza Imperium Rzymskim zagłębie górniczo  hutnicze. 5000 piecowisk do
wytopu żelaza. Rudę wydobywano w kopalniach, jeden z szybów zachował się do
dzisiaj w Rudnikach.