مستخدم:ASEN6/ملعب24

الهندسة والعقلية الهندسية بالمعنى الواسع كانت موجودة بالمجتمعات البدائية منذ عصر ما قبل التاريخ فهو علم قدمة بقدم البشرية ، عندما ابتكر البشر ابتكارات مثل الإسفين والرافعة والعجلة والبكرة وقوس والسهم وغيرها من الإبتكارات ، حدثت نقلة في العلوم والطرق الهندسية مع الحضارات القديمة مثل الحضارة الاغريقية وحضارة بلاد الرافدين وحضارة مصر القديمة والحضارة الهندية والحضارة الصينية وغيرها من الحضارات ، وكان هذا نتيجة لبحث الإنسان عن طرق وقواعد عملية تساعد على تسخير الموارد الطبيعية لتشيد الأبنية وتكوين الآلات ، وطرق لقياس الزوايا وحساب المساحات وإيجاد بعض الأشكال الهندسية. لقد تطورت هذه القواعد عبر التاريخ وتناقلتها البشرية ووضعت في قواعد عامة.

العصور القديمة

الأهرامات في مصر القديمة ، الزقّورات في بلاد الرافدين ، الأكروبوليس أثينا والبارثينون في اليونان القديمة ، القنوات الرومانية وطريق أبيا والكولوسيوم في الإمبراطورية الرومانية ،ومعبد بيروفودايار في ثنجفور ، وتيوتيهواكان ، من بين أشياء أخرى عديدة تقف كشهادة على براعة ومهارة المهندسين القدماء في العصور القديمة. وكانت أيضا الآثار الأخرى التي لم تعد قائمة مثل حدائق بابل المعلقة ومنارة الإسكندرية من الإنجازات الهندسية الهامة في العصور القديمة واعتبرت من بين عجائب الدنيا السبع في العالم القديم.

ظهر العديد من المهندسين القدماء خلال العصور القديمة ، ويعتبر إمحوتب من أقدم المهندس في الحضارة المصرية القديمة.^[1] وهو واحد من مسؤولي الفرعون زوسر ، من المحتمل أنه صمم وأشرف على بناء هرم زوسر في سقارة في مصر خلال القرن السابع والعشرون قبل الميلاد.^[2]

كانت العصور القديمة بداية للعديد من الآلات البسيطة والابتكارات الهندسية في الشرق الأدنى القديم. ومنها العجلة والملفاف التي ظهرت خلال الألفية الخامسة قبل الميلاد في بلاد الرافدين. وظهرت الرافعة لأول مرة خلال الألفية الثالثة قبل الميلاد في الشرق الأدنى ، حيث تم استخدامها في الميزان البسيط [10] ولتحريك الأشياء الكبيرة في التقنية المصرية القديمة. [11] كما تم استخدام الرافعة في آله الشادوف لرفع المياه ، التي ظهرت في بلاد الرافدين خلال 3000 قبل الميلاد ، [10] ثم في التقنية المصرية القديمة حوالي 2000 قبل الميلاد. [12] يعود أقدم دليل على البكرات إلى بلاد ما بين النهرين في أوائل الألفية الثانية قبل الميلاد ، [13] ومصر القديمة خلال الأسرة المصرية الثانية عشر (1991-1802 قبل الميلاد). ظهر المسمار ، وهو آخر الآلات البسيطة التي تم اختراعها ، [15] لأول مرة في بلاد ما بين النهرين خلال الإمبراطورية الآشورية الحديثة (911-609) قبل الميلاد. [13] تم بناء الأهرامات المصرية باستخدام ثلاث من الآلات الست البسيطة ، وهي الطائرة المائلة ، والوتد ، والرافعة ، لإنشاء هياكل مثل هرم الجيزة الأكبر.

يعتبر إمحوتب من أقدم المهندس في الحضارة المصرية القديمة. وهو واحد من مسؤولي الفرعون زوسر ، من المحتمل أنه صمم وأشرف على بناء هرم زوسر في سقارة في مصر خلال القرن السابع والعشرون قبل الميلاد.

ظهرت أولى الآلات العملية التي تعمل بالطاقة المائية ، وهي الساقية والطاحونة المائية في الإمبراطورية الأخمينية في أوائل القرن الرابع قبل الميلاد.

طورت كوش الساقية خلال القرن الرابع قبل الميلاد ، والتي اعتمدت على القوة الحيوانية بدلاً من الطاقة البشرية. تم تطوير حفائر كنوع من الخزانات في كوش لتخزين واحتواء المياه بالإضافة إلى تعزيز الري. تم توظيف خبراء المتفجرات لبناء الجسور أثناء الحملات العسكرية. بنى أسلاف الكوشيون speos خلال العصر البرونزي بين 3700 و 3250 قبل الميلاد. كما تم إنشاء الخزانات والأفران العالية خلال القرن السابع قبل الميلاد في كوش.

طورت اليونان القديمة آلات في كل من المجالات المدنية والعسكرية. تعتبر آلية Antikythera ، وهي عبارة عن حاسوب تناظري ميكانيكي معروف مبكرًا ، والاختراعات الميكانيكية لأرخميدس ، أمثلة على الهندسة الميكانيكية اليونانية. تتطلب بعض اختراعات أرخميدس بالإضافة إلى آلية Antikythera معرفة متطورة بالتروس التفاضلية أو التروس الحلقية ، وهما مبدأان أساسيان في نظرية الآلة ساعدا في تصميم قطارات التروس للثورة الصناعية ، ولا تزال تستخدم على نطاق واسع اليوم في مجالات متنوعة مثل الروبوتات وهندسة السيارات.

استخدمت الجيوش الصينية واليونانية والرومانية والهونية القديمة آلات واختراعات عسكرية مثل المدفعية التي طورها الإغريق في القرن الرابع قبل الميلاد ، و trireme و ballista ومنجنيق. في العصور الوسطى ، تم تطوير المنجنيق.

العصور الوسطى والعصر الذهبي للإسلام

ظهرت العديد من الآلات والابتكارات الهندسية في العصور الوسطى والعصر الذهبي الإسلامي بالأخص بسبب انهيار الإمبراطورية الرومانية الغربية والتراجع الفكري في الجزء الغربي من أوروبا. ومن الآلات والابتكارات الهندسية التي ظهرت في العالم الإسلامي خلال العصر الذهبي للإسلام المضخة العاملة بطاقة الرياح التي ظهرت لأول مرة في القرن التاسع الميلادي،^[3][4][5][6] وكانت أول آلة تعمل بالبخار عبارة عن رافعة بخارية مدفوعة بتوربينات بخارية (عنفة بخارية) ، وصفها تقي الدين محمد بن معروف الشامي في مصر العثمانية عام 1551.^[7][8]

وكان أول نموذج للتوربينات البخارية كآلة تعمل بالبخار في مصر العثمانية عام 1551م أبتكرها المهندس المسلم تقي الدين محمد بن معروف الشامي.

تم اختراع محلج القطن في الهند بحلول القرن السادس الميلادي ، وتم اختراع عجلة المغزل في العالم الإسلامي في أوائل القرن الحادي عشر ، وكلاهما كان أساسيًا لنمو صناعة القطن. كانت عجلة الغزل أيضًا مقدمة إلى جيني الغزل ، والذي كان تطورًا رئيسيًا خلال الثورة الصناعية المبكرة في القرن الثامن عشر. اخترع الجزري العمود المرفقي وعمود الحدبات في الجزيرة الفراتية حوالي عام 1206 ، وأصبحت فيما بعد مركزية للآلات الحديثة مثل المحرك البخاري ومحرك الاحتراق الداخلي وأدوات التحكم الأوتوماتيكية.

تم تطوير أقدم الآلات القابلة للبرمجة في العالم الإسلامي. كان جهاز التسلسل الموسيقي ، وهو آلة موسيقية قابلة للبرمجة ، أول نوع من الآلات القابلة للبرمجة. كان أول منظم موسيقى هو عازف فلوت آلي اخترعه الأخوان بنو موسى ، موصوفًا في كتابهم عن الأجهزة الذكية ، في القرن التاسع. في عام 1206 ، اخترع الجزري أوتوماتا / روبوتات قابلة للبرمجة. ووصف أربعة موسيقيين آليين ، بما في ذلك الطبالون الذين يتم تشغيلهم بواسطة آلة طبول قابلة للبرمجة ، حيث يمكن جعلهم يعزفون إيقاعات مختلفة وأنماط طبول مختلفة. كانت ساعة القلعة ، وهي ساعة فلكية ميكانيكية تعمل بالطاقة المائية اخترعها الجزري ، أول كمبيوتر تمثيلي قابل للبرمجة.

قبل تطور الهندسة الحديثة ، كان الحرفيون والحرفيون يستخدمون الرياضيات ، مثل صانعي المطاحن وصانعي الساعات وصناع الأدوات والمساحين. بصرف النظر عن هذه المهن ، لم يُعتقد أن للجامعات أهمية عملية كبيرة للتكنولوجيا.

تم تقديم مرجع قياسي لحالة الفنون الميكانيكية خلال عصر النهضة في أطروحة هندسة التعدين دي ري ميتاليكا (1556) ، والتي تحتوي أيضًا على أقسام حول الجيولوجيا والتعدين والكيمياء. كان دي ري ميتاليكا هو المرجع الكيميائي القياسي لمدة 180 عامًا قادمة.

العصر الحديث

شكل علم الميكانيكا الكلاسيكية ، الذي يطلق عليه أحيانًا ميكانيكا نيوتن ، الأساس العلمي لكثير من الهندسة الحديثة. مع ظهور الهندسة كمهنة في القرن الثامن عشر ، أصبح هذا المصطلح أكثر تضييقًا في المجالات التي تم فيها تطبيق الرياضيات والعلوم لتحقيق هذه الغايات. وبالمثل ، بالإضافة إلى الهندسة العسكرية والمدنية ، تم دمج المجالات التي كانت تُعرف آنذاك باسم الفنون الميكانيكية في الهندسة.

كان بناء القناة عملاً هندسيًا مهمًا خلال المراحل الأولى للثورة الصناعية.

كان جون سميتون أول مهندس مدني نصب نفسه ، وغالبًا ما يُنظر إليه على أنه "أب" الهندسة المدنية. كان مهندسًا مدنيًا إنجليزيًا مسؤولاً عن تصميم الجسور والقنوات والموانئ والمنارات. كان أيضًا مهندسًا ميكانيكيًا متمكنًا وعالمًا فيزيائيًا بارزًا. باستخدام عجلة مائية نموذجية ، أجرى Smeaton تجارب لمدة سبع سنوات ، وحدد طرقًا لزيادة الكفاءة. [52]: 127 قدم Smeaton محاور وتروس حديدية إلى عجلات المياه. 69 قام Smeaton أيضًا بإجراء تحسينات ميكانيكية على محرك البخار Newcomen. صمم Smeaton منارة Eddystone الثالثة (1755-1759) حيث كان رائدًا في استخدام "الجير الهيدروليكي" (شكل من أشكال الملاط الذي سيتم وضعه تحت الماء) وطوّر تقنية تتضمن كتلًا متداخلة من الجرانيت في مبنى المنارة. إنه مهم في تاريخ وإعادة اكتشاف وتطوير الأسمنت الحديث ، لأنه حدد المتطلبات التركيبية اللازمة للحصول على "هيدروليكية" في الجير ؛ العمل الذي أدى في النهاية إلى اختراع الأسمنت البورتلاندي.

العلوم التطبيقية تؤدي إلى تطوير المحرك البخاري. بدأ تسلسل الأحداث باختراع البارومتر وقياس الضغط الجوي بواسطة Evangelista Torricelli في عام 1643 ، وإثبات قوة الضغط الجوي بواسطة Otto von Guericke باستخدام نصفي Magdeburg في عام 1656 ، التجارب المعملية بواسطة Denis Papin ، الذي بنى نموذجًا تجريبيًا المحركات البخارية وأظهر استخدام المكبس ، الذي نشره عام 1707. نشر إدوارد سومرست ، مركيز ووستر الثاني كتابًا من 100 اختراع يحتوي على طريقة لرفع المياه تشبه آلة صنع القهوة. صموئيل مورلاند ، عالم الرياضيات والمخترع الذي عمل في المضخات ، ترك ملاحظات في مكتب فوكسهول أوردينانس عن تصميم مضخة بخار قرأها توماس سافري. في عام 1698 ، بنى Savery مضخة بخار تسمى "صديق المنجم". استخدمت كلا من الفراغ والضغط. تاجر الحديد توماس نيوكمان ، الذي بنى أول محرك بخاري مكبس تجاري في عام 1712 ، لم يكن معروفًا بأنه تلقى أي تدريب علمي.

أدى استخدام أسطوانات النفخ المصنوعة من الحديد الزهر التي تعمل بالبخار لتوفير الهواء المضغوط لأفران الصهر إلى زيادة كبيرة في إنتاج الحديد في أواخر القرن الثامن عشر. [54] سمحت درجات حرارة الفرن المرتفعة بفضل الانفجار الذي يعمل بالبخار باستخدام المزيد من الجير في الأفران العالية ، مما أتاح الانتقال من الفحم إلى فحم الكوك. قللت هذه الابتكارات من تكلفة الحديد ، مما جعل سكك حديدية الخيول والجسور الحديدية عملية. أنتجت عملية البرك ، التي حصل عليها هنري كورت براءة اختراع في عام 1784 ، كميات كبيرة من الحديد المطاوع. أدى الانفجار الساخن ، الحاصل على براءة اختراع جيمس بومونت نيلسون في عام 1828 ، إلى خفض كمية الوقود اللازمة لصهر الحديد بشكل كبير. مع تطوير المحرك البخاري عالي الضغط ، جعلت نسبة القوة إلى الوزن للمحركات البخارية القوارب البخارية والقاطرات العملية ممكنة. أدت عمليات تصنيع الفولاذ الجديدة ، مثل عملية بيسمير وفرن الموقد المكشوف ، إلى مجال من الهندسة الثقيلة في أواخر القرن التاسع عشر.

كان Isambard Kingdom Brunel أحد أشهر المهندسين في منتصف القرن التاسع عشر ، حيث بنى السكك الحديدية وأحواض بناء السفن والبواخر.

خلقت الثورة الصناعية طلبًا على الآلات ذات الأجزاء المعدنية ، مما أدى إلى تطوير العديد من أدوات الآلات. لم يكن ثقب الأسطوانات المصنوعة من الحديد الزهر ممكنًا بدقة حتى اخترع جون ويلكينسون آلة الحفر الخاصة به ، والتي تعتبر أول أداة آلية. تضمنت أدوات الماكينة الأخرى مخرطة القطع اللولبي ، وآلة الطحن ، ومخرطة البرج ، والمسوي المعدني. تم تطوير تقنيات التصنيع الدقيق في النصف الأول من القرن التاسع عشر. وشمل ذلك استخدام العربات لتوجيه أداة الخراطة على العمل والتركيبات لتثبيت العمل في الموضع المناسب. تؤدي أدوات الآلات وتقنيات التصنيع القادرة على إنتاج أجزاء قابلة للتبديل إلى إنتاج مصانع على نطاق واسع بحلول أواخر القرن التاسع عشر.

سجل تعداد الولايات المتحدة لعام 1850 احتلال "مهندس" لأول مرة بإحصاء 2000. كان هناك أقل من 50 من خريجي الهندسة في الولايات المتحدة قبل عام 1865. في عام 1870 كان هناك عشرات من خريجي الهندسة الميكانيكية في الولايات المتحدة ، مع زيادة هذا العدد إلى 43 سنويًا في عام 1875. في عام 1890 ، كان هناك 6000 مهندس في المجالات المدنية والتعدين والميكانيكية والكهربائية . [59]

لم يكن هناك كرسي للآليات التطبيقية والميكانيكا التطبيقية في كامبريدج حتى عام 1875 ، ولم يكن هناك كرسي للهندسة في أكسفورد حتى عام 1907. أنشأت ألمانيا جامعات تقنية في وقت سابق.

تضمنت أسس الهندسة الكهربائية في القرن التاسع عشر تجارب أليساندرو فولتا ومايكل فاراداي وجورج أوم وآخرين واختراع التلغراف الكهربائي في عام 1816 والمحرك الكهربائي في عام 1872. العمل النظري لجيمس ماكسويل (انظر: معادلات ماكسويل) وهاينريش هيرتز في أواخر القرن التاسع عشر أدى إلى ظهور مجال الإلكترونيات. أدت الاختراعات اللاحقة للأنبوب المفرغ والترانزستور إلى تسريع تطوير الإلكترونيات لدرجة أن مهندسي الكهرباء والإلكترونيات يفوق عدد زملائهم في أي تخصص هندسي آخر. [5] تطورت الهندسة الكيميائية في أواخر القرن التاسع عشر. [5] تطلب التصنيع على نطاق صناعي مواد جديدة وعمليات جديدة وبحلول عام 1880 كانت الحاجة إلى إنتاج واسع النطاق للمواد الكيميائية هي التي أدت إلى إنشاء صناعة جديدة ، مكرسة لتطوير وتصنيع المواد الكيميائية على نطاق واسع في المنشآت الصناعية الجديدة. كان دور المهندس الكيميائي هو تصميم هذه المصانع والعمليات الكيميائية. [5]

تتعامل هندسة الطيران مع تصميم عملية تصميم الطائرات بينما تعد هندسة الطيران مصطلحًا أكثر حداثة يوسع نطاق الانضباط من خلال تضمين تصميم المركبات الفضائية. يمكن إرجاع أصولها إلى رواد الطيران في بداية القرن العشرين على الرغم من أن أعمال السير جورج كايلي قد تم تأريخها مؤخرًا على أنها من العقد الأخير من القرن الثامن عشر. كانت المعرفة المبكرة بهندسة الطيران تجريبية إلى حد كبير مع بعض المفاهيم والمهارات المستوردة من فروع الهندسة الأخرى.

أول دكتوراه في الهندسة (تقنيًا ، العلوم التطبيقية والهندسة) منحت في الولايات المتحدة إلى يوشيا ويلارد جيبس في جامعة ييل في عام 1863 ؛ كما أنها كانت ثاني دكتوراه في العلوم في الولايات المتحدة. [62]

بعد عقد واحد فقط من الرحلات الجوية الناجحة التي قام بها الأخوان رايت ، كان هناك تطوير واسع النطاق لهندسة الطيران من خلال تطوير الطائرات العسكرية التي تم استخدامها في الحرب العالمية الأولى.