Что же такое машина?
… устарел, как Робот-6,
когда Робот-8 есть.
А. Вознесенский
Для чего человек добывает или синтезирует вещества? Обрабатывает полученные из них материалы? А затем изготавливает из них детали? Последнее слово несет подсказку, ведь из деталей что-то собирают. В том числе — машины!
Вот как писал о создателях машин — механиках — немецкий инженер Якоб Лейпольд: «…механик… должен быть человеком, который знает не только подлежащие обработке материалы… но он также должен выполнить свою работу в соответствии с механическими науками.., для чего ему необходимо знать из геометрии и арифметики все то, что потребуется при расчете машины».
Этому гимну профессии механика примерно триста лет. Как раз тогда и происходила промышленная революция, положившая начало огромной волне преобразований, докатившейся до наших дней. От мускульной силы человека и животных предстояло перейти к использованию энергии ископаемого топлива. Люди учились, изобретали все новые, более мощные машины, расширяли производство, строили заводы.
Никогда в истории человечества лик Земли не менялся столь быстро, как в эти три столетия! Выросли огромные города, появились невиданные средства передвижения, мир стал необыкновенно динамичным. А главное, необходимость создавать тысячи новых машин заставляла людей совершенствовать свои знания, и все больше их, как говорится, садилось за парты и начинало «грызть» гранит науки.
Так вот, попробуйте теперь вы ответить на вопрос: что же такое машина? Автомобиль, станок, пылесос, робот?.. Простого перечисления нам мало, надо найти у них какие-то общие черты. Взгляните на рисунок в начале этой главы, повторяющий гравюру XVII века. На нем видно, как вырывающийся из котла пар производит движение, вращая колесо с лопатками. Это первое, что необходимо для машины, — двигатель.
Затем движение передается с помощью целого набора зубчатых колес. Итак, второй признак машины — передаточный механизм. И, наконец, крутящийся вал заставляет попеременно опускаться «пестики» огромных ступок, способные раздробить их содержимое. То есть третий «участник» машины — орудие, совершающее полезную работу, — действует, словно само по себе, без участия человека, либо только под его управлением.
Эти три главные составляющие машины вы, приглядевшись, сможете обнаружить во многих окружающих вас устройствах. Во многих, да не во всех, называемых машинами, — например, в вычислительных машинах двигатели нужны лишь для вспомогательных операций. О них речь еще впереди, а пока поговорим о машинах более традиционных. Здесь много чего любопытного, даже если обратиться к самым простым из них…
Попробуйте вырвать из стены забитый в нее гвоздь и завинченный шуруп такой же длины и толщины. Что легче? Верно, вытащить гвоздь, а излишние усилия при извлечении шурупа могут привести к тому, что вывалится кусок стены. А зачем шуруп вырывать, спросите вы? Как завинчивали, так и вывинтим. Ведь наверняка его и придумали для того, чтобы соединять…
«Лень — двигатель прогресса». Вам не приходилось слышать такое изречение? Возможно, оно покажется справедливым, если прислушаться к оценкам ученых, по которым на сегодня механизировано уже более 99 % всех выполняемых людьми физических операций. Воистину, сиди да поплевывай в потолок! Но древним человеком вряд ли двигала лень, когда ему приходилось буквально бороться за существование. Примерно два миллиона…
Возможно, отвечая на вопрос предыдущего рассказа, вы назвали в качестве примера простого механизма… мясорубку. Действительно, ручка мясорубки не что иное, как рычаг, да и винт в ней можно найти. Это-то верно, но легко ли, а главное, быстро ли перемелете вы, скажем, тонну мяса? Такая задача, конечно, не для домашней кухни, но все же? Еще вопрос:…
Хотя машину Ньюкомена и называют паровой, но это натяжка. Не совсем она машина — работала отнюдь не непрерывно, и не совсем паровая — поршень после его хода «загонял» назад в цилиндр атмосферный воздух. Настоящая во всех смыслах паровая машина появилась на свет благодаря изобретательности молодого механика из Глазго Джеймса Уатта. А началось с того, что…
Не кажется ли странным, что в машине Уатта пар сперва толкает поршень, а уж тот затем вращает колесо? Разве нельзя поступить проще, когда вырывающийся из котла пар сразу создает вращение? Действительно, такое устройство, подобное ветряному или водяному колесу, известно с древности под названием паровая турбина. Да мощность такой турбины была столь мала, что годилась она…
От двигателя, той части машины, где движение «рождается», его надо «переправить» к рабочему органу, непосредственно выполняющему необходимые нам действия. На старинном лучковом станке этого добивались весьма просто — веревочками. Сейчас их заменяют прочные тросы, например, в подъемных кранах или экскаваторах. Преобразовать прямолинейное движение во вращательное способен кривошипно-шатунный механизм, употреблявшийся еще в первых паровых машинах. Его…
Посмотрите, сколько разнообразных движений способна совершить ваша рука! От самых простых, например, забивания молотком гвоздя, до таких тонких, как сборка миниатюрного часового механизма. При этом, заметьте, вращательного движения, которое в основном производится и передается большинством машин, почти не совершается. Мечта заменить человека, его умелые руки, не только на тяжелых, «черных», а порой и опасных работах,…
В фантастическом фильме «Внутренний космос» рассказывалось о микроскопических устройствах, способных передвигаться по кровеносным сосудам человека. Зачем это может понадобиться в реальности, гадать не приходится — к примеру, такие микромеханизмы могли бы освобождать наши вены и артерии от опасных накоплений, примерно так, как прочищают трубы от отложений на их стенках. Но возможно ли это? Уже не…
Освоить каменные орудия наших далеких предков вынудило изменение климата — например, в Африке он стал значительно суше около 2,5 миллиона лет назад. Пришлось переходить от растительной к животной пище, а человек был плохо оснащен для охоты: у него были небольшие клыки и отсутствовали когти. С помощью нового радиоактивного метода ученые могут точно определить возраст камней,…