Том Джексон - Взламывая технологии

Принцип плавучести был известен еще с III в. до н. э., когда его описал Архимед. Любой предмет, помещенный в жидкую или газообразную среду, выталкивается вверх силой, равной весу среды, вытесненной этим предметом. Если воздушный шар сделать легче воздуха, он будет выталкиваться вверх и взлетит. Один из способов сделать это — нагреть воздух внутри воздушного шара, сделав его менее плотным (то есть уменьшить его вес), чем воздух вокруг него. Другой метод — заполнить оболочку шара газом «легче воздуха», например водородом или гелием.

Заметив, что нагретый воздух заставил бумажный мешок подниматься, французские бумажные фабриканты Жозеф-Мишель и Жак-Этьенн Монгольфье начали экспериментировать с устройствами легче воздуха. Они сделали большой воздушный шар диаметром 10 м и 4 июня 1783 г. подняли его на высоту 1980 м. Затем Монгольфье решили посадить в корзину шара и отправить в небо овцу, утку и петуха. Этот выбор не был случайным: утка считалась существом, не подверженным воздействию высоты, петух — это птица, хотя и неспособная летать так высоко, а овца заменила человека. Все трое отлично перенесли восьмиминутный полет, за которым наблюдала толпа из 130 000 человек, в том числе и французский король. Следующим шагом было отправление в небо человека, и 15 октября Жан-Франсуа Пилатр де Розье поднялся на воздушном шаре Монгольфье, став первым человеком, совершившим воздушный полет.

В 1783 г. произошли первые полеты воздушных шаров и на горячем воздухе, и на водороде. Шары обоих типов были запущены во Франции, хотя и не единовременно и не с одного места, как показано на этом рисунке. Горячий воздух, использовавшийся в воздушных шарах, весит около 4/5 от веса холодного воздуха, тогда как водород в 14 раз легче обычного воздуха

Воздушный шар с водородом

В декабре 1783 г. француз Жак Александр Сезар Шарль и его компаньон поднялись в воздух на воздушном шаре, заполненном водородом, пролетевшим дальше и поднявшимся выше, чем шар братьев Монгольфье, который они продемонстрировали в том же году. На самом деле Шарль запустил свой первый воздушный шар на водороде еще в августе, однако когда тот приземлился, его атаковали перепуганные крестьяне, которые приняли его за чудовище, напавшее на них с неба.

Первый гидравлический пресс запатентовал английский слесарь и изобретатель Джозеф Брама в 1795 г. Все гидравлическое оборудование, от землеройной машины до роботизированной руки, работает по одному принципу.

Пресс Брамы состоял из двух цилиндров и поршней с головками для различных видов деятельности. Как и рычаг, гидравлический пресс действует для увеличения силы воздействия. Силы, действующие на поршни, пропорциональны площадям поверхностей, поэтому сила, приложенная к малому поршню, преобразуется в большую силу на большом поршне. Расстояние, на которое перемещается малый поршень под воздействием внешней силы, больше того, которое проходит большой поршень, причем соотношение у расстояний такое же, как и у сил. Поэтому если удвоить силу, то большой поршень пройдет в два раза меньше, чем малый. Это позволило создавать с помощью гидравлики огромную силу. Например, если второй поршень в сто раз больше первого, сила умножается в сто раз. Но, конечно, в этом случае путь, который проходит второй поршень, в сто раз меньше того, который проходит первый.

Гидравлический пресс использует принцип Паскаля, который гласит, что если применить силу к жидкости, находящейся в закрытом сосуде, то эта сила будет передаваться на каждую часть жидкости. Таким образом, нажатие на рычаг приводит к тому, что жидкость проходит по системе и нажимает на поршень

В начале XVIII в. начались фундаментальные изменения в жизни общества, сначала в Великобритании, а позже и по всему миру. Сельские общины стали преобразовываться сначала в городские, а позднее в индустриальные сообщества.

Основной движущей силой промышленной революции был рост текстильной промышленности. Ранее купцы поставляли сырье и основное оборудование людям, работавшим в своих домах (кустарное производство), а потом собирали готовую продукцию. Это был весьма неэффективный способ работы. В 1700-х гг. ряд инноваций привел к возрастанию производительности в текстильном производстве, при этом уменьшилось участие человека. Около 1764 г. англичанин Джеймс Харгрэйвс изобрел прядильную машину «Дженни» (уменьшит. от англ. engine — «двигатель»). Она позволяла одному человеку производить одновременно несколько катушек ниток. Затем последовали другие изобретения, например ткацкий станок, который был разработан Эдмундом Картрайтом в 1780-х гг. и механизировал ткацкое производство. Подобные устройства, требующие меньшей рабочей силы, было разумно использовать в больших количествах на специально построенных мануфактурах или фабриках.

В 1790-х гг. американский инженер Оливер Эванс разработал автоматизированную мельницу. Такие мельницы спонсировало правительство США, потому что после обретения независимости прекратились поставки муки и нужно было повысить качество муки, производимой в Соединенных Штатах

Источник энергии

Одной из причин промышленной революции в Британии стало большое количество угля в этой стране. Добыча угля здесь выросла с 5 млн т в 1750 г. до 50 млн т в 1850 г. Уголь позволяет вырабатывать пар, пар способствует увеличению добычи угля. Паровые двигатели насосов позволили делать шахты намного глубже. Тем не менее технологии не слишком сильно улучшили жизнь шахтеров, были распространены несчастные случаи. Часто вместе со взрослыми мужчинами в шахты спускались мальчики.

Плавка металла

Все больше использовались сталь и пар. Пар помогал в шахтах, поставляющих уголь для печей, в которых выплавляли железо. Железо и сталь были важнейшими компонентами при создании новых машин. В начале XVIII в. Абрахам Дерби нашел более дешевый и простой способ получения чугуна с использованием в качестве топлива для печей кокса, а не угля. В 1850-е гг. Генри Бессемер разработал недорогой процесс массового производства стали. Пар и сталь вместе использовались на паровозах и кораблях, перевозивших товары.