Шейпак А.А. История науки и техники. Материалы и технологии. Учебное пособие. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

А.А. Шейпак

ИСТОРИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Часть II

2-е издание, стереотипное

Москва 2004

ББК 63.3

Ш 39

Рецензенты: В.Б. Миносцев, проф., д-р физ.-мат. наук, зав.

каф. «Общая и прикладная математика» Московского государст-

венного индустриального университета;

Д.В. Штеренлихт, д.т.н., проф. Московского государствен-

ного университета природообустройства.

Ш 39

Шейпак А.А.

История науки и техники. Материалы и технологии:

Учеб. пособие. Ч. II. 2-е изд-е, стереотип. – М.: МГИУ, 2004. –

302 с.

ISBN № 5-276-00545-1

Настоящее учебное пособие является второй частью книги,

посвященной истории создания основных материалов и техноло-

гий. В ней рассматривается: одежда и обувь, металлургия, инстру-

мент, станки, производство, приборы и измерения, строительство.

Первая часть книги, посвященная разделам: камень и дерево; соби-

рательство и охота; земледелие и животноводство; керамика; стек-

ло; пластмассы; пища, была

издана в 2001 году.

Иллюстрации к обеим частям помещены в данном издании.

ББК 63.3

Редактор Т.И. Мазуркевич

Подписано в печать 16.09.02

Формат бумаги 60

90/16. Бум. множит.

Усл. печ. л. 19,0. Уч.-изд. л. 20,0.

Тираж 300. Заказ № 401

РИЦ МГИУ, 115280, Москва, Автозаводская, 16

www.izdat.msiu.ru; е-mail: izdat@msiu.ru; тел.: 277-23-15

ISBN № 5-276-00545-1 © МГИУ, 2002,

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ........................................................................................ 7

1. ОДЕЖДА И ОБУВЬ.............................................................................. 8

1.1. ВВЕДЕНИЕ......................................................................................... 8

1.2. КОЖА.................................................................................................. 9

1.3. ОБУВЬ............................................................................................... 10

1.4. НИТИ И ТКАНИ .............................................................................. 14

1.4.1. Шерсть.................................................................................... 14

1.4.2. Крапива................................................................................... 15

1.4.3. Лен .......................................................................................... 16

1.4.4. Хлопок.................................................................................... 17

1.4.5. Шелк ....................................................................................... 18

1.4.6. Синтетические волокна......................................................... 18

1.4.7. Ткани....................................................................................... 19

1.4.8. Прядение ................................................................................ 21

1.4.9. Ткачество................................................................................ 23

1.4.10. Первый вязальный станок................................................... 27

1.4.11. Гобелен................................................................................. 28

1.4.12. Жаккард и его станки .......................................................... 28

1.4.13. Последствия промышленной революции.......................... 29

в производстве тканей..................................................................... 29

1.5. ШИТЬЕ.............................................................................................. 30

1.5.1. Швейная машина ................................................................... 30

1.5.2. Наперстки............................................................................... 31

1.5.3. Булавки................................................................................... 32

1.5.4. Пуговицы................................................................................ 33

1.5.5. Кнопки.................................................................................... 33

1.5.6. Молния ................................................................................... 33

1.5.7. Липучки.................................................................................. 34

1.6. ГОТОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ...................................................................... 35

1.6.1. Брюки...................................................................................... 35

1.6.2. Трусы и кальсоны.................................................................. 37

1.6.3. Когда и кем был изобретен бюстгальтер?........................... 38

1.6.4. Пять вещей, которые появились в нашем

гардеробе в ХХ в. ............................................................................ 40

1.6.5. Памперсы ............................................................................... 42

1.6.6. Галстук ................................................................................... 42

1.7. БЕЗ ЧЕГО ОДЕЖДЫ ИНОГДА НЕДОСТАТОЧНО .................... 43

1.7.1. Сумки...................................................................................... 43

1.7.2. Косметика............................................................................... 46

1.7.3. Зонт ......................................................................................... 50

1.8. МОДА................................................................................................ 51

2. МЕТАЛЛУРГИЯ ................................................................................. 54

2.1 ПЕРВЫЕ СЕМЬ МЕТАЛЛОВ.......................................................... 54

2.1.1. От камня к бронзе.................................................................. 54

2.1.2. Железный век......................................................................... 57

2.1.3. Гипотеза.................................................................................. 61

2.1.4. Дамасская сталь, булат.......................................................... 63

2.1.5. Чугун и сталь ......................................................................... 66

2.1.6. Золото ..................................................................................... 74

2.1.7. Серебро................................................................................... 76

2.1.8. Олово ...................................................................................... 76

2.1.9. Свинец .................................................................................... 77

2.1.10. Ртуть ..................................................................................... 77

2.2. ДРУГИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ ................................................. 78

2.2.1. Легирование ........................................................................... 78

2.2.2. Подшипниковые материалы................................................. 79

2.2.3. Алюминий .............................................................................. 80

2.2.4. Платина................................................................................... 81

2.2.5. Сплавы, удостоенные Нобелевской премии ....................... 83

2.3. ЛИТЬЕ ............................................................................................... 83

2.3.1. Основные вехи в развитии литья ......................................... 83

2.3.2. Колокола и пушки ................................................................. 84

2.4. КУЗНЕЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО.................................................... 91

2.5. СВАРКА............................................................................................ 96

2.6. ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ................................................. 97

2.7. РУССКИЕ УЧЕНЫЕ-МЕТАЛЛУРГИ............................................ 99

2.7.1. П.П. Аносов............................................................................ 99

2.7.2. Д.К.Чернов ........................................................................... 100

2.7.3. И.П.Бардин........................................................................... 101

2.7.4. А.А. Байков .......................................................................... 102

2.8. ГОРНОЕ ДЕЛО............................................................................... 103

3. ИНСТРУМЕНТ, СТАНКИ, ПРОИЗВОДСТВО.............................. 109

3.1. ВВЕДЕНИЕ..................................................................................... 109

3.2. МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ И ИНСТРУМЕНТ................. 112

3.2.1. Сверлильный станок............................................................ 112

3.2.2. Токарный станок.................................................................. 114

3.2.3. Фрезерный и некоторые другие станки............................. 120

3.2.4. Станки-автоматы ................................................................. 121

3.3. ПРОИЗВОДСТВО .......................................................................... 123

3.3.1. Ремесленник становится рабочим...................................... 123

3.3.2. История развития мануфактур ........................................... 126

3.3.3. От мануфактур - к заводам и фабрикам............................. 129

4. ПРИБОРЫ И ИЗМЕРЕНИЯ ............................................................. 132

4.1. ВВЕДЕНИЕ..................................................................................... 132

4.2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ...................................... 134

4.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ И ВЕСА...................... 135

4.4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ .............................. 135

4.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ....................... 136

4.6. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ................................. 137

4.6.1. Солнечные часы................................................................... 137

4.6.2. Водяные часы....................................................................... 140

4.6.3. Часы песочные и огневые ................................................... 142

4.6.4. Механические часы ............................................................. 145

4.6.5. Андроиды ............................................................................. 158

5. СТРОИТЕЛЬСТВО ........................................................................... 162

5.1. ЖИЛИЩЕ ....................................................................................... 162

5.1.1. Исторический обзор ............................................................ 162

5.1.2. Квартира............................................................................... 167

5.1.3. Туалет ................................................................................... 173

5.1.4. Ванная................................................................................... 176

5.1.5. Стирка и мыло ..................................................................... 178

5.1.6. Лифты ................................................................................... 181

5.1.7. Отопление ............................................................................ 183

5.1.8. Вентиляция и кондиционирование .................................... 185

5.1.9. Свет....................................................................................... 185

5.2. ВОДОСНАБЖЕНИЕ И КАНАЛИЗАЦИЯ ................................... 187

5.2.1. От древности до наших дней.............................................. 187

5.2.2. Московская вода.................................................................. 191

5.3. МУСОР............................................................................................ 196

5.4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ................................................ 200

5.5. НЕКОТОРЫЕ ЗНАМЕНИТЫЕ ЗДАНИЯ И СОРУЖЕНИЯ ...... 205

5.5.1. Архитектура и строительство............................................. 205

5.5.2. Пирамиды............................................................................. 206

5.5.3. Вавилонская башня ............................................................. 207

5.5.4. Пантеон................................................................................. 208

5.5.6. Великая китайская стена (Great Wall of China)................. 208

5.5.7. Тадж Махал.......................................................................... 208

5.5.8. Хрустальный дворец ........................................................... 209

5.5.9. Высотные дома и башни ..................................................... 209

5.6. ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО ............................. 219

5.6.1. Гидротехника и жизнь......................................................... 219

5.6.2. Мировые каналы.................................................................. 221

5.7. МОСТЫ И ТУННЕЛИ ................................................................... 232

5.7.1. Мосты ................................................................................... 232

5.7.2. Из Франции в Великобританию на автомобиле или по

железной дороге ............................................................................ 241

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ: НАУКА, ТЕХНИКА И ТРАДИЦИИ.... 243

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................... 251

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая книга является продолжением серии учебных пособий

по курсу «История науки и техники», поставленному в Московском

государственном индустриальном университете. Последняя глава

второй части логически сочетается с учебным пособием

С.М.Борисова «Совершенствование строительных и грузоподъемных

машин с древности до наших дней», выпущенным издательством

МГИУ в 2001 г. Книга, посвященная истории автомобилестроения и

некоторым смежным вопросам, издана в 1996 г. (первое издание) и в

1998 г. (второе издание). Подготовлена к печати книга «Энергетика и

электротехника».

После выхода в свет первой части книги «Материалы и техноло-

гии» автор получил замечание о том, что в ней слишком много вни-

мания, уделяется легкой промышленности. На это можно ответить из-

вестным высказыванием знаменитого Уолта Диснея, который считал

уместным развлекать людей в надежде, что они при этом учатся.

Кроме того, совершенно неоспоримо, что, не удовлетворив свои ос-

новные потребности в еде, питье и одежде, человек не сможет про-

грессировать. Инженер должен иметь широкий кругозор, который по-

зволяет ему находить неординарные решения. Поэтому в историче-

ском курсе нельзя замыкаться только на тяжелом машиностроении,

как было модно в нашей стране на протяжении 70 с лишним лет.

1. ОДЕЖДА И ОБУВЬ

1.1. ВВЕДЕНИЕ

Одежда включает в себя различные виды покровов человеческого те-

ла: белье, платье, чулочно-носочные изделия, обувь, головные уборы. Свя-

занные единством назначения и использования, дополненные украшения-

ми, прической и гримом, эти предметы составляют костюм. Именно кос-

тюм является выразителем социальной и индивидуальной характеристики

человека, его возраста, пола, характера, эстетического вкуса.

Безраздельно

сливаясь с физическим обликом челов., костюм формирует его в соответ-

ствии с общественным эстетическим и нравственным идеалом. Непродол-

жительное господство определенных форм костюма называется модой.

Мода в какой-то мере отражает многогранность социального, историческо-

го и художественного развития челов. Можно сказать, что она отражает

конкретный исторический идеал определённого периода.

Люди

всех времен и народов судят друг о друге «по одежке», и этот

факт нашел свое отражение в многочисленных пословицах и поговорках.

Человек издавна видел в богатстве и роскоши выражение благополучия и

достоинства и иногда в этом стремлении не знал никаких пределов. Рос-

кошь владык Древнего Мира и сегодняшних кинозвезд вызывает

удивле-

ние.

В жарком климате тропической Африки, которая по мнению ученых,

является родиной человека, украшения часто являются единственной оде-

ждой. Эстетическая и символическая функции одежды в культуре человека

предшествовали ее практическому назначению: защите от внешней среды.

Непременным элементом одежды очень скоро стал пояс, к которому

можно прикрепить мешочки и короба для

размещения необходимых ору-

дий и пищи. В основе всех типов одежды лежит один элемент – прямо-

угольный кусок кожи или ткани, драпирующийся вокруг той или иной час-

ти тела. Все виды современной одежды восходят к двум типам: набедрен-

ной повязке, от которой произошли штаны и юбки, и свободно свисающе-

го плаща,

который, если сделать в нем отверстие для головы и подпоясать

на талии, становится прототипом платья и рубашки. Архаические виды

одежды типа плащей и набедренных повязок сохраняются у многих наро-

дов мира: это саронг и сари у народов Южной и Юго-Восточной Азии,

женские не сшитые юбки-поневы из южнорусских деревень, латиноамери

канские плащи-пончо и многое другое. К ним же относятся античные хи-

тоны, пеплосы, туники и тоги [2].

Археологические раскопки показывают, что одежда появилась на са-

мых ранних этапах развития человеческого общества, причем обувь воз-

никла гораздо позже, чем другие элементы костюма. Одежда всегда соче-

тала в себе целесообразность и красоту.

Защищая тело человека от холода

и жары, атмосферных осадков и ветра, одежда выполняла практическую

функцию. С другой стороны, перья, кости, волосы, зубы убитых животных

носили как защитные и символические элементы.

Как был одет человек из альпийского ледника

Одежда Этци была разорвана почти на сто клочков, но ее общий перво-

зданный вид совершенно ясен. Он носил длинную рубаху, сшитую из кусков козь-

их и оленьих шкур и длинные кожаные чулки в виде цилиндров, доходящих до

ступней. Нитками служили тонкие сухожилия животных. Чулки подвязывались

к поясу, одетому на набедренную повязку

. Башмаки из мягкой кожи для утепле-

ния были наполнены сухой травой. Поверх рубахи одевалась сплетенная из тра-

вы большая накидка. На голове Этци носил меховую шапку. Следов перчаток

или варежек не было обнаружено.

Образ жизни человека определял первые примитивные формы одеж-

ды. Звериные шкуры и растительные волокна были первыми материалами

для нее. Наиболее древняя форма одежды – драпирующая, окутывающая

тело. Она крепилась с помощью завязок, поясов, застежек. Затем появи-

лась более сложная форма – накладная, которая может быть глухой и рас-

пашной. Накладную глухую одежду

надевали через голову, распашная

имела спереди разрез сверху донизу. Одна из наиболее древних форм оде-

жды – меховая туника без рукавов.

1.2. КОЖА

Кожа и мех являются теми видами сырья, с которыми человечество

познакомилось очень давно. Люди быстро поняли, что убитое ими живот-

ное дает не только еду, но и шкуру, которая может согреть и защитить.

Особенно важно это было при наступлении ледниковой эпохи, когда сред-

няя температура в Европе была ниже современной

на 12 градусов. Следует

отметить, что, по всей вероятности, земледельцы и охотники были зака-

ленными людьми. Так, жители Огненной Земли, обитающие на самом хо-

лодном, южном участке Американского континента, чаще всего носили

только маленькую накидку из небольшого куска кожи, которую передви-

гали против ветра. Даже в снегопад они были практически голыми. Скифы

обитатели причерноморских степей в античные времена, по свидетельству

греческих путешественников, спокойно переносили зимнюю стужу, обна-

женные по пояс.

Однако обработка кожи является довольно сложным делом, поэтому

древние персы носили штаны мехом внутрь. Снятие кожи с убитого жи-

вотного больших трудностей не представляло. Дальнейшая ее обработка

шла с помощью хорошо известных

археологам инструментов: ножей,

скребков, костяных игл, шил. Народы Сибири использовали каменные

скребки при обработке кожи еще в прошлом веке. Земледельцы пользова-

лись керамическими скребками из разбитых сосудов. Кожа также исполь-

зовалась для производства ремней, щитов, лодок, емкостей для хранения

[1].

Кожа после свежевания содержит воду, минеральные вещества, жиры

и белки. Она состоит из трех слоев: кожицы, к которой относятся шерстя-

ной покров,

щетина, перья, копыта, рога, когти; дермы, т.е. собственно ко-

жи (70-98% общей толщины), состоящей из коллагеновых волокон; под-

кожной соединительной ткани, представляющей самый нижний слой, ко-

торый соединяет кожу с мышцами. Наличие влаги приводит к быстрому

гниению, поэтому сырую кожу нужно консервировать. Самый простой

способ сохранения состоит в высушивании. В настоящее

время кожу также

солят, замораживают, дубят, превращая сыромять в конечный продукт –

выделанную кожу. Дубление сейчас проводят в растворах неорганических

веществ (соли хрома и алюминия). Применяются также органические ду-

бильные вещества из коры и листьев. В прошлом широко использовался

чернильный орешек и сосновая кора, раствор золы, воск. Замша изготавли-

вается с

использованием рыбьего жира. Свойства выделанной кожи каче-

ственно отличаются от сырой. Она водоотталкивающая, в условиях сухо-

сти не твердеет, сохраняет эластичность и воздухопроницаемость, более

устойчива к гниению.

В Средневековье обработка кожи достигла высокого уровня развития

раньше у русских, болгар, венгров и турок. Славилась также кожа из Ма-

рокко – марокен, из Софи

– сафьян (мягкая кожа красного или зеленого

цвета), из Кордобы – кордуан. Шагреневая кожа (реликвия) изготавлива-

лась из конских шкур.

Используется не только кожа наземных животных, но и рыб. В основ-

ном для галантереи: сумки, футляры, обложки для записных книжек. Луч-

шая рыбья кожа – карпа. Она толстая и прочная, а чешуйки образуют

асимметричные, но гармоничные узоры, которые может изобрести только

природа.

1.3. ОБУВЬ

При температуре тела - 34,6

C температура рук будет 34

C, ног -

32,2

C, а стоп всего 25-20

C. Поэтому ноги в соответствии с пословицей

надо держать в тепле, не забывая и другой истины: человек с мозолями не

может быть счастлив.

Первая обувь представляла кусок материала (кора, камыш, папирус,

лыко, береста, кожа), который прикреплялся к подошве или обматывал но-

гу. Первыми моделями были меховые башмаки, сапоги, полусапожки, а

также

сандалии. Существует деревянная национальная обувь: голландские