Машына

Машы́на, або Махіна (стар.-грэц. Μηχανή) — прылада штучнага паходжаньня (сукупнасьць агрэгатаў ці прыладаў), якая пераўтварае энэргію і/або характар руху. Выкарыстоўваецца для выкананьня вызначаных дзеяньняў з мэтай палегчыць ці цалкам замяніць працу чалавека пры выкананьні канкрэтнай задачы. Асаблівасьцю машыны, якая адрозьнівае яе ад іншых прыладаў, зьяўляецца выкарыстаньне мэханічнай энэргіі, то бок зьдзяйсьненьне пэўнага мэханічнага руху, для выкананьня ўскладзенай на яе функцыі, як то прызначэньня, працы, дзеяньняў. Машына ёсьць, перш за ўсё, мэханічнай прыладай. Аднак разам са зьяўленьнем і разьвіцьцём электронікі зьявіліся тэхнічныя аб’екты без рухомых частак, як то электронная вылічальная машына.

Паравая машына

Яшчэ ў эпоху Адраджэньня ранейшныя філёзафы вылучылі шэсьць простых мэханізмаў, якія былі элемэнтарнымі прыладамі, што прыводзяць нагрузку ў рух, і разьлічылі карысную сілу, якую гэтыя прылады вырабляюць, вядомую сёньня як мэханічная перавага^[1]. Сучасныя машыны ўяўляюць сабой складаныя сыстэмы, якія ўтвораныя з структурных элемэнтаў, мэханізмаў і кампанэнтаў кіраваньня й уключаюць у сябе інтэрфэйсы для зручнага выкарыстаньня чалавекам. Прыклады машынаў уключаюць шырокі спэктар транспартных сродкаў, як то аўтамабілі, чаўны й самалёты, бытавыя прыборы, у тым ліку кампутары, сыстэмы вэнтыляцыі й водазабесьпячэньня, сельскагаспадарчыя машыны, станкі, сыстэмы аўтаматызацыі фабрык і заводаў, а таксама робаты.

Асноўнай характарыстыкай машыны зьяўляецца ейная магутнасьць. Адной зь першых адзінак вымярэньня магутнасьці была конская сіла. Аднак, нягледзячы на тое, што ў многіх краінах СНД прынята Міжнародная сыстэма адзінак (СІ), паводле якой адзінкай вымярэньня магутнасьці ўважаецца ват, конская сіла працягвае выкарыстоўвацца й у цяперашні час.

Клясыфікацыя

Машына для скруткі цыгарэтаў, задуманая Джэймзам Бонсакам у 1880 годзе й запатэнтаваная на наступны год.

Практычна любую машыну можна аднесьці да адной з чатырох наступных групаў:

• энэргетычныя машыны (рухавікі, рэактары);
• інфармацыйныя машыны (апараты сувязі й апрацоўкі інфармацыі);
• машыны апрацоўкі матэрыялаў (млыны, печы, станкі);
• транспартныя й пад’ёмныя машыны (аўтамабілі, канатныя дарогі, пагрузчыкі, падымальныя краны).

Гісторыя

Ручная сякера, вырабленая шляхам адколваньня крэмну з утварэньнем кліна, у руках чалавека пераўтварае сілу й рух прылады ў сілу расколваньня і можа прыводзіць у рух загатоўкі. Ручная сякера ёсьць першым прыкладам кліну, то бок найстарэйшым з шасьці клясычных простых мэханізмаў, на якіх базуецца праца большасьці машынаў. Другім найстарэйшым простым мэханізмам уважаецца нахільная роўніца^[2], як то рампа, якая выкарыстоўвалася з дагістарычных часоў дзеля перамяшчэньня цяжкіх прадметаў^[3][4].

Клін старажытнай сякеры, выбіты з крэмну.

Астатнія чатыры простыя мэханізмы былі вынайдзеныя на старажытным Блізкім Усходзе^[5]. Кола разам з восьсю было вынайдзенае ў Мэсапатаміі, на тэрыторыі сучаснага Іраку, у V тысячагодзьдзі да н. э.^[6] Рычаг упершыню зьявіўся блізу 5 тысяч гадоў таму на Блізкім Усходзе, дзе звычайна выкарыстоўваўся ў простых вагах^[7] і дзеля перамяшчэньня вялікіх аб’ектаў у старажытнаэгіпецкіх тэхналёгіях^[8]. Ён таксама служыў асьверам у калодзежы-жураўлі, то бок першай кранавай машыне, якая зьявілася ў Мэсапатаміі блізу 3000 году да н. э.^[7], а затым у Старажытным Эгіпце блізу 2 тысяч гадоў да н. э.^[9] Самыя раньнія сьведчаньні аб блёках стасуюцца Мэсапатаміі ў пачатку II тысячагодзьдзя да н. э.^[10] і Старажытнага Эгіпту за часам XII дынастыі, то бок 1991—1802 гадах да н. э.^[11]. Шруба, апошняя з вынайдзеных простых мэханізмаў^[12], упершыню зьявілася ў Мэсапатаміі ў пэрыяд Новаасырыйскага часу 911—609 гадоў да н. э.^[10] Эгіпецкія піраміды былі пабудаваныя з выкарыстаньнем трох з шасьці простых мэханізмаў, як то нахільнай роўніцы, кліна й рычага^[13].

Тры простыя мэханізмы былі вывучаныя й апісаныя грэцкім філёзафам Архімэдам прыкладна ў III стагодзьдзі да н. э. Імі былі рычаг, блёк і шруба^[14][15]. Архімэд вынайшаў прынцып мэханічнай перавагі рычагу^[16]. Пазьнейшыя грэцкія філёзафы вызначылі пяць клясычных простых мэханізмаў, за выключэньнем нахільнай роўніцы, і здолелі прыблізна вылічыць іхную мэханічную перавагу^[1]. Герон Александрыйскі ў сваёй працы «Мэханіка» пералічыў пяць мэханізмаў, якія могуць прыводзіць груз у рух, сярод якіх былі рычаг, калаўрот, блён, клін і шруба^[15]. Ён жа апісаў іхны выраб і выкарыстаньне^[17]. Аднак разуменьне грэкаў было абмежаванае статыкай, то бок балянсам сілаў, і не ўлучала дынаміку або канцэпцыю працы.

Машына да драбненьня жалязьняку, якая працуе ад вадзяным коле. Выява з працы Георга Агрыкалы «De Re Metallica».

Самыя раньнія практычныя ветраныя машыны, як то ветракі й ветраныя помпы, упершыню зьявіліся ў мусульманскім сьвеце ў Ісламскі залаты век на тэрыторыі сучасных Ірану, Аўганістану й Пакістану ў IX стагодзьдзі^{[18][19][20][21]}. Самай раньняй вядомай парасілавой устаноўкай з паравым рухавіком быў паравы дамкрат з прыводам у рух паравой турбінай, апісаны ў 1551 годзе Такіюдынам у асманскім Эгіпце^[22]. Баваўняная машына, вядомая як котан-джын, была вынайдзеная ў Індыі ў VI стагодзьдзі^[23], а калаўрот быў вынайдзены ў ісламскім сьвеце ў пачатку XI стагодзьдзя^[24]. Гэтыя вынаходзтвы былі асноватворнымі дзеля росту баваўнянай прамысловасьці.

У эпоху Адраджэньня дынаміку мэханічных сілаў пачалі вывучаць з пункту гледжаньня таго, колькі карыснай працы яны могуць выконваць, што ў канчатковым выніку прывяло да паўстаньня новай канцэпцыі мэханічнай працы. У 1586 годзе флямандзкі інжынэр Сыман Стэвін вывеў мэханічную перавагу нахільнай роўніцы, дзякуючы чаму яна была ўлучаная да ліку іншых простых мэханізмаў. Поўная дынамічная тэорыя простых мэханізмаў была распрацаваная італьянскім навукоўцам Галілео Галілеем у 1600 годзе ў працы «Аб мэханіцы»^[25][26]. Ён быў першым, хто зразумеў, што такія мэханізмы не ствараюць энэргію, а наўпрост трансфармуюць яе^[25]. Клясычнае церце было выяўленае Леанарда да Вінчы, але заставалася невядомым для сьвету. Яно было наноў адкрытае Гіёмам Амантонам у 1699 годзе й атрымала далейшае разьвіцьцё Шарлем-Агюстэнам дэ Кулёнам (1785)^[27]. У 1782 годзе Джэймз Ўат запатэнтаваў сваю сыстэму паралельнага руху, дзякуючы чаму была створаная парасілавая ўстаноўка падвойнага дзеяньня^[28]. У выніку разьвіцьця рухавікоў стала мажлівым будаваць паравозы, паравыя караблі й заводы.

Пачынаючы з другой паловы XVIII стагодзьдзя, у некаторых раёнах Вялікабрытаніі пачаўся пераход ад ручной працы й цяглавай сілы жывёлаў да машыннай вытворчасьці. Гэта пачалося з мэханізацыі тэкстыльнай прамысловасьці, разьвіцьця мэтадаў вырабу жалеза й пашырэньня выкарыстаньня ачышчанага вугалю^[29]. Такім чынам паўстала індустрыяльная рэвалюцыя, якая ахапіла некаторыя эўрапейскія краіны ў час з 1750 па 1850 гады, калі зьмены ў сельскай гаспадарцы, вытворчасьці, здабычы карысных выкапняў, транспарце й тэхналёгіях зрабілі глыбокі ўплыў на сацыяльныя, эканамічныя й культурныя варункі таго часу. Пераўтварэньні пачаліся ў Вялікабрытаніі, а затым распаўсюдзіліся ва ўсёй Заходняй Эўропе, Паўночнай Амэрыцы, Японіі і, у рэшце рэшт, ва ўсім сьвеце.