Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

Проблема получения новых видов энергии решалась значительно медленнее. Вплоть до конца XIX в. почти единственным источником энергии для передвижения по суше являлась энергия, запасённая в мышцах человека и животных. При водных путешествиях также часто использовали мышечную энергию, приводившую в движение вёсла, а также энергию ветра (кинетическую энергию молекул воздуха). Первые паруса появились в Египте или Месопотамии около 5–6 тыс. лет назад. С их помощью можно было передвигаться против течения рек без использования вёсел, а также совершать морские путешествия.

Рис. 217. Римские дороги

Моряки тех времён достигли такого совершенства в управлении парусами, что могли заставить корабль двигаться даже против ветра. Но в безветренную погоду паруса были бесполезны, да и скорость, которую можно было развивать с их помощью, со временем показалась недостаточной.

Изобретение парохода

Переворот произошёл в конце XVIII в., когда Джеймс Уатт начал производить паровые двигатели. Вначале их применяли только в промышленности для работы стационарных механизмов, но вскоре возникла идея использовать их для передвижения. Первый в истории пароход был изобретён в 1880-х гг. американцем Джоном Фитчем. Он установил на пароходе паровой двигатель, который приводил в движение вёсла, так что его пароход двигался наподобие галеры. Пароход Фитча так и не был доведён до практического использования, а создателем первого действующего парохода оказался его соотечественник Роберт Фултон (1765–1815). Поначалу работу Фултона сопровождали многочисленные неудачи и общественное недоверие, им пренебрегли Наполеон и британское правительство. В результате Фултон вернулся в Америку, и в 1807 г. построенный им пароход «Клермонт» отправился в свой первый рейс по реке Гудзон (рис. 218). На путь от Нью-Йорка до Олбани протяжённостью 150 миль против течения и при встречном ветре «Клермонт» затратил 32 часа. После введения некоторых улучшений в конструкцию парохода Фултон наладил постоянные пассажирские рейсы на этом речном маршруте.

Первые паровозы

Приблизительно в то же время возникла идея использовать паровой двигатель для передвижения по суше. Было понятно, что громоздкая машина, движущаяся с довольно большой скоростью, не сможет ехать по обычной дороге, ей необходим рельсовый путь. Такие пути к началу XIX в. уже существовали и работали на конной тяге. Дело было за изобретением паровоза. Попытки его создания неоднократно предпринимались многими инженерами, но самым удачливым оказался англичанин Георг Стефенсон (1781–1848), который в 1812–1829 гг. не только предложил несколько удачных моделей паровозов, но и убедил владельцев шахт построить первую железную дорогу, способную выдержать такой тяжёлый агрегат, как паровоз.

Рис. 218. Колёсный пароход

Вскоре паровоз Стефенсона стал главным локомотивом первой общественной железной дороги, соединившей Манчестер с Ливерпулем.

Первый паровоз в России был построен отцом и сыном Черепановыми в 1833–1834 гг. Он возил поезда с рудой на Нижнетагильском заводе и назывался пароходкой, но дальнейшего распространения не получил. Серийное производство паровозов в России было налажено только в 1870-х гг. Их активно использовали до середины 50-х гг. XX в., после чего производство прекратилось, так как паровозы были вытеснены тепловозами и электровозами (рис. 219).

Двигатель внутреннего сгорания

Паровой двигатель при всех его достоинствах имел серьёзный недостаток – он был слишком массивен. Кроме того, для его работы требовался огромный запас угля, что делало невозможным использование такого двигателя на лёгких и маневренных транспортных средствах. Попытки поставить паровой двигатель на повозку, предпринимавшиеся, в частности, одним из его изобретателей, русским механиком И. И. Ползуновым, успеха не имели – слишком громоздкой получилась конструкция. Для передвижения человека по поверхности земли требовался новый тип двигателя. Он вскоре был изобретён и получил название двигателя внутреннего сгорания.

Первый такой двигатель был сконструирован в 1860 г. Э. Денуаром. В 1876 г. немецкий изобретатель Николаус Отто (1832–1891) построил более совершенный четырёхтактный двигатель, а в 1880-е гг. Огнеслав Степанович Костович (1851–1910) в России сконструировал первый карбюраторный двигатель, который в качестве топлива мог использовать бензин.

Рис. 219. Памятник паровозу в г. Магнитогорске (паровоз «ЗУб84-58» построен на Коломенском заводе в 1929 г.)

Получился новый тип двигателя с большей компактностью и коэффициентом полезного действия.

Первые автомобили