Мета уроку: Зрозуміти, як зміна технологій (Technology) та наукові відкриття (Science) змінювали конструкцію (Engineering) та ефективність (Mathematics) транспорту.
До того як з'явився бензин, люди намагалися приборкати пару.
Парові машини працюють на принципі зовнішнього згоряння. Паливо (вугілля або дрова) горить зовні циліндра, нагріваючи воду в котлі до стану пари, яка вже штовхає поршень.
Щоб зрушити карету парою, потрібен величезний котел, запас води та вугілля.
Приклад: Паровий візок Кюньо (1769 р.) важив кілька тонн і мав зупинятися кожні 15 хвилин, щоб «нагнати» тиск пари.
Чому це не стало масовим?
Вага конструкції робила її некерованою, а час розігріву котла міг тривати до години.
Карл Бенц зробив те, що вважали неможливим: він переніс процес горіння всередину двигуна.
Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ). Замість того, щоб гріти воду, ми змішуємо краплі пального з повітрям, стискаємо їх і підпалюємо іскрою. Відбувається контрольований вибух, який миттєво штовхає поршень.
Інновації Benz Patent-Motorwagen:
Рама. Він не взяв дерев'яну карету, а спроектував легку сталеву раму з трьома колесами (як у велосипеда).
Запалення. Він винайшов свічку запалювання та електричну систему.
Охолодження. Оскільки вибухи всередині створюють величезну температуру, він додав водяне охолодження.
У 1888 році дружина Карла, Берта Бенц, без дозволу чоловіка взяла авто і проїхала 106 км до своєї мами.
Саме вона запропонувала додати низьку передачу для підйому на пагорби та гальмівні накладки (вона заїхала до шевця, щоб він прибив шкіру до дерев'яних гальм).
STEM-питання на роздум.
Як ви думаєте, чому перше авто Бенца було триколісним, а не чотириколісним?
Автомобіль перестав бути «іграшкою для багатіїв» і став частиною повсякденного життя. Якщо Карл Бенц дав автомобілю «життя», то Генрі Форд дав йому «масштаб».
Давайте розберемо цей період через призму STEM, щоб зрозуміти, як інженерія та математика змінили світ.
До Форда кожну машину збирала бригада майстрів на одному місці. Вони приносили деталі до рами. Це було довго і дорого.
Engineering. Форд запровадив стандарт. Кожна деталь Ford Model T була ідентичною до іншої такої ж деталі. Це дозволило збирати авто як конструктор LEGO.
Technology (Рухома стрічка). Форд підгледів ідею на бойнях і застосував її навпаки. Тепер не робітник ішов до машини, а машина їхала до робітника на конвеєрі. Кожен виконував лише одну просту дію.
Ефект. Час збирання шасі скоротився з 12.5 годин до 1 години 33 хвилин.
Автомобілі 1920-х і 1950-х років — це дві різні технологічні планети.
Матеріалознавство. Перші машини мали дерев’яні рами та колеса зі спицями. У 1930-х роках інженери перейшли на суцільнометалеві кузови. Це зробило авто безпечнішими при аваріях.
Безпека та контроль (гідравліка). Перші гальма були механічними (троси), які часто рвалися або гальмували нерівномірно. Поява гідравлічних гальм (використання тиску рідини) дозволила зупиняти важкі машини легким натисканням педалі.
Ергономіка. Саме в цей період сформувався стандарт: кермо зліва (або справа), педалі під ногами, важіль перемикання передач.
Автомобіль стає символом статусу та швидкості.
Engineering. Аеродинаміка. Інженери зрозуміли, що форма кузова впливає на опір повітря.
Science. Розробка систем впорскування палива, що зробило двигуни потужнішими та економнішими.
Те, що ми бачимо на правій частині твого фонового зображення.
Technology. Перехід від бензину до літій-іонних акумуляторів.
Mathematics & AI. Автопілот обробляє гігабайти даних за секунду, щоб розпізнати пішохода або іншу машину.
Engineering. Платформи-«скейтборди» (коли вся батарея лежить у підлозі), що робить авто неймовірно стійким.