Реферат: Технические открытия и изобретения в XI-XV веках
Доклад по истории
на тему
“Технические открытия и изобретения в XI-XV веках ”.
Подготовил ученик 6-А класса
средней школы N8
Бутенков Михаил .
Таганрог 2001 год .
Оглавление :
1. Введение .
2. Металлургия и металлообработка .
3. Усовершенствование водяного двигателя .
4. Химические производства .
5. Строительная техника .
6. Наука .
7. Энергетика .
8. Великие географические открытия .
9. Огнестрельное оружие .
10. Книгопечатание .
Введение :
Рост городов и образование централизованных государств в Западной Европе способствовали подъему культуры. По сравнению с ранним средневековьем сильно продвинулись техника производства, образование, наука и искусство.
Крестьяне и ремесленники продолжали накапливать трудовой опыт и улучшать орудия труда. Поэтому в 11-15 веках в развитии техники были достигнуты новые успехи.
Металлургия и металлообработка :
Развитие и совершенствование орудий производства , разработка новых конструкций огнестрельного оружия и , в особенности , артиллерийского вооружения , развитие ремесла и торговли – всё это значительно увеличивало потребность в металле .
Феодальный период характеризуется дальнейшим совершенствованием обработки железа и освоением в период мануфактуры непрерывного доменного процесса выплавки чугуна из руды . Благодаря использованию водяного колеса и мехов в домнах достигалась очень высокая температура : железная руда плавилась и из неё образовывался жидкий чугун . Из чугуна отливали различные изделия , а путём его переплавки получали железо и сталь . Для плавки металлов в домнах применяли не только древесный , но и каменный уголь , если вблизи имелись его залежи . Металл обрабатывали на специальных станках : токарных , шлифовальных , винторезных .
Технический уровень металлургии начальный период феодализма был очень низким . Выплавка железа велась в сыродутных горнах или в небольших шахтных печах . Процесс выплавки отличался громадной трудоёмкостью и был малопроизводителен : до 70% металла оставалось в шлаках , суточная производительность не превышала 50 килограмм железа . Для увеличения производительности печей необходимо было увеличивать их высоту , а это , в свою очередь, выдвигало необходимость интенсификации дутья . Задача была решена путём перехода от ручных мехов к мехам с приводом от водяных колёс .
Важность непрерывной подачи воздуха в печь была установлена в процессе многовекового опыта железоделательного производства . Слово “домна ” происходит от древнерусского слова “дмение ” – дутьё. Отсюда же название железоделательных печей в древней Руси – “ домница ”.
Применение водяного колеса для привода воздушных мехов привело к увеличению высоты печей до 3-4 метров и позволило поднять суточную производительность печи до 1 тонны , уменьшив при этом вдвое отходы металла в шлаке .
Инструмент для обработки металла всё более специализируется ; создаются различные металлообрабатывающие станки – токарный, сверлильный , но все они были весьма примитивны и маломощны.
Русское медное литьё , так же как и русское железо , славилось во всём мире и служило предметом вывоза за границу . Известно , что по заказу английского правительства в Москве были отлиты колокола , установленные на колокольне Вестминстерского аббатства в Лондоне .
Толчок к созданию простых механизмов дало усовершенствование первого автомата – механических часов . Первые часы приводились в движение тяжестью гирь . Позднее были созданы карманные часы с тугой свёрнутой пружиной . Часовые зубчатые колёса использовали для передачи движения и в других механизмах .
Появились удобные и прочные механизмы , облегчившие труд человека при поднятии тяжестей в горном и строительном деле : вороты , домкраты , подъёмные краны, поршневые насосы . Для прокладки и очистки каналов применялись землеройные машины .
Усовершенствование водяного двигателя :
В горном деле и ремесле стали применять водяной двигатель . Водяное колесо использовали на мельницах : в стремительный поток воды погружали нижнюю часть колеса , оно вращалось и приводило в движение тяжёлые жернова. Такое колесо называлось нижнебойным .
Позднее было изобретено верхнебойное колесо : оно приводилось в движение силой падающей на него воды и вращалось быстрее , чем нижнебойное . Реку перегораживали плотиной и отводили от неё желоба – узкие каналы для стока воды . Вода устремлялась в жёлоб и падала сверху на лопасти колеса , ускоряя его движение .
При обработке металла этим колесом приводили в движение молот весом до одной тонны . В производстве бумаги с помощью водяного двигателя поднимали и опускали прессы , в горном деле – поднимали и дробили руду , откачивали воду из шахт . Это позволяло рыть более глубокие шахты .
Химические производства :
В результате развивавшейся производственной деятельности человека были открыты и исследованы свойства различных новых веществ и материалов , что способствовало расширению использования ранее скрытых богатств природы . В процессе освоения металлургии , стекольного производства , изготовления эмалей и красок был накоплен целый ряд ценных опытных данных . Широкое распространение получили такие производства как , как дубильное , красильное , изготовление спиртных напитков , лекарств .
Освоению новых веществ и материалов в большой степени способствовала алхимия .
В нашей стране также велась интенсивная работа по добыче и обработке разнообразных веществ и сотавов . Россия очень богата сырьём . Богатство сырьём являлось важной предпосылкой к развитию отечественных химических производств и различных промыслов . С давних времён на Руси существовали солеварные промыслы . Ещё в XV веке русские мастера для добывания рассола умели сооружать буровые скважины глубиной до 60-70 метров . Солеварное производство было прибыльным для государства , так как на соль устанавливался налог . Благодаря этому соляные промыслы поощрялись государством и получили большое развитие в разных местах . В частности на Урале(Пермские и Сольвычегодские) , близ Нижнего Новгорода(Балахнинские) и другие .
Для обороны страны нужен был порох , а для его производства требовались сера и селитра , которые в значительных количествах добывались в России . Так , например , производство селитры при поддержке правительства получило большое развитие, особенно в районах Воронежа , Курска , Ельца и в других местах . Издревле на Руси была распространена химическая обработка древесины . По производству смолы , дёгтя , скипидарного масла , канифоли русские промыслы справедливо считались лучшими . Многие продукты химических производств шли на экспорт .
Строительная техника :
В период становления феодального общества задачи , встававшие перед строительной техникой , определялись необходимостью сооружения укреплённых опорных пунктов(крепостей , феодальных замков , фортов , укреплений) правящего класса .
Церковная идеология , господствовавшая в период феодализма , оказывала сильное влияние на развитие архитектуры и строительного дела : самыми величественными зданиями были храмы , соборы , замки . Выполняя социальный заказ правящего класса, строители эпохи феодализма освоили методы сооружения громадных зданий .
На Руси строительное дело и архитектура получили самобытное развитие , достигнув выдающихся успехов . Русское зодчество этого времени носило ярко выраженный национальный характер , являясь отражением достижений русской культуры .
По двум направлениям развивалась техника транспортного строительства . Кроме старого направления – постройки сухопутных дорог с различными методами преодоления водных препятствий(переправы и мосты) , всё более широкое развитие приобретает организация водных путей сообщения . Сооружаются судоходные каналы , шлюзы , механизированные перевалы судов через гребни водоразделов . Начинается сооружение морских портов с причальными стенками , волнорезами ; осваиваются дноуглубительные работы с применением специальных снарядов .
На сухопутных путях сообщения значительное развитие получило мостостроение . Если в мостостроении техника рабовладельческого периода применяла только арки каменной кладки , то в течение феодального периода(помимо того , что арка получила своё дальнейшее развитие , став длиннее , легче , изящнее) были осуществлены принципиально новые системы мостов . Эти новые системы основывались на использовании металла в мостостроении , позволившего освоить две новые конструктивные формы : литые балки(или фермы) и подвесные мосты , впервые осуществлённые в Китае .
Развитие науки :
Родиной таких выдающихся произведений , как порох и компас , является страна древнейшей культуры - Китай .
Наиболее широкие обобщения были сделаны в механике и во многих отраслях этой науки . Статика древних механиков прежде всего дополнилась динамикой , первые основы которой для движения твёрдых тел разработал Галилей . Своё дальнейшее развитие динамика твёрдых тел получила в работах французских учёных Декарта , Даламбера и Лагранжа. Наиболее широкое обобщение механика получила в трудах И . Ньютона , установившего всеобщность ряда законов механики . В механике жидких тел благодаря трудам голландского учёного Стевина, французского философа Паскаля , швейцарских учёных , работавших в России , членов Санкт-Петербургской Академии наук Д . Бернули и Эйлера были установлены фундаментальные закономерности .
Такое развитие механики не случайно . Мануфактурная промышленность с её спорадическим применением машин явилась базой для развития , проверки и формулировки основных положений механики .
Законы механики, распространённые на солнечную систему , привели к замене геоцентрической системы Птоломея гелиоцентрической системой, созданной польским учёным Николаем Коперником , подтверждённой трудами немецкого астронома Кеплера и обобщённой Ньютоном .
Энергетика :
Значительный рост производительных сил феодального периода в значительной мере был обусловлен заменой мускульной энергии человека и животных энергией неорганических источников природы – воды и ветра , широким применением в качестве двигателя водяного колеса .
Использование водяных и ветровых двигателей расширяется по мере роста масштабов производства таких мануфактур , как размол зерна , подъём воды , дробление руды , нагнетание воздуха в плавильные печи . Что же касается мелких мастерских и цеховых предприятий, то там в основном использовалась мускульная энергия человека .
Ветровая энергия всё шире стала применяться прежде всего для движения судов под парусами .
Водяное колесо постепенно совершенствовалось . Сооружение плотин позволило перейти от свободно стоящих в потоке колёс к средненаливным , а с ростом плотин и к верхненаливным колёсам , дающим более высокий К . П . Д .( Коэффициент Полезного Действия ) и позволяющим получить большую мощность.
Начиная с 14-15 веков, число гидросиловых установок в разных странах Европы значительно увеличивается. По сохранившимся архивам данным наиболее ранние упоминания о применение водяных колес в нашей стране относятся к 14 веку. О водяных мельница упоминается в грамоте подольского князя, относящейся к 1375 году. В завещании Дмитрия Донского, датированном в 1389 г., упоминается о мельницах, устроенных на реках Яузе и Ходынке под Москвой.
О достижениях гидроэнергетики периода феодализма можно судить по таким сооружениям, как, например, Лондонская водокачка, водоподъемное устройство в Марли (Франция) и гидросиловая установка Фролова на Алтае.
Великие географические открытия :
Великие географические открытия европейских путешественников конца 15 века явились следствием бурного развития производительных сил в Европе, роста торговли со странами Востока , нехватки драгоценных металлов в связи с развитием торговли и денежного обращения .
В конце 15 века широкое распространение получило учение о шарообразности Земли , расширились знани в области астрономии и географии . Были усовершенствованы навигационные приборы(компас , астролябия – прибор для измерения углов с целью определения местонахождения корабля по расположению звёзд) , появился новый тип парусного судна – каравелла .
Первыми начали поиски новых морских путей в Азию португальские мореплаватели . В начале 60-х годов 15 века они захватили первые опорные пункты на побережье Африки , а затем , продвигаясь на юг вдоль её западного побережья , открыли острова Зелёного мыса , Азорские острова .
Одновременно на поиски новых торговых путей устремились и испанцы . В 1492 году испанские король Фердинанд и королева Изабелла приняли проект генуэзского мореплавателя Христофора Колумба(1451-1506) достичь берегов Индии , плывя на запад . 3 августа 1492 года из Палоса – одного из лучших портов атлантического побережья Испании – отплыла флотилия Колумба , состоявшая из трёх кораблей – “Санта Мария”, “Пинта” и “ Нинья ”, экипажи которых насчитывали 120 человек . Во время первого путешествия были открыты острова Куба , Гаити и ряд более мелких . В 1492 году Колумб вернулся в Испанию , где был назначен адмиралом всех открытых земель и получил право на 1 /10 всех доходов . Впоследствии Колумб совершил ещё три путешествия в Америку . Однако после возвращения из последнего путешествия он был лишён всех доходов и привилегий и умер в бедности .
Открытия Колумба заставили поторопиться португальцев . В 1497 году и Лисабона отплыла флотилия Васко да Гаммы(1469-1524) для разведки путей вокруг Африки . Обогнув мыс Доброй Надежды , он вышел в Индийский океан . С помощью арабского лоцмана 20 мая 1498 года эскадра Васко да Гаммы вошла в индийский порт Каликут . Морской путь в страну сказочных богатств был открыт . Отныне португальцы стали ежегодно снаряжать до 20 кораблей для торговли с Индией . Благодаря превосходству в вооружении и технике им удалось вытеснить оттуда арабов . Португальцы нападали на их суда , истребляя команды , опустошали города на южном берегу Аравии . В Индии они захватили опорные пункты , среди которых главным стал город Гоа . Торговля пряностями была объявлена королевской монополией , так как она давала до 800%(!) прибыли . В 1499-1500 годах испанцами и в 1500-1502 годах португальцами было открыто побережье Бразилии .
В Испании после смерти Колумба продолжалась посылка экспедиций в новые земли . В начале 16 века совершил путешествие в западное полушарие Америго Веспуччи(1454-1512) – флорентийский купец , состоявший на службе сначала у испанского , а затем у португальского короля , известный мореплаватель и географ . В честь Веспуччи этот материк был назван Америкой . Гипотеза Веспуччи была окончательно подтверждена в результате кругосветного путешествия Магелана(1519-1522) . Имя же Колумба осталось увековеченным в названии одной из латиноамериканских стран – Колумбии .
В 1497-1498 годах английские мореплаватели достигли северо-восточного побережья Северной Америки и открыли Ньюфаундленд и Лабрадор .
Огнестрельное оружие XIV-XIX веков :
Эту историю рассказывают по-разному , и трудно уже установить , что в ней правда , а что вымысел .
В германском городе Фрайбурге в начале XIV века жил монах по имени Бертольд Шварц . Занимался этот монах алхимией . Однажды он смешивал порошки разных химических веществ и нагревал их в стоящей на огне медной ступе , прикрытой вместо крышки камнем . Видимо камень этот не слишком плотно закрывал горловину ступы : иначе как могла бы попасть в неё искра ? Страшный грохот потряс стены комнаты , мгновенно наполнившейся едким чёрным дымом . Камень , подброшенный неведомой силой, врезался в потолок. Что произошло с самим Шварцем точно не известно : то ли он погиб , то ли этот случай подтолкнул его к дальнейшему исследованию сделанного им состава . Такова средневековая легенда об изобретении пороха .
Европейцы знали секрет изготовления пороха много раньше – во всяком случае , известна зашифрованная известным учёным XIII века Роджером Бэконом запись с его рецептом . Ещё византийцы применяли в военных целях составы , близкие пороху . Но и они , судя по всему, не были первооткрывателями .
Порох(смесь селитры , серы и каменного угля) был , видимо , изобретён китайцами и использовался ими и для фейерверков , и для боевых действий . Китайцы владели секретами многих подобных средств , но порох обладал двумя свойствами , имевшими огромное значение : быстрое сгорание на воздухе и способность взрываться в замкнутом пространстве .
Признано что огнестрельное оружие появилось на рубеже XIII-XIV веков . Самое древнее известное нам по рисункам и описаниям огнестрельное оружие называлось “мадфой ”, и изобрели его арабы . В XV веке появились орудия , которые способны были несколькими выстрелами пробить брешь в толстых каменных стенах . Герцог Бургундский , непокорный вассал короля Франции , называл свою артиллерию “ ключом французских городов ”. Ручное оружие тоже становилось всё более эффективным , им вооружались уже целые отряды воинов , способные решить исход боя .
Развивается артиллерийская наука . Европейские учёные , в том числе знаменитый итальянский математик Тарталья , занимаются расчётами траекторий полёта снарядов , дают рекомендации мастерам-литейщикам . Пушек в Европе очень много , и применяются они уже не только при штурме и защите городов , но и в полевых сражениях .
Пушки стали более манёвренными , так как их теперь устанавливали на поворотных лафетах . Изобрели разрывные снаряды . Было усовершенствованно ручное огнестрельное оружие : у пехотинцев появились тяжёлые ружья – мушкеты . Из мушкетов стреляли с подставки довольно метко на 150-200 шагов . Стволы пушек и ружей стали отливать в специальных формах , а отверстия в сволах делали на сверлильном станке .
Рыцарские доспехи больше не использовались – их легко пробивали пули . Замки перестали быть непреступными – их стены легко разрушали тяжёлые орудия .
Книгопечатание :
Развитие ремесла и торговли , великие географические открытия , возникновение университетов – всё это способствовало становлению просвещения , росту образованности . Книг требовалось всё больше и больше . Тогда и возникло книгопечатание .
Создавая книгопечатание , люди позаботились и о том , чтобы всемерно упростить и облегчить процесс изготовления печатной формы . Её составляли из металлических брусочков – литер , на концах которых воспроизведены рельефные зеркальные изображения букв , цифр и знаков препинания .
Первые опыты книгопечатания проводил ещё в 1041-1048 годах китайский кузнец Би Шэн; литеры он изготовлял из глины . В 12-13 веках в Корее использовались уже металлические литеры . Создателем европейской системы книгопечатания стал великий немецкий новатор Иоганн Гутенберг(1399-1468) . Именно он сумел найти наилучшие технические формы .
Возникновение книгопечатания сыграло колоссальную роль в социально-политической и культурной жизни человечества .
Книгопечатание быстро распространилось по Европе . В 1465 году типографский станок заработал в Италии , в 1470 году – во Франции , в 1473 году – в Бельгии и Венгрии , около 1473 года – в Польше , в 1474 году – в Испании , в 1476 году в Чехословакии и Англии .
Изобретение книгопечатания – одно из величайших открытий в истории человечества .