top of page

ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ -ΜΗΧΑΝΕΣ

      Εργαλείο είναι εκείνο το αντικείμενο όπου μας βοηθάει στην εκτέλεση μιας εργασίας. Το εργαλείο είναι ο πρόγονος της μηχανής. Αιχμηρά κομμάτια πέτρας (κροκάλες) τα οποία βρέθηκαν πριν μερικά χρόνια στις όχθες ενός ποταμού στη περιοχή Αφάρ της Αιθιοπίας είναι τα αρχαιότερα εργαλεία που έχουν ανακαλυφθεί ως σήμερα. Χρονολογούνται γύρω στα 2,6 εκατομμύρια έτη π.Χ.  Την εποχή εκείνη ζούσε στη περιοχή εκεί ο Homo Habilis (ο εξαίσιος  άνθρωπος) ο οποίος είχε την ικανότητα να κατασκευάσει απλά λίθινα εργαλεία. Επίσης χρησιμοποιούσε οστά ζώων και χοντρά ξύλα για ρόπαλα. Χρειάστηκε ακόμα ένα εκατομμύριο χρόνια για να γίνει το επόμενο βήμα, να γίνει δηλαδή ένα πρωτόλειο τσεκούρι το οποίο ήταν το πρώτο σύνθετο εργαλείο κατασκευασμένο από ξύλο στο οποίο δέθηκε η κοφτερή πέτρα με τη βοήθεια ενός φυτικού σχοινιού (ρίζες, ίνες δέντρου). Η αργή εξέλιξη οφείλεται στο γεγονός ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος δεν είχε ακόμα την ευφυΐα εκείνη να πραγματοποιήσει πολύπλοκες κατασκευές.  Τα πρώτα λοιπόν εργαλεία που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος  ήταν στην ουσία και τα πρώτα αντικείμενα τεχνολογίας τα οποία χρησιμοποίησαν οι άνθρωποι  για να καλύψουν τις βασικές τους ανάγκες όπως ήταν η τροφή (εργαλεία και όπλα για να κυνηγήσουν άγρια θηρία όπως ρόπαλα, ακόντια, μαχαίρια, τσεκούρια),η  άμυνα και η προστασία  απέναντι στα άγρια θηρία, στα φαινόμενα της φύσης, στην αντιπαράθεση με άλλες φυλές. Η εξέλιξη της τεχνολογίας ήταν γενικά αρκετά αργή. Με το πέρασμα των χρόνων και την βιολογική εξέλιξη των ανθρώπων (Ηοmo Erectus, Homo Sapiens) εμφανίστηκαν περισσότερα και πιο εξελιγμένα εργαλεία.

Aνάλογα με το είδος  του υλικού που χρησιμοποίησε ο  άνθρωπος για να κατασκευάσει τα εργαλεία του, η προϊστορία χωρίστηκε σε τρεις μεγάλες περιόδους:

Εποχή του Λίθου: Εργαλεία κατασκευασμένα από πέτρες (2.500.000 π.Χ - 3.500 π.Χ). Στη περίοδο αυτή επικρατούν εργαλεία κατασκευασμένα από πετρώματα, κόκκαλα ζώων, κέρατα ζώων και κομμάτια ξύλου. Ειδικά διακρίνουμε τα πετρώματα: κροκάλες,  πυριτόλιθος, χαλαζίας και οψιανός (μαύρο φυσικό γυαλί).

Εποχή του Χαλκού:  Εργαλεία κατασκευασμένα από χαλκό-ορείχαλκο (3.500 π.Χ - 1500 π.Χ).

Εννοείται εκείνη η περίοδος ανάπτυξης ενός πολιτισμού κατά την οποία έχουν αναπτυχθεί μεταλλουργικές τεχνικές εξόρυξης του χαλκού από φυσικά κοιτάσματα και ανάμειξής του με άλλα μέταλλα (όπως ο κασσίτερος) για τη δημιουργία ορείχαλκου (μπρούντζος). Όλα τα εργαλεία της περιόδου εκείνης είναι πλέον κατασκευασμένα από χαλκό: πολεμικά όπλα, ασπίδες, εργαλεία καθημερινής χρήσης, εργαλεία επεξεργασίας υλικών κ.α.

Εποχή του Σιδήρου: Εργαλεία κατασκευασμένα από σίδηρο (1500 π.Χ - 700 π.Χ)

Μόλις το 1500 π.Χ. εμφανίζονται τα πρώτα εργαλεία από σίδηρο. Στην Ελλάδα το μέταλλο αυτό έγινε γνωστό με την κάθοδο των Δωριέων, 1200 π.Χ. Τα εργαλεία γίνονται πιο ανθεκτικά, καλύτερα, και θα διαδραματίσουν σπουδαίο ρόλο στην ιστορία της ανθρωπότητας. Στο πέρασμα των χρόνων με τη βοήθεια της επιστήμης  θα δημιουργηθούν διάφορα κράματα σιδήρου (χυτοσίδηρος, χάλυβας-ατσάλι, ανοξείδωτος χάλυβας, ινβάρ) με το οποία ο άνθρωπος  θα κατασκευάσει πολλά αντικείμενα τεχνολογίας .

Τα εργαλεία ανάλογα με τη χρήση τους μπορούμε να τα ταξινομήσουμε σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα τη χρήση, τα επαγγέλματα και το σκοπό που εξυπηρετούν. Η ταξινόμηση που γίνεται παρακάτω εξυπηρετεί το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος. Φωτογραφίες θα βρείτε στο site στον σύνδεσμο "Τα εργαλεία του εργαστηρίου".

Εργαλεία Κοπής: Είναι εκείνα τα εργαλεία που έχουν ως σκοπό την κοπή ενός υλικού. Τέτοια εργαλεία είναι το ψαλίδι, τα διάφορα είδη πριονιού, το κοπίδι, το μαχαίρι, το δρεπάνι κ.α.

Εργαλεία μέτρησης: Είναι εκείνα τα εργαλεία που μας βοηθάνε να μετρήσουμε ένα μέγεθος (μήκος, θερμοκρασία, πίεση, ένταση ρεύματος κ.α.). Τέτοια εργαλεία είναι το μέτρο, ο χάρακας, το παχύμετρο, η ζυγαριά, το πολύμετρο, το θερμόμετρο κ.α.

Εργαλεία καθοδήγησης: Είναι εκείνα τα εργαλεία που μας καθοδηγούν έτσι ώστε να γίνει μια εργασία με ακρίβεια. Τέτοια εργαλεία είναι το αλφάδι, ο χάρακας, ο διαβήτης, το τρίγωνο, γωνία μαραγκού  κ.α.

Εργαλεία Συγκράτησης: Είναι εκείνα τα εργαλεία που μας βοηθάνε να κρατάμε σταθερό ένα υλικό έτσι ώστε να δουλεύουμε με μεγαλύτερη άνεση και ασφάλεια. Τέτοια εργαλεία είναι η πένσα, ο σφιγκτήρας, η μέγγενη.

Εργαλεία εφαρμογής-λείανσης: Είναι εκείνα τα εργαλεία τα οποία μας βοηθάνε σε μια σειρά από εργασίες όπως το βίδωμα, τη λείανση, το κάρφωμα και το βίδωμα. Τέτοια εργαλεία είναι το σφυρί, οι ράσπες, οι λίμες, τα κατσαβίδια, τα σκαρπέλα.

Εργαλεία Ηλεκτρικά: Είναι εκείνα τα εργαλεία τα οποία δουλεύουν με ηλεκτρικό ρεύμα. Τέτοια εργαλεία είναι το ηλεκτρικό δράπανο, η  ηλεκτρική σέγα, ο τροχός, το παλμικό τριβείο, το πιστόλι θερμοκόλλησης, το κολλητήρι κ.α.

Η χρήση των εργαλείων είχε πολλές θετικές επιπτώσεις στη ζωή των ανθρώπων. Πολλά επαγγέλματα δημιουργήθηκαν εξαιτίας των διαφόρων εργαλείων. Επαγγέλματα όπως του υδραυλικού, του ηλεκτρολόγου, του μηχανικού δεν θα είχαν αναπτυχθεί εάν δεν υπήρχαν τα εργαλεία. Αυτό έδωσε δουλειά στους ανθρώπους και παράλληλα ανάπτυξη στην οικονομία. Με τη χρήση των εργαλείων αλλά και των μηχανών αναπτύχθηκαν οι πρώτες βιοτεχνίες οι οποίες βοήθησαν στη πρόοδο της κοινωνίας και της οικονομίας. Τα εργαλεία εξασφάλισαν στους ανθρώπους καλύτερες συνθήκες εργασίας, καλύτερη οργάνωση της καθημερινότητας του,μεγαλύτερη ασφάλεια στην εκτέλεση των εργασιών. Στις διάφορες τέχνες (π.χ. ζωγραφική, γλυπτική, κεραμική) τα εξειδικευμένα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν για να κατεργαστούμε τα υλικά έδωσαν σπουδαία έργα τέχνης στην ανθρωπότητα και στο πολιτισμό. Τέλος τα εργαλεία επηρέασαν το Περιβάλλον αφού με τη βοήθειά τους ο άνθρωπος μπορεί πια να καλλιεργήσει τη γη εύκολα και να την κάνει εύφορη. Το εργαλείο αποτέλεσε τον πρόδρομο της μηχανής.

Μηχανή  ονομάζουμε κάθε επινόηση του ανθρώπου που αυξάνει τη δύναμή του και την απόδοσή του και διευκολύνει την εργασία του. Πιο ειδικά, μηχανή ονομάζουμε κάθε συσκευή που χρησιμοποιείται για την παραγωγή έργου. Οι Μηχανέςστην αρχαιότητα (Αρχαία Ελλάδα, Αίγυπτος κ.α.) χωρίζονταν σε δύο μεγάλες κατηγορίες, στις απλές και στις σύνθετες μηχανές.

Στις απλές μηχανές ανήκαν οι μοχλοί, η σφήνα, ο κοχλίας , η τροχαλία, το κεκλιμένο επίπεδο, το βαρούλκο, το πολύσπαστο κ.α

Μοχλός                                             Τροχαλία - Πολύσπαστο                           Κοχλίας Αρχιμήδη (αρχαία αντλία)

Στις σύνθετες μηχανές ανήκαν οι υδραυλικές μηχανές, οι μύλοι άλεσης και σύνθλιψης, οι ανυψωτικές, οι μηχανές θεάτρου και οι πολεμικές μηχανές (π.χ. καταπέλτης). Η χρήση τους στην καθημερινότητα ήταν τεράστια, μπορούσαν οι άνθρωποι να σηκώσουν εύκολα μεγάλα βάρη (τροχαλία-βαρούλκο) όπως πέτρες, ξύλα και να κατασκευάσουν τεράστια οικοδομήματα όπως ναούς, στάδια κ.α. Επίσης με τον κοχλία (αρχαία αντλία) μπορούσαν να μεταφέρουν το νερό από ένα ποτάμι ή λίμνη και να το αποθηκεύσουν σε μεγάλα δοχεία. Με τους μύλους μπορούσαν να αλέθουν το σιτάρι και το καλαμπόκι και να παράγουν αλεύρι. Οι μηχανές θεάτρου χρησιμοποιήθηκαν στο θέατρο για τα σκηνικά και για τον "από μηχανής θεό". Όποιος ήταν κάτοχος πολεμικών μηχανών μπορούσε εύκολα να νικήσει στις μάχες.

Μηχανές Θεάτρου                                Πολεμικές Μηχανές                       Ανυψωτικές Μηχανές

Ειδικά στην Αρχαία Ελλάδα και στην Αρχαία Αίγυπτο έζησαν και μεγαλούργησαν σπουδαίοι μηχανικοί όπου έφτιαξαν μηχανές και μηχανισμούς πολύ μπροστά για την εποχή τους. Ο Ήρων ο Αλεξανδρεύς (1ος π.Χ αιώνας) ήταν ένας μηχανικός που έφτιαξε την πρώτη ατμομηχανή (αιολόσφαιρα),τις πρώτες αυτόματες μηχανές (αυτόματο κλείσιμο θυρών ναού), υδραυλικές μηχανές και μηχανές μέτρησης αποστάσεων. Οιμηχανές αυτές δεν γνώρισαν μεγάλη απήχηση αφού δεν είχε αναπτυχθεί ακόμα η Βιομηχανία και οι άνθρωποι τότε χρησιμοποιούσαν την μυϊκή δύναμη στις εργασίες τους. Εκείνη την εποχή κατασκευάστηκε και ο πρώτος υπολογιστής (ο υπολογιστής των Αντικυθήρων). Σπουδαίος εφευρέτης και μηχανικός ήταν επίσης και ο Αρχιμήδης όπου κατασκεύασε πλήθος μηχανών (κοχλίας, πολεμικές μηχανές κ.α.).

Αυτόματο Άνοιγμα Θυρών                                Αιολόσφαιρα του Ήρωνα                                   Οδόμετρο του  Ήρωνα 

Η ιστορία των σύγχρονων μηχανών αρχίζει με την κατασκευή της πρώτης σύγχρονης ατμομηχανής (1698) που χρησιμοποιήθηκε ως αντλία νερού. Επόμενος σημαντικός σταθμός ήταν η μηχανή του Τόμας Νιούκομεν, το 1712, την οποία βελτίωσε ο Τζέιμς Βατ. Έκτοτε οι ατμομηχανές συνέχισαν να βελτιώνονται και να εξελίσσονται συνεχώς, παίζοντας το βασικό ρόλο στην πραγματοποίηση της Βιομηχανικής επανάστασης  (1760-1860 - Μεγάλη Βρετανία) και επομένως τη μετάβαση από τον χειρωνακτικό τρόπο εργασίας και παραγωγής στον μηχανοποιημένο. Επίσης, έπαιξαν σπουδαίο ρόλο στην ανάπτυξη της ναυσιπλοΐας και της ναυτιλίας, με την εμφάνιση του ατμόπλοιου, που δεν εξαρτιόταν από τον άνεμο για την κίνησή του, όπως τα ιστιοφόρα, και την καθιέρωση του σιδηροδρόμου ως κύριου τρόπου χερσαίων μεταφορών στις ανεπτυγμένες χώρες. Η ατμομηχανή αποτέλεσε την πρώτη μηχανή κίνησης. Τον εικοστό αιώνα, οι ατμομηχανές εκτοπίστηκαν σε μεγάλο βαθμό από τους κινητήρες ντίζελ (πετρελαίου), τους βενζινοκινητήρες και τους ηλεκτροκινητήρες μια και αυτοί ήταν οι τρόποι παραγωγής ενέργειας που έκαναν την εμφάνισή τους στο προσκήνιο εκείνη την εποχή. Τις μηχανές κίνησης τις χωρίζουμε στις εξής κατηγορίες:

  • Θερμικές Μηχανές

Μετατρέπουν την θερμότητα από την χημική ενέργεια του καυσίμου (βενζίνη, πετρέλαιο, λιγνίτης) σε μηχανική ενέργεια (π.χ. ατμομηχανές, μηχανή αυτοκινήτου, βενζινοκινητήρες, μηχανές ντίζελ κ.λ.π). Διακρίνονται σε Μηχανές Εσωτερικής Καύσης (όπως στο αυτοκίνητο) και Μηχανές Εξωτερικής Καύσης(όπως οι ατμομηχανές).

  • Υδραυλικές μηχανές

Μετατρέπουν την ενέργεια του νερού που βρίσκεται σε κίνηση σε μηχανικό έργο (π.χ υδραυλικές τουρμπίνες)

 

  • Ηλεκτρικές μηχανές

Μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ή μετατρέπουν την μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική (γεννήτριες ρεύματος, ηλεκτροκινητήρες)

 

Οι επιπτώσεις των μηχανών ήταν και είναι τεράστιες στη ζωή των ανθρώπων:

Θετικές επιπτώσεις:

  • Οι μηχανές εργάζονται με περισσότερη δύναμη από τον άνθρωπο

  • Με μεγαλύτερη ακρίβεια, ταχύτητα και χωρίς διακοπή

  • Συμβάλλουν στην ανάπτυξη της οικονομίας λόγω ανάπτυξης της βιομηχανίας

  • Συμβάλλουν στην καλύτερη ποιότητα ζωής του ανθρώπου (επικοινωνία, υγεία, ψυχαγωγία, εργασία, μεταφορές)

Αρνητικές επιπτώσεις:

  • Οι μηχανές είναι ενεργοβόρες, απαιτούν τεράστια ποσά ενέργειας π.χ. πετρέλαιο, λιγνίτη, φυσικό αέριο κ.λ.π

  • Συμβάλλουν στην μόλυνση του περιβάλλοντος με τις διάφορες εκπομπές ρύπων

  • Προκαλούν ατυχήματα

Θερμική Μηχανή                                                   Ηλεκτρική Μηχανή                      Υδραυλική Μηχανή (τουρμπίνα)

bottom of page