Page 1

Õpilase

LEIUTISTE entsüklopeedia

Inglise keelest tõlkinud Peeter Villmann


LONDON, NEW YORK, MELBOURNE, MÜNCHEN JA DELHI Originaali tiitel: Inventions: A Children’s Encyclopedia Esmatrükk Suurbritannias 2018. aastal 80 Strand, London, WC2R 0RL Copyright © 2018 Dorling Kindersley Limited A Penguin Random House Company Koostanud: John Farndon, Jacob Field, Joe Fullman, Giles Sparrow, Andrew Humphreys Konsultant: Roger Bridgman Kõik õigused kaitstud. Ühtki selle raamatu osa ei tohi reprodutseerida mehaaniliste või elektrooniliste vahenditega ega mingil muul viisil kasutada, kaasa arvatud fotopaljundus ja info salvestamine, ilma autoriõiguse omaniku loata. ISBN: 978-0-2413-1782-2 (ingl k) ISBN: 978-9985-3-4678-5 (eesti k) © Tõlge eesti keelde. Peeter Villmann, 2019 Tõlke toimetanud ja korrektuuri lugenud Eda Posti ja Anu Sillaots Kirjastus Varrak Tallinn, 2019 www.varrak.ee www.facebook.com/kirjastusvarrak www.dk.com

Sisukord ESIMESED LÄBIMURDED

6

Esimesed tööriistad 8 Maaviljelus 10 Ratta leiutamine 12 Maanteel reisimine 14 Meresõit 16 Purjelaevad 18 Archimedes 20 Tööstuse alged 22 Mehaanilised seadmed 24 Tuleviku kavandamine 26 Püssirohu jõud 28 Püssirohtu kasutavad relvad 30 Trükirevolutsioon 32 Kirjutamine ja trükkimine 34 Zhang Heng 36

UUSAJA MAAILMA LOOMINE

38

Tööriistad 40 Tööriistakoda 42 Maailma toitmine 44 Maaharimine 46 Ehitamine 48 Alfred Nobel 50 Industrialiseerimine 52 Nutikas tootmisliin 54 Jõudu tuleb juurde 56 Taastuvenergia 58 Nikola Tesla 60 Plastid 62 Tehismaterjalid 64 Ostmine ja müümine 66 Raha 68 Veebikaubamaja 70 Kontoris 72 Kolmemõõtmeline printimine 74 Robotid 76 Abivalmis robotid 78 Robotid tulevad! 80

LÄHME LIIKVELE

82

Jalgratas 84 Kaks ratast 86 Õhus rulatamine 88 Mootorrattad 90 Autod rahvahulkadele 92 Autod, autod ... 94


Henry Ford 96 Valige endale auto! 98 Ühistransport 100 Maanteel 102 Purjede jõul 104 Vee peal 106 Paadid ja laevad 108 Merel navigeerimine 110 Lähme vee alla 112 Lennukikandjad 114 Tõuseme taevasse 116 Vennad Wrightid 118 Reaktiivist päikeselennukini 120 Muud lennumasinad 122 Droonitarned 124 Raudteed 126 Rööbastel 128 Lendav rong 130 Stephensonid 132

OLEME ÜHENDUSES

134

Telegraaf 136 Aja mõõtmine 138 Ajanäitajad 140 Telefon 142 Helistamine 144 Nutitelefon 146 Superarvuti 148 Raadio 150 Raadiot kuulates 152 Mandrite ühendamine 154 Kaamera 156 Tee üks klõps! 158 Kino 160 Televisioon 162 Suured ekraanid 164 Kirjutagem üksteisele 166 Eredad tuled 168 Arvuti 170 Koduarvutid 172 Veeb 174 Ada Lovelace 176

KODUS 178 Lambipirn 180 Maailma valgustamine 182 Kalad ja päikeseenergia 184 Thomas Edison 186 Kõrgepinge 188 Patarei ja aku 190 Pesemine 192 Köögimasinad 194 Külma tegemine 196

Üks kiire amps 198 Tolmuimejad 200 James Dyson 202 Salvestatud muusika 204 Kuulakem muusikat 206 Mängud ja ajaviide 208 Videomängud 210 Vesiklosett 212 Kuidas kena välja näha 214 On aeg lõõgastuda 216 Riidekapis 218 Kinnised 220

TERVE INIMENE

222

Vaatame sisse 224 Marie Curie 226 Õigemad diagnoosid 228 Valu tuimastamine 230 Meditsiini imed 232 Mikroskoobid 234 Sõda pisikutele 236 Uudsed raviviisid 238 Väge täis hallitus 240 Vaktsineerimine 242 Louis Pasteur 244 Hammaste tervis 246 Uued kehaosad 248

KOSMOS 250 Tähtede uurimine 252 Teleskoobid 254 Atacama observatoorium 256 Galileo Galilei 258 Satelliidid 260 Maa jälgimine 262 Sidepidamine 264 Kosmosepraht 266 Raketid 268 Rakettide võidujooks 270 Mehitatud kosmoselennud 272 Mehitatud missioonid 274 Kosmosejaamad 276 Kosmoses elamine 278 Kosmoseagentuurid 280 Kosmosetehnoloogiad Maal 282 Kosmosesondid 284 Piiride nihutamine 286

Nutikad leidurid 288 Sõnaseletused 292 Register 296 Tänusõnad 302


ESIMESED LÄBIMURDED

Tööstuse alged Suurt osa inimeste ja loomade tööst enda kanda võtvate mehaaniliste seadmete leiutamine oli üks esimesi samme tööstuse tekkimise suunas. Esimesi masinaid käitasid vesi, tuul või raskusjõud ja need ei vajanud toimimiseks kuigi palju inimesi. Peamised tööstusharud arenesid välja alles pärast hulganisti tööjõudu rakendavate vabrikute rajamist 18. sajandi lõpupoolel.

SUURIM MAAILMAS

Kuulsaimad vesirattad asusid Süürias Hamas (Ḩama-h). Seal on veel praegugi 17 vesi­ ratast, sealhulgas ka maailma suurim vesiratas, mille läbimõõt on 22 meetrit.

Loomade jõul töötava Vana-Kreeka veepumba mudel

Pronksist veenõud

Ratast ajasid ringi loomad.

VANAAJA MASINAD 4. sajandist eKr alates on leidurid pannud suuri rattaid tegema vee pumpamise ja masinate käitamise sarnaseid töid. Ei ole kindlalt teada, kus see esimesena juhtus, kuid kõne alla tulevad India, Kreeka ja Egiptus. Mõne ratta jõuallikaks olid inimesed või loomad. Märksa tõhusam oli siiski lasta ratast liigutada jões või ojas voolaval veel. Need vesirattad olid esimesed masinad, mis muutsid mingi loodusjõu mehaaniliseks energiaks. 22

OHOO! Mõnda varasemat masinat käitasid inimeste või loomade jõul pöörlema pandud sõtke­veskid. Tööga sõtkeveskil võidi karistada kurjategijaid.


Veejõul töötav kangavabrik, 17. sajandi gravüür

LANGEVASAR 1. sajandil eKr kasutasid muistsed hiinlased suuri langevasaraid toiduainete töötlemiseks, bambuse purustamiseks paberi valmistamisel ja tulikuuma metalli vormimiseks. Üks inimene ei jõudnud rasket vasarat kergitada ja seda tuli tõsta mehaaniliste vahenditega. Esimesed sedalaadi seadmed töötasid veejõul.

ESIMESED LÄBIMURDED

1. Voolav vesi ajab ringi ratast. 3. Võllile kinnitatud kangmehhanism kergitab vasarat ja laseb sellel pehmenenud metallile langeda.

2. Ratas paneb pöörlema võlli.

Vesirattast ajamiga sepistusvasar

VESIRATAS VEE TÕSTMISEKS Keskajal leiutasid araabia insenerid noria nime all tuntud ratta vee tõstmiseks. Noria võttis jõgedest ja järvedest vett, mis juhiti seejärel joomiseks või pesemiseks kodudesse või niisutusveena põllumaale. Ratas pöörles, pöial paiknevad kopad aga ammutasid vett ja kallasid selle künasse, kust see mööda torusid edasi suunati.

VABRIKUTE JÕUALLIKAS Vesirataste üks tähtsaid kasutusvaldkondi oli kangaste valmistamine. Tiirlev ratas käitas ketrus-, kudumis- ja viimistlusmasinaid. Enne kivisöeküttega aurumasinate leiutamist 18. sajandil pidid kangavabrikud asuma voolava vee ääres.

KUIDAS VESIRATAS TOIMIB Vesiratta pöial paiknevad labad või kopad. Langev või voolav vesi paneb neile survet avaldades ratta pöör­lema. Pöörlev ratas ajab ringi võlli, mis on ühendatud seadmetega. Vesi paneb ratta serval olevatele labadele rõhudes ratta pöörlema.

Ratta pöörlemise suund

Vee voolamise suund

Osaliselt voolavasse vette asetatud ratas

23


UUSAJA MAAILMA LOOMINE

Alfred Nobel DÜNAMIIDI VALMISTAMINE 1867. aastal patentis Nobel dünamiidi. Seda „Nobeli ohutut püssirohtu” oli varasematest lõhkeainetest kergem ja turvalisem käsitseda. Üks maailma suurimaid dünamiidivabrikuid (ülal) asus Šotimaal Ardeeris.

Rootsi keemikut ja inseneri Alfred Nobeli tuntakse enim dünamiidi ning teiste, veelgi võimsamate ja suurema purustusjõuga lõhkeainete loojana. Tema leiutised on tänapäevani aidanud rajada ava­kaevandusi ning ehitada kanaleid, raudteid ja maanteid. Tema nimi elab edasi mainekas Nobeli auhinnas, mida antakse igal aastal välja mitmes kategoorias, sealhulgas ka rahuauhinnana.

RAHUVÕITLEJA 1888. aastal teatas üks ajaleht eksi­ kombel Nobeli surmast, ehkki tegelikult suri tema vend. Nekroloogis nimetati teda ohtlike leiutiste pärast „surmaga kaubitsejaks”. Ta ei soovinud, et teda niiviisi mäletataks, ja eraldas seetõttu testamendiga suure summa Nobeli auhinna asutamiseks.

PÜSIV PÄRAND

PLAHVATAVAD IDEED Maalilt on näha, kuidas Nobel laeva õhkides dünamiiti katsetab. 1875. aastal leiutas Nobel dünamiidist võimsama lõhkeaine geligniidi. 1887. aastal võttis ta patendi ka ballistiidile, mida kasutatakse veel praegugi raketikütusena.

Nobeli auhindu antakse igal aastal saavutuste eest füüsikas, keemias ja arstiteaduses, mis on kõik seotud Nobeli teadlasetaustaga. Neljas on kirjandusauhind ja viies antakse inimesele või organisatsioonile, kes on aidanud kaasa rahvastevahelise rahu kindlustamisele.

AJAJOON

50

1833

1850

1864

Alfred Nobel sündis Rootsis Stockholmis. Ta oli üks pere kaheksast lapsest, kuid ainult neli nendest jõudsid täisikka.

Läks õppima ja tööle Pariisi, kus kohtus äärmiselt ebastabiilse lõhkeaine nitroglütseriini leiutajaga. Võttis nõuks seda täiustada.

Viis inimest, nende hulgas ka Alfredi noorem vend Emil, said traagiliselt surma õnnetus­juhtumi tagajärjel laboris, kus valmistati nitroglütseriini.

1867 Nobel jätkas katsetusi ja hakkas lõpuks tootma dünamiiti. Ta patentis leiutise USA-s ja Ühend­ kuningriigis.


UUSAJA MAAILMA LOOMINE

OMA LAUA TAGA Oma töövahendite kõrval poseeriv Nobel oli nii keemik kui ka tööstur. Pärast dünamiidi leiutamist teenis ta lõhkeainete tootmise ja müümisega suure varanduse.

Pika süüte­nööriga varustatud dünamiidi­pulgad

1875

1888

1896

Nobel leiutas vormitava lõhkeaine geligniidi, mida oli ohutum käsitseda ja säili­tada kui dünamiiti. See oli ka düna­miidist võimsam.

Suri Alfredi Nobeli vend Ludvig. Ajalehed avaldasid ekslikult nekroloogi Alfredile, nimetades teda „surmaga kaubitsejaks”.

Nobel suri 63-aastasena Itaalias San Remos infarkti. Ta pärandas suurema osa oma tohutust rikkusest fondile, mis rahastab Nobeli auhindu.

51


UUSAJA MAAILMA LOOMINE

Industrialiseerimine Ajavahemikus 1750–1850 muutus Suurbritannia põllumajanduslikust maast maailma juhtivaks tööstusriigiks. Kõige tulutoovam oli kangakudumine. Paljud sulased läksid taludest tööle uutesse vabriku­ tesse, kus uudseid masinaid pani liikuma auru jõud, ja seda aega tuntakse tööstusliku pöörde nime all.

AURUMASIN Aur oli maailma esimene suur jõuallikas. 1711. aastal ehitas Inglise insener Thomas Newcomen esimese auru­ masina (vaata lk 56), mille aluseks oli varasem Thomas Savery aurupump. Newcomeni masin ei olnud siiski kuigi tõhus ja seadmeid hakati aurumasinatega käitama alles siis, kui šotlane James Watt seda täiustas ning patentis 1769. aastal omaenda aurumasina (paremal).

Värtnad pöörlevad ja vasaku käega kedratakse lõngu.

Parema käega keerutab ketraja kiiresti käsiratast, mis paneb värtnad pöörlema.

Värtnad

HARGREAVESI KETRUSMASIN Töölised töötasid varem vokiga, millega oli võimalik korraga kedrata ainult üht lõnga. James Hargreavesi 1764. aasta ketrusmasin suutis kedrata mitut lõnga üheaegselt. See andis koos aurumasinaga sisse õige hoo tööstuslikule pöördele Inglismaal. 52

Kolvivarras

Aur lükkab silindris ülespoole kolbi, mis on kolvivarda abil ühendatud nookuri otsaga.

OHOO!

Tööstuslikku pööret ei tervi­ tanud sugugi mitte kõik – ludiitideks nimetatud töölised hävitasid muutuste vastu võideldes masinaid.


KUDUMISMASIN Esimese kudumismasina konstruee­ rinud Edmund Cartwright oli Inglise vaimulik. Ta sai aru, et ajamiga ketrusmasinate toel on võimalik kangaste valmistamist ümber kujundada. Tema 1785. aastal ehitatud esimene kudumismasin oli üsna tahumatu, kuid 1787. aastaks oli masinat piisavalt täiustatud selleks, et rajada Doncasteris kudumisvabrik. Sel pildil on kujutatud 1830. aastate vabrikut.

Kudumistelgesid käitab lintülekande abil aurumasin.

HÜDRAULILINE PRESS Nookur kannab kolvi liikumise üle hoorattale.

Hooratas salvestab energiat, et mootor töötaks sujuvalt.

Leiutaja Joseph Bramah valmistas lukke ja parandas vesikloseti konstruktsiooni, kuni tema tähelepanu pöördus tootmise täiustamisele. Tema 1795. aastal valminud hüdraulilises pressis edastatakse rõhku vede­like kaudu. See press kuulub senimaani lõige kasuliku­ mate vabrikuseadmete hulka ja on kasutatav nii lehtmetalli valmista­ misel kui ka tablettide vormimisel.

Inimese jõul töötav hüdrauliline press

PUDELITE VALMISTAMISE MASIN Ameeriklane Michael Owens tuli kümnesena koolist ära ja hakkas klaasipuhujaks. 1903. aastal asutas ta pudelimasina loomiseks omaenda ettevõtte. Tema masinad muutsid esmakordselt võimalikuks ühesuguste pudelite masstootmise, et varustada nendega Coca Cola sarnaseid firmasid.

Tänapäeva pudelitehas 53

UUSAJA MAAILMA LOOMINE

Viimistletud kangas keritakse rullile.


UUSAJA MAAILMA LOOMINE

Raha

MÕNED FAKTID ■■ Suurima

Kaubavahetusega tegelesid inimesed juba 30 000 aastat eKr. 600 aastat eKr olid ringluses kuld- ja hõbemündid, paberraha tekkis aga Hiinas arvatavasti 11. sajandil pKr. Tänapäeval on loodud uut laadi raha ja uudseid makse­viise, krediitkaardist kuni kontaktivabade tehnoloogiateni.

väärtusega USA rahatäht oli 1934. ja 1935. aastal trükitud 100 000-dollariline. ■■ Kõigest kaheksa protsenti maailma rahast on tegelikult käega katsutav sularaha – ülejäänu on üksnes digiraha arvutites. ■■ USA viie- ja kümnedollarilise rahatähe keskmine eluiga on veidi üle nelja aasta.

Reisitšekk ■■ Mis?

American Expressi reisitšekk Marcellus Flemming Berry ■■ Kus ja millal? USA, 1891 ■■ Kes?

Reisitšekk on panga väljastatud dokument, mis laseb selle esitajal osta kaupu ja teenuseid teises riigis. Esimese rahvusvaheliste reisitšekkide

süsteemi lõi 1891. aastal American Expressi juhatuse esimees Marcellus Flemming Berry. Reisitšekid olid terve sajandi populaarsed, kuid nüüd väheneb nende kasutamine krediitkaartide, sularahaautomaatide ja veebimaksete laia leviku tõttu pidevalt.

USA dollar ■■ Mis?

Dollar Põhja-Ameerika Pank ■■ Kus ja millal? USA, 1785 ■■ Kes?

1776. aasta iseseisvumisele järgnenud ajal ei olnud USA-s ühist valuutat. 1785. aastal andsid 13 koloonia esindajad loa hakata väljastama uut dollari-nimelist makse­vahendit. 1792. aastal määras Ühendriikide Kongress dollari riigi ühtseks rahaühikuks. Sõna „dollar” tuleneb Saksa taalrist (Thaler) – nii nimetati peaaegu 400 aastat kogu Euroopas käibel olnud hõbemünti.

Euroopas kasutamiseks mõeldud reisitšekk, 1990. aastad

Krediitkaart ■■ Mis?

BankAmericard Bank of America ■■ Kus ja millal? USA, 1958

■■ Kes?

Diners Club andis 1950. aastal New Yorgis välja esimese järelmaksukaardi, kuid see oli kasutatav ainult vähestes restoranides. 1958. aasta septembris saatis Bank of America 60 000 USA Fresno linna elanikule nn BankAmericardi, mis tähendas esimest edukat üldotstarbelise krediitkaardi käivi­ tamist maailmas. 1966. aastal laskis üks võist­le­vate pankade rühm välja Master­ Charge’i, millest sai hiljem MasterCard.

Tänapäeva krediitkaart 68


Plastist rahatähed Austraalia plastist 100-dollarilised

■■ Mis?

Austraalia dollar paberrahana ■■ Kes? Austraalia keskpank ■■ Kus ja millal? Austraalia, 1988

UUSAJA MAAILMA LOOMINE

Rahatähti on traditsiooniliselt valmis­ tatud puuvillapaberist. 1980. aastatel hakkasid mõned Austraalia asutused otsima muid võimalusi ja 1988. aastal väljastas riigi keskpank esimesed plastrahad. Need on väga vastupidavad ja ka võltsida on neid märksa raskem.

Internetipangandus ■■ Mis?

Pangatoimingud veebis Stanford Federal Credit Union ■■ Kus ja millal? USA, 1994 ■■ Kes?

1981. aastal tärkasid tulevase veebipanganduse esimesed versioonid New Yorgis, kui neli panka (Citibank, Chase Manhattan, Chemical Bank ja Manufacturers Hanover) võimaldasid klientidel pangaasju ajada kodust. Inimesed pidi kasutama videoteksi – see varajane ja mitte eriti kasutajasõbralik süsteem hõlmas televiisoreid, klaviatuure ja mode­ meid. 1994. aastal sai Stanford Federal Credit Unionist esimene rahandusasutus, mis pakkus kõikidele oma klientidele panga­ toimin­guid veebis.

Maksed nutitelefoniga ■■ Mis?

ApplePay Apple ■■ Kus ja millal? USA, 2014 ■■ Kes?

Lisaks mugavatele krediit- ja deebetkaartidele ning veebipangandusele saame üha sagedamini maksta kaupade ja teenuste eest nutirakendustega. Rahakotid ja kukrud võivad peagi minevikku jääda. Selles vald­konnas on juhtkohal Rootsi, kes on sularahata ühiskonnale väga lähedal – 2016. aastal jäi seal ainult üks protsent maksete koguväärtusest müntide või paberraha arvele.

Kontaktivaba kaart ■■ Mis?

UPass Souli bussitranspordi ühendus ■■ Kus ja millal? Lõuna-Korea, 1995 ■■ Kes?

Ameerika insener Charles Watson patentis 1983. aastal elektroonilise tuvastuskiibina toimiva raadiosagedustuvastuse (RFID) märgise. See tehnoloogia avas ukse kontaktivabadele maksetele. 1995. aastal võttis Souli bussitranspordi ühendus Lõuna-Koreas need esimest korda ulatuslikult kasutusele linna bussisõitjate jaoks. Nüüd rakendavad seda maksesüsteemi paljud pangad.

HOMMIKUKOHV

Kiire nutimakse on mugav väiksemate ostude korral.


Thomas Edison KODUS

Elektrilambi, fonograafi ja filmikaamera loomisega seotud Thomas Edison oli mees, kelle leiutised muutsid inimeste elu teiseks. Edison moodustas arvukatest uurijatest ja leiutajatest töörühma, kes aitas tema tähelepanuväärseid ideid arendada ja praktikas katsetada. Ta oli alati valmis oma konkurentidele väljakutset esitama. Et filmi vaadata, tuli kineto­ skoobi kaanes olevast august sisse kiigata.

MENLO PARK 1876. aastal asutas Edison New Jersey osariigis Menlo Parkis uurimislabori. Edison patentis oma eluajal USA-s 1093 ja mujal maailmas 1200 leiutist ehk rohkem kui keegi teine 20. sajandi jooksul.

LEIUTAMISÄRI Edisonile oli leiutamine äri ehk nagu ta ise ütles: „Ma ei taha leiutada midagi sellist, mida ei õnnestu müüa.” Üks esimesi müüdud leiutisi oli kinetoskoop. 1888. aastal nõutas Edison patendi seadmele, mille abil sai üks inimene filmi vaadata.

Edisoni kinetoskoop

AJAJOON 1847

1859

1869

11. veebruaril Ohio osariigis sündinud Edison kasvas üles Michiganis, kus sai peamiselt emalt koduõpetust.

Ta päästis 12-aastasena kolme aasta vanuse lapse rongi alla jäämisest. Lapse isa õpetas Edisoni tänutäheks telegraafiga töötama. Edisonist sai telegrafist, kes mõtles vabal ajal igasuguseid asju välja.

Edisoni esimene suurem edu leiutajana oli telegraafi teel aktsiahindu edastav seadis. Ta müüs õigused 40 000 dollari eest, mis võimaldas tal kõigest 22-aastasena hakata tegelema ainult leiutamisega.

186

Edisoni aktsiakursside trükkija


VOOLUSÕJAD 1880. aastal algas Edisoni ja elektri­ insener George Westinghouse’i vahel karm vägikaikavedu selle pärast, kuidas on parem elektrienergiat tarnida. Edison pooldas alalisvoolu, Westinghouse aga propageeris vahelduvvoolu. Lõpuks oli Edison sunnitud möönma, et vahelduvvool on tõhusam viis, sest seda on võimalik kaugemale saata.

KODUS

Dünamo (alalisvoolu tootev generaator) USA esimeses elektrijaamas, mille ehitas 1882. aastal Edison. Patareitoitel mootor

PIIRATUD EDU Paljud Edisoni leiutised ja sealhulgas ka tema elektriline häältelugeja, betoonmööbliga betoonmajad ja elektrisulepea ei osutunud edukaks, ehkki Edison ise ei arvanud nii. Ta nentis korra lambipirni luues: „Mind ei tabanud ebaõnn. Ma kõigest avastasin 10 000 viisi, mis ei sobi.”

Edison ja tema töökaaslased katsetavad Menlo Parkis uut lampi.

Edisoni elektrisulepea

1879

1895

1904

1931

Pärast fonograafi leiu­tamist (vaata lk 204) käis Edison 1877. aastal välja midagi populaarsemat, seda elektripirni näol.

Ta liitis kinetoskoobiga fonograafi, et luua üks esimesi helifilmi­ süsteeme – kinetofoni.

Edison valmistas autoaku, mis tõi talle kõvasti raha sisse.

Edison suri 18. oktoobril 84-aastasena. Firmad kustu­tasid üle kogu USA tuled, et talle viimast austust avaldada.

Edison oma auto kõrval, mis sõitis aku jõul.

187

Profile for Rahva Raamat

opilase leiutiste ents  

opilase leiutiste ents