Istoria electicității

Istoria electricității are ca obiect evoluția studiului și aplicațiillor în practică ale fenomenelor electrice.

Încă din antichitate a fost remarcat fenomenul de electrizare a corpurilor. Au trecut secole până la elaborarea unei teorii electromagnetice riguroase, prin contribuțiile unor mari fizicieni ca: Ampère, Faraday, Maxwell. Einstein realizează unificarea dintre teoriile mecanicii clasice și ale electromagnetismului.

Printre primele aplicații practice ale electricității putem menționa: iluminatul electric, acționarea prin electromotoare, cele legate de efectul termic (încălzire, sudare etc.) sau din domeniul electrochimiei (baterii și acumulatori, galvanizarea). În epoca contemporană, electronica a generat noi aplicații în domenii ca mass-media și tehnologia informației : radioul, televiziunea, telefonia, internetul.

Antichiatea

Prin anul 900 î.Hr., Magnus, un păstor grec, observă că încălțămintea sa, ce conținea cuie din fier, este atrasă de niște stânci. Acea regiune se va numi Magnesia, de unde va proveni cuvântul magnet.

Din scrierile lui Thales din Milet rezultă că europenii cunoșteau încă cu 600 de ani î.Hr. că prin frecare chihlimbarul (în greacă, elektron) se electrizează.

Evul Mediu

Maşina electrostatică realizată de Otto von Guericke. Experiențele efectuate constituiau pentru acea epocă adevărate acte de magie

În 1088, chinezul Shen Kuo descrie acul magnetic utilizat la busolă pentru orientare în cadrul navigației maritime.

Prin secolul al XIII-lea, Pierre de Maricourt (Petrus Peregrinus) efectuează experiențe cu magneți și descrie proprietățile acestora, realizând în premieră o hartă a liniilor câmpului magnetic.

Secolul al XVI-lea

Girolamo Cardano, în lucrarea De subtilitate, apărută în 1550, face distincția dintre forțele magnetice și cele electrice.

În lucrarea De magnete, magneticisque corporibus, et de magno magnete tellure apărută în 1600, savantul englez William Gilbert descrie acest fenomen și altele similare și utilizează termenul electro de la cuvântul grecesc ce denumește acea piatră prețioasă. Așadar Gilbert poate fi considerat părintele conceptului actual care definește electricitatea. O altă descoperire a acestui savant este faptul că Pământul este un magnet uriaș și astfel explică funcționarea busolei.

Secolul al XVII-lea

Cercetările lui Gilbert au fost continuate de fizicianul german Otto von Guericke (1602 - 1686) care observă că între corpurile încărcate electrostatic pot apărea și forțe de respingere.

În 1660, acesta inventează o mașină ce se compunea dintr-o sferă de sulf ce se rotea și care prin frecare de un material textil producea electricitate statică. Englezul Francis Hauksbee i-a adus unele îmbunătățiri transformând-o într-un adevărat generator electric.

În 1644, René Descartes (1596 - 1650) realizează un desen al liniilor de câmp din jurul unui magnet, susținând că magnetismul se datorează circulației unor particule între cei doi poli.

Cuvântul electricitate este utilizat pentru prima dată, în 1646, de autorul englez Thomas Browne într-una din lucrările sale.

Robert Boyle observă în 1675 că forțele de atracție sau respingere dintre sarcinile electrice se propagă și în vid.

Secolul al XVIII-lea

Butelie de Leyda

În 1729, Stephen Gray (1666 - 1736) observă că electricitatea poate fi transportată dintr-un loc într-altul prin fire metalice și astfel realizează distincția dintre conductori și izolatori. În plus, demonstrează că electricitatea acumulată în corpuri se distribuie pe suprafața acestora.

Fizicianul francez Du Fay (1698 - 1739) face diferența în electricitate pozitivă și negativă, pe care de fapt el o denumește electricitate sticloasă(obținută prin frecarea sticlei) și electricitate rășinoasă (în acest caz materialul fiind chihlimbarul sau cauciucul).

În 1745, fizicianul olandez Pieter van Musschenbroek (1692 - 1761) efectuează niște experiențe pentru a vedea dacă o sticlă umplută cu apă poate reține sarcina electrică. Astfel realizează butelia de Leyda, primul condensator electric, care ulterior va sta la baza construcției condensatoarelor. Aceasta a fost inventată, în același an, dar în mod independent, și de Ewald Georg von Kleist.

William Watson (1715 - 1787) a perfecționat butelia de Leyda utilizând pentru cele două armături foițe metalice subțiri, mărind astfel capacitatea acesteia de a acumula electricitate. A confirmat concepția lui Du Fay privind existența a două tipuri de sarcină electrică adăugând că cea pozitivă înseamnă de fapt un surplus de sarcină, iar cea negativă un deficit și că descărcarea nu este altceva decât un eter electric. Watson a fost primul care a studiat descărcarea curentului în gaze rarefiate.

În 1752, Benjamin Franklin (1706 - 1790) realizează celebrul său experiment (care a condus la inventarea paratrăznetului) prin care a demonstrat că trăsnetul nu reprezintă altceva decât o descărcare electrică atmosferică.

Jesse Ramsden aduce o perfecționare mașinii electrostatice, care este acum prevăzută cu un disc de sticlă rotit prin intermediul unei manivele și care prin frecare de patru porțiuni de piele produce electrizarea unui tub metalic.

Balanţa de torsiune, aparat de măsură creat în 1777 de Coulomb pentru a determina experimental valoarea forței electrostatice

Charles Coulomb (1736 - 1806) este cel care formulează legile cantitative ale electrostaticii. În 1785, stabilește expresia forței electrostatice dintre două corpuri încărcate, în funcție de mărimea sarcinilor electrice și de distanța dintre corpuri, denumită ulterior legea lui Coulomb.

Fizicianul italian Luigi Galvani (1737 - 1798) este primul care studiază efectul fiziologic al curentului electric. Compatriotul său Alessandro Volta (1745 - 1827) realizează prima pilă electrică.

În 1800, William Nicholson (1753 – 1815) și Anthony Carlisle (1768 - 1842) descoperă electroliza, descompunând apa în hidrogen și oxigen.

Secolul al XIX-lea

Legi și principii

Chimistul englez Sir Humphry Davy studiază efectele chimice ale curentului electric, fiind astfel fondatorul electrochimiei.Prin procedee electrolitice, reușește să separe elemente ca: magneziu, bariu, stronțiu, calciu, sodiu, potasiu, bor.

În 1813, fizicianul și chimistul danez Hans Christian Ørsted (1777 - 1851) prezice existența fenomenelor electromagnetice descoperind relația dintre electricitate și magnetism. Acesta a observat că în jurul unui conductor parcurs de curent electric se creează un câmp magnetic.

Fizicianul estonian Thomas Johann Seebeck descoperă în 1821 efectul termoelectric, care va sta la baza construcției termocuplului de mai târziu.

Unul dintre principalii fondatori ai electromagnetismului a fost André-Marie Ampère (1775 - 1836). Acesta studiază interacțiunea reciprocă a curenților electrici și magneților, forța electrodinamică, iar în 1820 a stabilit formula acestei forțe. Relația dintre electricitate și magnetism este pusă în evidență, în aceeași perioadă, și de Ørsted și François Arago. Pentru experimentele efectuate, Ampère a realizat solenoidul, forma simplificată a bobinei de mai târziu. Unitatea de măsură pentru intensitatea curentului electric îi poartă numele.

Discul lui Faraday, desen al primului generator electric, conceput de Faraday în 1831

Germanul Georg Simon Ohm (1789 - 1854) studiază pila electrică realizată de Volta și, în 1826, descoperă proporționalitatea dintre diferența de potențial, intensitatea curentului electric și rezistența electrică, denumită ulterior legea lui Ohm. În cinstea sa, unitatea de măsură a rezistenței îi poartă numele.

Americanul Joseph Henry (1797 - 1878) studiază fenomenele electromagnetice și de inducție, fiind descoperitorul fenomenului de autoinducție. Unitatea de măsură a inductanței îi poartă numele.

Michael Faraday (1791 - 1867) continuă cercetările lui Ampère referitoare la forțele electromagnetice și descoperă în 1831 fenomenul de inducție electromagnetică, enunțând Legea inducției electromagnetice, care pune bazele teoretice ale conversiei diferitelor forme de energie în energie electrică și demonstrând astfel că un câmp magnetic variabil poate genera un curent electric.Faraday a mai studiat și electroliza și a formulat legile electrolizei care îi poartă numele, astfel fiind considerat unul din fondatorii electrochimiei. Faraday a evidențiat clar modurile în care poate fi obținută electricitatea: prin frecare, prin inducție, pe cale chimică sau termoelectrică. Cercetările lui Faraday au condus la o interpretare științifică riguroasă a fenomenelor electromagnetice, ale căror legi au fost enunțate ulterior de către Maxwell.

Matematicianul, astronomul și fizicianul german Carl Friedrich Gauss (1777 - 1855) se asociază în 1831 împreună cu Wilhelm Eduard Weber și efectuează cercetări asupra magnetismului și legilor lui Kirchhoff.

Fizicianul estonian Heinrich Lenz (1804 - 1865) demonstrează opoziția dintre curentul indus și cel generator, numită ulterior regula lui Lenz.

Jean Peltier (1785 - 1845) descoperă în 1834 că, la trecerea curentului electric printr-o joncțiune formată din metale diferite sudate, are loc un efect caloric de trecere a căldurii de la un metal la altul, după o anumită lege, numit ulterior efectul Peltier.

În 1841, James Prescott Joule (1818 - 1889) formulează o lege de conservare a energiei, arătând că și în cazul circuitelor electrice, energia mecanică, termică și electrică, trec dintr-una în cealaltă, având suma constantă. În onoarea sa, unitatea de măsură a energiei îi poartă numele. Un an mai târziu, și Lenz descoperă această lege în mod independent, care va purta numele celor doi, legea Lenz-Joule.

În 1855, Léon Foucault (1819 - 1868) descoperă curenții turbionari (ce ulterior vor fi numiți și curenți Foucault) și care apar într-o masă de metal aflată într-un câmp magnetic variabil. Aceștia provoacă, conform regulii lui Lenz frânarea masei de metal aflată în mișcare sau, conform efectului Joule, încălzirea acesteia.

În 1873, Frederick Guthrie descoperă emisia termoelectronică, fenomen redescoperit de Edison în 1880 și utilizat ulterior la construcția diodei. În 1874, inventatorul german Karl Ferdinand Braun (1850 - 1918) descoperă conducția unilaterală, fenomen ce va sta la baza realizării diodei semiconductoare de mai târziu.

Fizicianul scoțian James Clerk Maxwell (1831 - 1879) elaborează, în 1861, setul de ecuații care descriu legile de bază ale electromagneticii, numite ulterior ecuațiile lui Maxwell și prin care a demonstrat propagarea în spațiu a câmpului electric și a câmpului magnetic sub formă de unde electromagnetice. Aceasta va avea aplicații, în perioada ce va urma, în utilizarea undelor radio pentru transmiterea informației.

Surse de energie

Generatorul experimental de curent alternativ construit de Pixii în 1832

Sir William Grove construiește, în 1839, prima pilă de combustie care genera curent electric prin combinarea hidrogenului cu oxigen.

James Wimshurst (1832 - 1903) perfecționează mașina electrostatică care devine capabilă să genereze tensiuni înalte, ce vor fi utilizate în noi domenii de studii și cercetare. Aceasta se compune acum din două discuri de sticlă ce se rotesc în plan vertical în sensuri opuse, iar sarcina electrică era colectată de două bare metalice.

Model pentru laborator algeneratorului electric proiectat de Zénobe Gramme în 1871

Fizicianul italian Antonio Pacinotti (1841 – 1912) construiește în jurul anului 1860 un generator de curent continuu, pe care inginerul belgian Zénobe Gramme (1826 - 1901) îl perfecționează, astfel că în 1870, realizează primul generator electric pentru uz industrial, așa-numitul dinam a lui Gramme. Prin acesta, se transformă energia mecanică în energie electrică prin intermediul inducției electromagnetice.

Fizicianul englez John Hopkinson descoperă avantajele sistemului trifazat de producere și de transport al energiei electrice, inovație pe care o patentează în 1882.Același lucru constituie subiectul uneia din invențiile lui Nikola Tesla (1856 - 1943) patentate în 1888 și puse în practică de industriașul nord-american George Westinghouse (1846-1914). Tot prin colaborarea celor doi, în 1895 este dată în funcțiune centrala electrică experimentală de pe Cascada Niagara.

Aplicații practice

În 1808 Davy realizează un corp de iluminat care utilizează arcul electric generat între doi electrozi.

În 1825, fizicianul englez William Sturgeon (1783 - 1850) construiește primul electromagnet. Acesta va sta la baza electromotorului, telegrafului și comutatorului electric de mai târziu și astfel începe epoca mecanizării și automatizării electrice.

Utilizând principiul lui Faraday, Hippolyte Pixii construiește un generator de curent alternativ.

Gauss și Kirchhoff reușesc să instaleze primele fire de telegraf, aparatul telegrafic fiind inventat de Samuel Morse în 1838 și brevetat doi ani mai târziu.

În 1834, americanul Thomas Davenport construiește un motor electric alimentat de baterii, care poate fi considerat unul din precursorii tramvaiului de mai târziu.

În 1841, pe străzile din Paris este utilizat pentru prima dată iluminatul cu arc electric.

Dispozitivul telegrafic construit de Morse în 1837 și aflat acum în colecția lui France Télécom

Inventatorul american Samuel Morse (1791 - 1872), preluând ideile lui Chappe (inventatorul telegrafului optic), Sömmering, Gauss, Weber,Ampère și Wheatstone, aduce perfecționări telegrafului și anume realizarea unui dispozitiv care permitea inscripționarea mesajului și realizarea unui nou limbaj de comunicare, care îi va purta numele, codul Morse. Astfel că în 1844, Morse transmite primul mesaj printr-o linie telegrafică experimentală în Washington și Baltimore.

Johann Wilhelm Hittorf (1824 - 1914) studiază descărcarea în vid și, în 1869, descoperă radiațiile catodice. Aceasta va conduce la descoperirea razelor X, lucru realizat de Wilhelm Conrad Röntgen (1845 - 1923) în 1895. În plus, razele catodice vor sta la baza obținerii imaginii la televizoarele clasice.

Telefon suedez din 1896

În 1873 este demonstrată posibilitatea transmiterii energiei mecanice pe cale electrică: Sunt cuplate rotoarele a două dinamuri de tip Gramme. Când unul este antrenat de un motor cu abur, acesta devine generator electric și îl rotește și pe celălalt, devenit motor electric.

În 1876, Alexander Graham Bell (1847 - 1922) patentează primul său telefon, deschizând o nouă eră în domeniul telecomunicațiilor.

Primul bec electric, realizat de Edison în 1879

În 1878, englezul Joseph Swan (1828 - 1914) inventează lampa electrică cu incandescență, folosind filament de carbon. Un an mai târziu,americanul Thomas Alva Edison (1847 - 1931) introduce principiul balonului vidat, obținând o invenție cu adevărat utilă.

Frații Pierre Curie și Jacques Curie descoperă, în 1880, efectul piezoelectric, care va juca un rol important în electronică, în controlul frecvenței oscilatorilor.

În 1883, John Hopkinson descoperă principiul motorului sincron.

Fizicianul german Heinrich Hertz (1857 - 1894) demonstrează existența undelor electromagnetice prevăzute de ecuațiile lui Maxwell și realizează, în 1886, primele dispozitive care emit astfel de unde, precum și de detecție a acestora.Această descoperire stă la baza radioului și televiziunii, fiind urmate mai târziu de telefonia mobilă și internetul wireless. În memoria sa, unitatea de măsură a frecvenței îi poartă numele.

Nikola Tesla patentează în 1888 motorul asincron, aducând o simplificare în construcția electromotoarelor. În 1893, același mare inventator american de origine croată realizează primul emițător radio, devansându-l pe Guglielmo Marconi.

Secolul al XX-lea

Generatorul Cockcroft–Walton, care în 1937 a obţinut un milion de volţi şi cu care s-a realizat prima dezintegrare nucleară artificială din istorie

În domeniul iluminatului electric, o inovație o aduce inginerul american Peter Cooper Hewitt (1861 - 1921) prin crearea, în perioada 1902 - 1907, alămpii cu vapori de mercur. La aceasta a contribuit și studiile asupra fluorescenței efectuate de inventatorii germani Julius Plücker (1801 - 1868) și Heinrich Geissler (1814 - 1879).

În 1929, Robert J. Van de Graaff realizează un generator capabil să obțină tensiuni de sute de mii de volți și scântei de câțiva centimetri și cu care se pot efectua experimente și demonstrații spectaculoase privind efectele curentului electric. Generatorul Van de Graaff este de asemenea util pentru alimentarea acceleratoarelor de particule.

Mari descoperiri teoretice

În 1902, fizicianul olandez Hendrik Lorentz (1853 - 1928), împreună cu asistentul său, Pieter Zeeman (1865 - 1943) descoperă ceea ce ulterior va fi denumit efectul Zeeman și care va sta la baza tomografiei prin rezonanță magnetică nucleară.

Efectul fotoelectric, descris încă din 1887 de Hertz, primește o explicație teoretică riguroasă din partea lui Einstein în 1905, care la rândul său realizase o extensie a studiilor lui Planck privind teoria cuantelor.

În 1909, fizicianul american Robert Andrews Millikan (1868 - 1953), prin celebrul său experiment determină sarcina electronului.

În 1911, fizicianul olandez Heike Kamerlingh Onnes (1853 - 1926) descoperă supraconductibilitatea. Astfel se pot crea câmpuri magnetice intense, utile la înzestrarea acceleratoarelor de particule, a tehnologiilor bazate pe rezonanță magnetică nucleară, în domeniul nanotehnologiei și la obținerea de materiale deosebite.

Electronica

Apariția diodei, inventată în 1904 de către fizicianul englez John Ambrose Fleming (1849 – 1945), poate fi considerată începutul electronicii. În 1906,americanul Greenleaf Whittier Pickard (1877 - 1956) realizează primul detector cu cristal de siliciu, precursor al diodei semiconductoare de mai târziu.

Tranzistorii au fost concepuți, pe la jumătatea secolului XX, la Laboratoarele Bell Telephone Company, de fizicienii americani Walter Houser Brattain(1902 - 1987), John Bardeen (1908 - 1991) și William Bradford Shockley (1910 - 1989).

Transportul feroviar electrificat

Utilizarea electricității în transportul feroviar a condus la dispariția locomotivelor cu aburi, ineficace și mari consumatoare de resurse și a mers în două direcții:

• introducerea locomotivelor Diesel cu tracțiune electrică;
• introducerea locomotivelor electrice.

Printre cele mai moderne și mai rapide trenuri acționate electric se numără: trenul japonez Shinkansen, cel al rețelei feroviare franceze TGV, celchinez Maglev, cel al rețelei anglo-franceze Eurostar și cel al rețelei vest-europene Intercity-Express.

Televiziunea

Iconoscopul realizat de Vladimir Zvorîkin

Pe baza experiențelor lui William Crookes (1832 - 1919) privind descărcarea electrică în gaze rarefiate, Karl Ferdinand Braun (1850 - 1918) inventează tubul catodic. Pentru utilizarea acestuia în scopuri practice era nevoie de un emițător eficient. Acesta a fost creat în 1923 de către inginerul rus Vladimir Zvorîkin (1888 - 1982). În 1931, Philo Farnsworth (1906 - 1971) inventează tubul analizor al camerei și astfel se ajunge la primul sistem de televiziune complet funcțional.

Telecomunicațiile și internetul

Satelitul artificial ACRIMSAT

În perioada recentă, telecomunicațiile au cunoscut o evoluție continuă și semnificativă, de la telegrafie, telefonie și transmisie radio până la televiziune, telefonie mobilă și internet. Baza teoretică a transmiterii semnalului prin spațiu, fără fir, o constituie ecuațiile lui Maxwell.

În 1887, fizicianul german Heinrich Hertz (1857 - 1894) realizează primul dispozitiv capabil să detecteze undele UHF și VHF.

Utilizarea sateliților de telecomunicații a eliminat obstacolele existente în calea undelor electromagnetice și a condus la acoperirea pe scară globală a serviciilor de telecomunicații.

Materiale folosite în industria aerospațială

În industria constructiilor aerospatiale, de exemplu, 70% din sectorul termic al navetei spatiale Columbia a fost realizat cu placute de rasini epoxidice armate cu fibra de sticla, iar la naveta Discovery, 87 % din masa totala a fost realizata din materiale compozite. In constructia aeronavei Airbus A320 prin utilizarea materialelor plastice armate cu fibra de carbon la constructia sectiunii centrale a fuselajului s-a redus masa acestuia cu 33 % si a timpului de fabricatie cu 20%. S-a redus totodata si consumul de combustibil. Antena satelitului Intersat IV este realizata integral din rasini epoxidice armate cu fibre de carbon. Extinderea cercetarilor stiintifice si tehnologice în domeniul fibrelor sintetice de ranforsare, metalice sau ceramice si a rasinilor sintetice rezerva o mare perspectiva utilizarii materialelor compozite de aceasta natura. Fibrele carbon sunt larg utilizate în tehnologiile spatiale (rezistenta la rupere a unei bare cu sectiunea de 1 cm2, din fire carbon, este de circa 14,5 ori mai mare decât a otelului). Rezistenta la temperaturi înalte, de 3.000°C, a determinat utilizarea acestora ca materiale pentru realizarea motoarelor de turboreactoare si rachete. Fibrele de bor si de bor-aluminiu, ca fibra matrice, au proprietati chimice si mecanice superioare fata de celelalte fibre de ranforsare, dar, fiind mai scumpe, sunt utilizate doar în industria aerospatiala si aeronautica. Conditiile principale impuse materialelor plastice utilizate in acest domeniu sunt: sa reziste la temperaturi ridicate si scazute, sa nu arda, iar daca ard sa nu produca fum. Astfel hublourile avioanelor se confectioneaza din policarbonat rezistent la foc si care are si o exceptionala rezistenta la soc. Pentru cabinele de pasageri se fosesc laminate din rasina epoxidica sau fenolica ranforsate cu fibre de sticla si acoperite cu un strat metalic subtire pentru o cat mai buna rezistenta la foc. La constructia navelor spatiale se utilizeaza placi cu structura sandwich de grafit-rasina epoxidica-bor-aluminiu care rezista la temperaturi ridicate.


 Aliajele 

Majoritatea metalelor pe care le folosim sunt aliaje, amestecuri in care cel putin o substanta este un metal. Aceasta deoarece metalele pure au rareori proprietatile ideale pentru o anumita sarcina, dar pot fi imbunatatite prin adaugarea altor metale. Proprietatile fizice ale unui metal, precum rezistenta, duritatea, punctul de topire si conductivitatea electrica, depind de structura sa cristalina. Aceasta se modifica atunci cand metalul este amestecat cu o alta substanta. Aliajul rezultat are o structura diferita de a componentelor sale, astfel încat si proprietatile sale sunt diferite.Unele aliaje contin nemetale, precum carbonul, siliciul si fosforul, dar majoritatea aliajelor sunt facute în întregime din metale. Otelul este un aliaj de fier si carbon, dar otelurile aliate au elemente de aliere aditionale, precum nichelul, siliciul, manganul si cromul. Acestea modifica structura de baza a otelului, astfel încat se pot aplica forme variate de tratare pentru a face otelul sa fie mai dur, mai moale, mai elastic sau mai rezistent, în functie de necesitatile aplicatiei.

Tipuri de aliaje:

a. Aliajele de titan au o importantã din ce în ce mai mare pentru noile generatii de avioane datoritã cresterii cerintelor de rezistenta, rigiditate si fiabilitate. Astfel, in figura de mai jos se aratã ponderea diferitelor materiale folosite la noul tip de aerobuz A380 (2006). 
Titanul si aliajele sale sunt utilizate, în primul rând , pentru caracteristicile lor deosebite de rezistentã la coroziune, un raport înalt rezistentã / greutate specificã, rezistentã mare la temperaturi ridicate pânã la 550°C. Aliajele de titan sunt esentiale pentru structurile aerospatiale. Productia mondialã actuala de 100 tone este în crestere si se estimeazã cã va ajunge la 5000 tone/an în 2020. Punerea la punct a unor tehnologii sigure si mai ieftine având în vedere capabilitãtile de rezistentã la temperaturi ridicate va duce la o crestere a rolului aliajelor de titan în constructiile aerospatiale.
b. Aliajele de aluminiu. Producerea aliajelor de aluminiu este relativ recenta, majoritatea materialelor fiind introduse in anii 1900. Aliajele de aluminiu care sunt potrivite pentru turnatorie contin pana la 15% siliciu ,plus cantitati mai mici de metale precum cuprul, fierul, nichelul si zincul. Printre articolele turnate din asemenea aliaje usoare se numara blocurile de cilindri de motor si componentele pentru motoare si fuzelaje de aeronave. Aliajele de aluminiu potrivite pentru alte procese de modelare, precum forjarea, laminarea si trefilarea contin pana la 7% magneziu si circa 1% mangan. Aliajele foarte puternice de acest tip, cu o utilizare larga în aviatie, se obtin cu circa 5% zinc si cantitati mai mici de cupru, magneziu si mangan.

Greșelile care ne-au schimbat viața

Cele mai simple idei sunt de multe ori cele mai bune. În plus, ele pot aduce tone de bani. Amintiți-vă de Frisbee, un simplu disc de plastic rotund. Următoarele cinci invenţii simple sunt toate concepute accidental  iar inventatorii fac milioane de dolari de pe urma lor.

1. Fulgii de porumb

În 1894 frații Dr. John si Will Kellogg au uitat o oală cu porumb fiert pe aragaz pentru câteve zile. Cei doi au constantat că amestecul obţinut, deşi făcuse mucegai, era uscat şi compact. Cei doi fraţi au îndepărtat mucegaiul, obţinând ulterior fulgii de porumb. În acest moment Kellogg este producătorul numărul unu de cereale din lume, produsele lor fiind comercializate in peste 180 de tări.

2. Ariciul pentru haine

O simplă plimbare cu câinele l-a transformat pe George de Mestral dintr-un simplu inginer, într-un inventator. Suedezul a constatat cât de greu este să scoti din blana patrupedului ciulinii. Curios din fire, Mestrel a pus un scaiete la microscop, aflând astfel motivul pentru care planta se agaţă atât de uşor: este o adunătură de mii de cârlige minuscule. De aici şi ideea de a realiza o noua metodă de închidere pentru haine: ariciul. El l-a inventat în 1941 iar în prezent a făcut peste 100 de milioane de dolari.

3. Carneţele Post-It

Designerul Art Fry era nemulţumit de semele de carte care nu stăteau bine în cartea de imnuri folostită la pregătirea unui cor. Acesta şi-a dat seama că are nevoie de un semn din hârtie care să stea lipit. Aplicând lipici pe hârtia galbenă, s-a născut Post-It-ul. În mai puţin de un an de la comercializarea carneţelelor Art era mai bogat cu 2 milioane de dolari. Câştigurile înregistrate până în 2012 au generat 1 miliard de dolari, fiind vândute acum în peste 100 de ţări.

4. Frisbee

A fost inventat de Walter Frederick Morrison în 1948. Numele provine de la caserolele de plăcintă cu care studenţii din New England se jucau în campusurile universităţilor. Până în 1970 inventatorul discului câştigase 500.000 de dolari din drepturi de autor. Situaţia din 2012 arată că numărul de Frisbee-uri vândute în toată lumea a depăşit 300 de milioane. Ideea Frisbee-ului i-a venit lui Walter Frederick Morrison în timp ce el şi prietena lui aruncau de la unul la altul capacul rotund al unei cutii de floricele de porumb ca să facă timpul să treacă înaintea unei cine de Ziua Recunoştinţei.

5. Plasturii medicinali

Soţia lui Earle Dickson, un cercetător de la Johnson & Johnson, se tăia în mod regulat în timp ce gătea. El a conceput un mod de a acoperi rana fără a avea nevoie de asistenţă. Inventaţi în 1921, aceştia au produs numai 3.000 de dolari în primul an de producţie, 40 de ani mai târziu firma Johnson & Johnson ajunsese să vândă plasturi de peste 30 de milioane de dolari pe an.

Cele mai mari invenții și inovații de la roată încoace

Desigur, fiecare are părerea lui în această privinţă, dar n-ar fi interesant să aflăm ce gândesc despre asta oameni care, de decenii, lucrează în domeniul tehnologiilor de tot felul, învaţă despre tehnologii - şi îi învaţă şi pe alţii –, studiază evoluţia tehnologiilor de-a lungul istoriei? Publicaţia americană The Atlantic a avut iniţiativa de a aduna un grup de 12 experţi – oamenii de ştiinţă, ingineri, istorici, oameni de afaceri - şi de a-i ruga să întocmească, fiecare, o listă a 25 de invenţii sau inovaţii pe care le consideră cele mai importante. Singura condiţie pusă era aceea ca reuşitele respective să fie posterioare inventării roţii, survenită acum cca. 6000 de ani şi atât de importantă pentru evoluţia ulterioară a tehnologiilor şi a civilizaţiei umane, în general, încât roata a ajuns să simbolizeze, în mentalitatea colectivă, însăşi INVENŢIA, ideea revoluţionară care schimbă din temelii universul tehnologic de până atunci şi dă un imbold nemaintâlnit progresului. Iată rezultatele acestui incitant exerciţiu, care ne dau o idee despre modul în care oamenii înţeleg lumea şi evoluţia ei – lumea trecută, prezentă şi chiar pe cea viitoare.

Analizând listele oferite de participanţi, cântărind valoarea acordată fiecărei invenţii ori inovaţii, pe baza ordinii lor, James Fallows, autorul articolului din The Atlantic, a sintetizat informaţiile într-o listă mai cuprinzătoare – de 50 de izbânzi tehnologice considerate cele mai însemnate din istorie. Lista e, evident, foarte departe de a fi exhaustivă: după cum spune el însuşi, a întocmi o listă de (numai) 50 de astfel de reuşite înseamnă să excluzi de pe listă alte 50.000. Nenumărate sunt invenţiile şi inovaţiile care au schimbat viaţa omenirii, iar 50 dintre acestea – în cursul a sute de mii de ani de evoluţie – pare puţin. Dar, aşa limitat şi inevitabil subiectiv cum este, rezultatul nu este mai puţin interesant. Iată lista, îmbogăţită cu comentarii ale autorului şi ale unora dintre cei 12 experţi care au fost rugaţi să participe la proiect.

1. Tiparul, anii 1430

Nominalizată de 10 din cei 12 participanţi, inventarea tiparului cu litere mobile, în Europa secolului al XV-lea, a permis accesul facil şi ieftin la cunoaştere, deci îmbogăţirea şi răspândirea rapidă a acesteia.

2. Electricitatea, sfârşitul secolului al XIX-lea.

Viaţa modernă este de neimaginat fără ea: nenumărate alte invenţii n-ar fi apărut niciodată dacă nu ar fi existat mai întâi electricitatea, ca o sursă de energie la îndemâna tuturor.

3. Penicilina, 1928

Acest prim antibiotic sintetic fabricat de om a deschis o eră nouă în medicină: boli altădată incurabile au devenit cu uşurinţă vindecabile graţie antibioticelor.

4. Echipamentele electronice cu semiconductori, jumătatea secolului XX

Ele reprezintă fundamentul fizic al lumii virtuale; fără ele, n-am fi avut mijloacele de comunicare în masă de care dispunem azi.

5. Lentilele optice, secolul XIII

Datorită lor au putut fi inventate microscopul şi telescopul, dar contribuţia lentilelor la progresul omenirii nu se rezumă la atât. Ochelarii, de exemplu, au reprezentat un imens factor de progres: după cum spune autorul articolului, ei au permis creşterea coeficientului de inteligenţă al oamenilor, sporind considerabil numărul celor care puteau (ori puteau învăţa) să citească şi să scrie.

6. Hârtia, secolul II

Suport al scrierii şi al imaginilor, ea a contribuit hotărâtor la diseminaraea informaţiei şi la creşterea numărului de oameni ştiutori de carte.

7. Motorul cu ardere internă, sfârşitul sec. al XIX-lea

A înlocuit în modul cel nai avantajos motorul cu aburi, fiind mai mic şi mai eficient decât acesta.

8. Vaccinarea, 1796

În acest an, medicul britanic Edward Jenner a pus la punct o formă incipientă de vaccinare, folosind un virus al unei boli a vitelor; inoculat la oameni, acesta îi ferea de variolă (produsă de infecţia cu un virus înrudit), o boală desfigurantă şi cu mortalitate mare. Dar vaccinarea a luat avânt abia începând cu anul 1885, când Louis Pasteur a inventat vaccinul antirabic (împotriva turbării).

9. Internetul, anii 1960

Internetul – în sensul unei reţele de calculatoare care puteau să împărtăşească şi să prelucreze în comun informaţia – a apărut mai devreme decât cred mulţi dintre utilizatori săi contemporani. Precursorul Internetului datează din 1965, când Agenţia pentru Proiecte Avansate de Cercetare în domeniul Apărării (DARPA), din cadrul Departmentului Apărării din SUA, a creat prima reţea de computere interconectate, denumită ARPAnet. Prin extinderea continuă a acestei reţele s-a ajuns la Internetul de azi - infrastructura ce stă la temelia erei digitale.

10. Motorul cu aburi, 1712

A pus în mişcare trenurile, vapoarele şi maşinile-unelte, făcând posibilă înflorirea Revoluţiei Industriale.

11. Fixarea azotului, 1918

Este o invenţie pe cât de puţin cunoscută, pe atât de importantă: chimistul german Fritz Haber a pus la punct un procedeu de sinteză a amoniacului, care a permis fabricarea industrială (prin procedeul Haber-Bosch) a îngrăşămintelor cu azot – unul dintre elementele determinate ale Revoluţie Verzi (vezi nr. 22), care a sporit impresionant recoltele şi a salvat de la moarte multe sute de milioane de oameni.

12. Instalaţiile de canalizare, mijlocul sec. al XIX-lea

Reprezintă una dintre cauzele majore ale creşterii duratei vieţii – noi, europenii, trăim azi, în medie, cu câteva decenii bune mai mult decât în 1880.

13. Refrigerarea, anii 1850

A schimbat profund modul în care ne hrănim şi a contribuit la îmbuntăţirea sănătăţii publice. Invenţia este importantă nu numai din perspectiva alimentaţiei; medicamente şi vaccinuri pot fi azi transportate la mari distanţe şi păstrate mult timp, graţie acestei descoperiri, salvând milioane de vieţi, pretutindeni în lume.

14. Praful de puşcă, secolul X

Poate că e o invenţie pe care am fi vrut mai curând să n-o fi cunoscut, căci contribuţia ei la uciderea semenilor şi la creşterea tragică a „eficacităţii„ războiului este binecunoscută. Dar acest explozibil a avut şi alte întrebuinţări, în scopuri mai paşnice – de pildă, în construcţia de drumuri ori exploatări miniere. Oricum, este o invenţie a cărei importanţă nu poate fi negată, dacă o privim din perspectiva impactului ei asupra civilizaţiei umane.

15. Avionul, 1903

A transformat profund economia, mărind enorm viteza cu care pot fi transportate persoane şi bunuri; a transformat şi modul în care este dus războiul, dar a schimbat şi felul în care percepem lumea în care trăim.

16. Computerul personal, anii 1970

A sporit extraordinar capacitatea oamenilor de a comunica şi de a învăţa.

17. Busola, secolul XII

Permiţând orientarea chiar în lipsa unor repere vizuale – în largul oceanului, de exemplu – a permis călătorii din ce în ce mai lungi şi ne-a ajutat să descoperim lumea.

18. Automobilul, sfârşitul secolului XIX

A transformat viaţa de zi cu zi a oamenilor, cultura şi civilizaţia umană.

19. Fabricarea industrială a oţelului, anii 1850

A devenit fundamentul industriei moderne şi a rămas la fel de important azi ca şi acum un secol şi jumătate.

20. Pilula anticoncepţională, 1960

A produs o adevărată revoluţie socială, una dintre cele mai puternice din istorie.

21. Fisiunea nucleară, 1939

A înzestrat omul cu noi capacităţi de a distruge, dar şi de a crea.

22. Revoluţia Verde, jumătatea secolului XX

Combinând tehnologii precum aplicarea îngrăşămintelor chimice (nr. 11) cu ameliorarea ştiinţifică a soiurilor de plante, Revoluţia Verde a mărit enorm producţia de alimente la nivel global. Despre Norman Borlaug, „părintele Revoluţiei Verzi”, se spune adesea că ar fi salvat de la moarte un miliard de oameni.

23. Sextantul, 1757

Cu ajutorul lui, au putut fi realizate observaţii astronomice şi întocmite hărţi, care ne-au ajutat să cunoaştem şi să înţelegem mai bine planeta şi Universul.

24. Telefonul, 1876

A permis vocii umane să se audă de la distanţe de mii de kilometri, revoluţionând comunicarea.

25. Scrierea alfabetică, mileniul I î.e.n.

Odată cu apariţia acesteia, informaţia a devenit mai accesibilă şi mai uşor de găsit; după opinia autorului, ea ar fi permis societăţilor care o practicau să le întreacă pe cele care foloseau scrierea ideografică.

26. Telegraful, 1837

A mărit spectaculos viteza cu care putea fi transmisă informaţia; după cum spune Joel Mokyr (profesor de economie şi istorie la Northwestern University), unul dintre participanţii la proiectul propus de The Atlantic, înainte de telegraf, informaţia nu putea merge mai repede decât un om călare.

27. Ceasul mecanic, secolul al XV-lea

A cuantificat timpul şi a marcat începutul unei transformări drastice a modului în care oamenii îşi organizau existenţa zilnică.

28. Radioul, 1906

A fost o demonstraţie a capacităţii excepţionale a acestei categorii de dispozitive - mijloacele electronice de comunicare în masă – de a răspândi idei şi de a uniformiza cultura.

29. Fotografia, începutul sec. XIX

A transformat profund profesii precum jurnalismul, dar şi arta, şi cultura, precum şi modul în care ne vedem pe noi înşine.

30. Plugul cu cormană, sec. XVIII

Spre deosebire de modelele mai vechi, plugul cu cormană nu doar taie brazda, ci o şi răstoarnă, înăbuşind creşterea buruienilor şi aducând la suprafaţă substanţele nutritive din sol. Pare o îmbunătăţire modestă adusă unei unelte vechi, dar, de fapt, impactul ei a fost extraordinar: introducerea ei a mărit foarte mult productivitatea pământului, ceea ce a influenţat considerabil economia şi, astfel, întreaga civilizaţie. Autorul articolului plasează această invenţie în secolul al XVIII-lea, dar ea a fost utilizată şi mai înainte. În secolul al XVIII-lea, însă, designul acestor pluguri a fost considerabil îmbunătăţit: în această perioadă au fost inventate şi s-au răspândit pe scară largă modele de plug cu cormană mult mai uşoare şi care puteau fi produse în număr mare în fabrici; ele au devenit foarte populare şi au contribuit mult la progresele agriculturii în Europa şi în America de Nord.

31. Şurubul lui Arhimede, sec III î.e.n.

Celebrului învăţat antic îi este atribuită inventarea unuia dintre primele dispozitive de pompare a apei – un soi de „tirbuşon” rotitor care împingea apa în sus printr-un tub. Invenţia a îmbunătăţit tehnologia irigaţiilor şi este utilizată şi în ziua de azi, de exemplu în instalaţii de tratare a apelor uzate.

32. Maşina de egrenat bumbacul, 1793

Inventată în SUA, a permis separarea mecanizată a fibrelor de bumbac de seminţele plantei, o activitate care, anterior, era făcută manual şi era foarte laborioasă. Ca urmare, industria ţesăturilor de bumbac a devenit mult mai productivă şi, desigur, cererea de materie primă a devenit mai mare; ca o consecinţă tristă, a luat amploare şi s-a consolidat fenomenul sclaviei pe plantaţiile de bumbac din sudul Statelor Unite ale Americii.

33. Pasteurizarea, 1863

Una dintre primele aplicaţii practice ale teoriei germenilor infecţioşi, elaborată de Pasteur, pasteurizarea – o metodă de conservare a alimentelor lichide, prin supunerea lor la temperaturi înalte, oprind astfel înmulţirea bacteriilor – este socotită una dintre cele mai eficiente intervenţii umane în domeniul sănătăţii publice, în întreaga istorie a umanităţii.

34. Calendarul gregorian, 1582

A corectat calendarul iulian, mai vechi, realizând o sincronizare mai bună a mersului civilizaţiei umane cu ritmurile naturale determinate de ciclurile astronomice.

35. Rafinarea petrolului, jumătatea secolului al XIX-lea

Economia mondială se bazează şi azi, în imensă măsură, pe petrol, prin prelucrarea căruia se obţin mii de produse de uz cotidian.

36. Turbina cu abur, 1884

Deşi mai puţin mediatizate decât motoarele cu aburi, turbinele cu abur reprezintă şi azi unul dintre pilonii pe care se sprijină industria energetică; cca. 80% din energia electrică produsă în lume este obţinută cu ajutorul lor.

37. Cimentul, mileniul I î.e.n.

De la cele mai vechi versiuni de lianţi, făcute din var şi nisip, până la cimentul modern, acest tip de material stă – la propriu - la temelia civilizaţiei.

38. Ameliorarea ştiinţifică a soiurilor de plante, anii 1920

Deşi oamenii au început – conştient sau nu - să selecţioneze plantele încă de la începuturile agriculturii, abia în secolul XX oamenii de ştiinţă au redescoperit lucrările (datând in secolul al XIX-lea) botanistului Gregor Mendel, „părintele geneticii”, şi au început astfel să înţeleagă genetica plantelor, baza oricărui proces eficient de ameliorare. (Mai târziu, pe baza acestor descoperiri, a putut fi întreprins şi studiul geneticii umane, în care s-au înregistrat progrese atât de spectaculoase).

39. Forajul petrolier, 1859

Alimentează economia modernă, influenţează profund geopolitica şi modifică clima planetei.

40. Navigaţia cu vele, mileniul IV î.e.n.

Ca şi avionul (nr.15) dar cu mult înaintea acestuia, a transformat domeniul transporturilor, al războiului şi viziunea noastră asupra lumii.

41. Racheta, 1926

Cu ajutorul rachetelor, am ajuns  mai departe de Pământ decât prin orice alt mijloc; de fapt, după cum spune George Dyson, un alt participant la proiect (specialist în istoria tehnologiilor), racheta „este singurul mijloc prin care am putut părăsi planeta, până acum.”

42. Banii de hârtie, sec al XI-lea

Au reprezentat un pas important spre „abstractizarea” banilor, caracteristică economiei mondiale în momentul de faţă.

43. Abacul, mileniul III î.e.n.

Un instrument de calcul apărut de timpuriu, abacul a fost unul dintre primele dispozitive menite să ajute inteligenţa umană.

44. Aerul condiţionat, 1902

Poate pare surprinzător, dar este una dintre invenţiile care ajută extrem de mult dezvoltarea economiei în ţările unde temperaturile sunt ridicate, în anumite anotimpuri sau permanent. În ultima jumătate de secol, aerul condiţionat, spune autorul articolului, a jucat un rol major în extinderea populaţiei, creşterea nivelului ei de trai şi îmbunătăţirea condiţiilor de muncă în statele din sudul SUA, iar acum joacă un rol similar în ţări precum China, India, ţările arabe ş.a.

45. Televiziunea, prima jumătate a sec. XX

După o expresie deja consacrată, a adus lumea întreagă în casele oamenilor.

46. Anestezia, 1846

Una dintre primele substanţe utilizate în acest sens de chirurgii occidentali a fost eterul, ale cărui efecte au fost prezentate în cadrul unor demonstraţii publice. După cum spune foarte plastic James Fallows, odată cu introducerea anesteziei, chirurgia a început să se deosebească de tortură.

47. Cuiul, mileniul II î.e.n.

Unul dintre experţii solicitaţi să participe la proiect, Leslie Berlin (specialist în istoria afacerilor şi a tehnologiei, la Universitatea Stanford), e de părere că inventarea cuielor „a prelungit viaţa, prin faptul că a conferit oamenilor capacitatea de a-şi construi adăposturi”.

48. Pârghia, mileniul III î.e.n.

O idee aparent copilăresc de simplă, dar extraordinar de eficientă. Se crede că egiptenii antici au folosit din plin această invenţie simplă şi genială pentru ridicarea celebrelor lor piramide.

49. Linia de montaj/banda rulantă, 1913

A transformat economia lumii – de la atelierele meşteşugăreşti la uzinele ce produc în masă bunuri de larg consum.

50. Combina agricolă, anii 1930

A mecanizat muncile câmpului, dând oamenilor libertatea de a se ocupa de alte tipuri de activităţi.

Încă o dată, aceste aprecieri sunt cu totul subiective, influenţate - inconştient, dar inevitabil - de naţionalitatea celor care le fac, de preferinţele fiecăruia, de inspiraţia de moment chiar, precum şi de vremuri: un sondaj de acelaşi gen ar fi arătat cu totul altfel acum 100 de ani, sau chiar acum 20 de ani.

Lipsesc din această listă multe alte izbânzi ale ştiinţei şi tehnologiei, pe care alţii poate le-ar fi inclus; sistemele GPS, de care depind atât de mult azi transporturile şi comunicaţiile; conceptul numărului zero, pe care unul dintre participanţi, Padmasree Warrior, director responsabil de tehnologie şi strategie la Cisco, l-a propus, de altfel, pe lista sa proprie, şi multe altele...

Un alt punct care merită subliniat este caracterul… ambivalent, să zicem, al multora dintre aceste invenţii/inovaţii: pot face atât bine, cât şi rău. Uneori, latura lor negativă nu se arată de la început, dar devine evidentă pe parcurs. “Dacă te uiţi la antibiotice, insecticide, mijloace de transport  - de fiecare dată când rezolvă o problemă, apare una nouă”, spune Joel Mokyr.

Dar asta creează - nu-i aşa? - o permanentă nevoie de soluţii, care stimulează ivirea a noi şi noi invenţii şi inovaţii. Se numeşte progres.