Engenharia
Entenda a ampliação de movimento, uma técnica que permite aos pesquisadores monitorar pequenas vibrações na infraestrutura Aprenda como os avanços na ampliação de movimento estão permitindo que os engenheiros monitorem melhor as vibrações quase imperceptíveis, causadas por forças como vento e chuva, dentro das infraestruturas dos edifícios. Instituto de Tecnologia de Massachusetts (um parceiro editorial da Britannica) Veja todos os vídeos para este artigo
Engenharia , A aplicação de Ciência para a conversão ótima dos recursos da natureza para os usos da humanidade. O campo foi definido pelo Engineers Council for Professional Development, dos Estados Unidos, como a aplicação criativa de princípios científicos para projetar ou desenvolver estruturas, máquinas, aparelhos ou manufatura processos ou trabalhos utilizando-os individualmente ou em combinação; ou para construir ou operar o mesmo com pleno conhecimento de seu projeto; ou para prever seu comportamento sob condições operacionais específicas; tudo no que diz respeito a uma função pretendida, economia de operação e segurança à vida e à propriedade. O termo Engenharia às vezes é definido de forma mais vaga, especialmente na Grã-Bretanha, como a fabricação ou montagem de motores, máquina ferramentas e peças de máquinas.
As palavras motor e engenhoso são derivados da mesma raiz latina, engendrar , o que significa criar. O verbo inicial do inglês motor pretendia inventar. Assim, as máquinas de guerra eram dispositivos como catapultas , pontes flutuantes e torres de assalto; seu designer foi o engenheiro ou engenheiro militar. A contraparte do engenheiro militar era o engenheiro civil, que aplicou essencialmente os mesmos conhecimentos e habilidades para projetar edifícios, ruas, abastecimento de água, sistemas de esgoto e outros projetos.
Associado à engenharia está um grande corpo de conhecimentos especiais; a preparação para a prática profissional envolve um amplo treinamento na aplicação desse conhecimento. Os padrões da prática da engenharia são mantidos por meio dos esforços de sociedades profissionais, geralmente organizadas em nível nacional ou regional, com todos os membros reconhecendo uma responsabilidade para com o público além das responsabilidades para com seus empregadores ou outros membros de sua sociedade.
A função do cientista é saber, enquanto a do engenheiro é fazer. Os cientistas aumentam o estoque de conhecimento sistematizado verificado do mundo físico, e os engenheiros trazem esse conhecimento para lidar com problemas práticos. A engenharia é baseada principalmente na física, química e matemática e suas extensões em ciência de materiais, sólidos e mecânica dos fluidos , termodinâmica , processos de transferência e taxa e análise de sistemas.
Ao contrário dos cientistas, os engenheiros não são livres para selecionar os problemas que os interessam. Eles devem resolver os problemas à medida que surgem e suas soluções devem satisfazer requisitos conflitantes. Geralmente, eficiência custa dinheiro, a segurança aumenta a complexidade e o desempenho aprimorado aumenta o peso. A solução de engenharia é a solução ótima, o resultado final que, levando muitos fatores em consideração, é o mais desejável. Pode ser o mais confiável dentro de um determinado limite de peso, o mais simples que irá satisfazer certos requisitos de segurança ou o mais eficiente para um determinado custo. Em muitos problemas de engenharia, os custos sociais e ambientais são significativos.
Os engenheiros empregam dois tipos de recursos naturais - materiais e energia. Os materiais são úteis por causa de suas propriedades: sua resistência, facilidade de fabricação, leveza ou durabilidade; sua capacidade de isolar ou conduzir; suas propriedades químicas, elétricas ou acústicas. Fontes importantes de energia incluir combustíveis fósseis ( carvão , petróleo, gás natural), vento, luz solar , queda d'água e fissão nuclear. Como a maioria dos recursos é limitada, os engenheiros devem se preocupar com o desenvolvimento contínuo de novos recursos, bem como com a utilização eficiente dos existentes.
História da engenharia
O primeiro engenheiro conhecido pelo nome e realização é Imhotep , construtor da pirâmide de degraus em Ṣaqqārah, Egito, provavelmente cerca de 2550bce. Os sucessores de Imhotep - egípcio, persa, grego e romano - levaram a engenharia civil a alturas notáveis com base em empírico métodos auxiliados por aritmética, geometria e um conhecimento superficial das ciências físicas. O Pharos (farol) de Alexandria , Templo de Salomão em Jerusalém, o Coliseu em Roma, os sistemas de estradas persas e romanas, o aqueduto Pont du Gard na França e muitas outras grandes estruturas, algumas das quais perduram até hoje, testemunham sua habilidade, imaginação e ousadia. De muitos tratados escrito por eles, um em particular sobreviveu para fornecer uma imagem da educação e prática da engenharia nos tempos clássicos: a de Vitruvius A arquitetura , publicado em Roma no século Iesta, uma obra de 10 volumes cobrindo prédio materiais, métodos de construção, hidráulica, medição e planejamento urbano.
Pont du Gard, Nîmes, França Pont du Gard, um antigo aqueduto romano em Nîmes, França. Karel Gallas / Shutterstock.com
Em construção, medieval Os engenheiros europeus levaram a técnica, na forma de arco gótico e contraforte voador, a uma altura desconhecida pelos romanos. O caderno de esboços do engenheiro francês do século 13 Villard de Honnecourt revela um amplo conhecimento de matemática, geometria, ciências naturais e físicas e desenho.
Na Ásia, a engenharia teve um desenvolvimento separado, mas muito semelhante, com técnicas de construção cada vez mais sofisticadas, hidráulica , e a metalurgia ajudando a criar civilizações avançadas, como a Império mongol , cujas grandes e belas cidades impressionaram Marco Polo no século 13.
A engenharia civil surgiu como um disciplina no século 18, quando as primeiras sociedades profissionais e escolas de engenharia foram fundadas. Os engenheiros civis do século 19 construíram estruturas de todos os tipos, projetaram sistemas de abastecimento de água e saneamento, traçaram redes de ferrovias e rodovias e planejaram cidades. A Inglaterra e a Escócia foram o berço da engenharia mecânica, como uma derivação das invenções do engenheiro escocês James Watt e dos maquinistas têxteis do Revolução Industrial . O desenvolvimento da máquina-ferramenta britânica indústria deu tremendo impulso para o estudo da engenharia mecânica na Grã-Bretanha e no exterior.
Canal de Brugge-Zeebrugge, Bélgica Canal de Brugge-Zeebrugge, Bélgica. Jean-Christophe BENOIST
O crescimento do conhecimento de eletricidade -a partir de Alessandro Volta A célula elétrica original de 1800 por meio dos experimentos de Michael Faraday e outros, culminando em 1872 no dínamo Gramme e no motor elétrico (em homenagem ao Gramme Zénobe-Théophile belga) - levou ao desenvolvimento da engenharia elétrica e eletrônica. O aspecto eletrônico tornou-se proeminente através do trabalho de cientistas como James Clerk Maxwell da Grã-Bretanha e Heinrich Hertz da Alemanha no final do século XIX. Avanços importantes vieram com o desenvolvimento do tubo de vácuo por Lee de Forest dos Estados Unidos no início do século 20 e a invenção do transistor em meados do século XX. No final do século 20, os engenheiros elétricos e eletrônicos superavam todos os outros no mundo.
Alessandro Volta Alessandro Volta demonstrando a geração de corrente elétrica de sua bateria antes de Napoleão (sentado) em Paris em 1801. Photos.com/Thinkstock
A engenharia química surgiu da proliferação do século 19 de processos industriais envolvendo reações químicas em metalurgia, alimentos, têxteis e muitas outras áreas. Em 1880, o uso de produtos químicos na fabricação criou uma indústria cuja função era a produção em massa de produtos químicos. O projeto e a operação das plantas dessa indústria passaram a ser função do engenheiro químico.
No final do século 20 e no início do século 21, o campo da engenharia ambiental se expandiu para tratar do aquecimento global e da sustentabilidade. O desenvolvimento e implantação de energia renovável , tal como solar e eólica, a criação de novas tecnologias para sequestro de carbono e controle de poluição, e o projeto de arquitetura verde e planejamento urbano ambientalmente correto são desenvolvimentos recentes.
energia geotérmica Central de energia geotérmica de Krafla, Islândia. Ásgeir Eggertsson
Funções de engenharia
A resolução de problemas é comum a todos os trabalhos de engenharia. O problema pode envolver fatores quantitativos ou qualitativos; pode ser físico ou econômico; pode exigir matemática abstrata ou bom senso. De grande importância é o processo de síntese criativa ou design, reunindo ideias para criar uma solução nova e ideal.
Embora os problemas de engenharia variem em escopo e complexidade, a mesma abordagem geral é aplicável. Primeiro, vem uma análise da situação e uma decisão preliminar sobre um plano de ataque. De acordo com este plano, o problema é reduzido a uma questão mais categórica que pode ser claramente formulada. A pergunta declarada é então respondida por raciocínio dedutivo a partir de princípios conhecidos ou por síntese criativa, como em um novo design. A resposta ou o design são sempre verificados quanto à precisão e adequação. Finalmente, os resultados para o problema simplificado são interpretados em termos do problema original e relatados de forma apropriada.
Em ordem decrescente de ênfase na ciência, as principais funções de todos os ramos da engenharia são as seguintes:
- Pesquisa . Usando conceitos matemáticos e científicos, técnicas experimentais e raciocínio indutivo , o engenheiro de pesquisa busca novos princípios e processos.
- Desenvolvimento . Os engenheiros de desenvolvimento aplicam os resultados da pesquisa para fins úteis. A aplicação criativa de novos conhecimentos pode resultar em um modelo funcional de um novo circuito elétrico, um processo químico ou uma máquina industrial.
- Projeto . Ao projetar uma estrutura ou um produto, o engenheiro seleciona métodos, especifica materiais e determina formas para satisfazer requisitos técnicos e especificações de desempenho.
- Construção . O engenheiro civil é o responsável pela preparação do canteiro, determinando procedimentos que rendam com economia e segurança a qualidade desejada, direcionando a colocação dos materiais e organizando o pessoal e os equipamentos.
- Produção . O layout da fábrica e a seleção de equipamentos são de responsabilidade do engenheiro de produção, que escolhe os processos e ferramentas, integra o fluxo de materiais e componentes e prevê testes e inspeção.
- Operação . O engenheiro operacional controla máquinas, fábricas e organizações que fornecem energia, transporte , e comunicação; determina procedimentos; e supervisiona o pessoal para obter operação confiável e econômica de equipamentos complexos.
- Gestão e outras funções . Em alguns países e indústrias, os engenheiros analisam os requisitos dos clientes, recomendam unidades para satisfazer as necessidades economicamente e resolver os problemas relacionados.
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