Õpilase LEIUTISTE entsüklopeedia Inglise keelest tõlkinud Peeter Villmann

Õpilase LEIUTISTE entsüklopeedia Inglise keelest tõlkinud Peeter Villmann

Sisukord 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 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 Valige endale auto! Ühistransport Maanteel Purjede jõul Vee peal Paadid ja laevad Merel navigeerimine Lähme vee alla Lennukikandjad Tõuseme taevasse Vennad Wrightid Reaktiivist päikeselennukini Muud lennumasinad Droonitarned Raudteed Rööbastel Lendav rong Stephensonid 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130 132 OLEME ÜHENDUSES 134 Telegraaf Aja mõõtmine Ajanäitajad Telefon Helistamine Nutitelefon Superarvuti Raadio Raadiot kuulates Mandrite ühendamine Kaamera Tee üks klõps! Kino Televisioon Suured ekraanid Kirjutagem üksteisele Eredad tuled Arvuti Koduarvutid Veeb Ada Lovelace 136 138 140 142 144 146 148 150 152 154 156 158 160 162 164 166 168 170 172 174 176 KODUS 178 Lambipirn Maailma valgustamine Kalad ja päikeseenergia Thomas Edison Kõrgepinge Patarei ja aku Pesemine Köögimasinad Külma tegemine 180 182 184 186 188 190 192 194 196 Üks kiire amps Tolmuimejad James Dyson Salvestatud muusika Kuulakem muusikat Mängud ja ajaviide Videomängud Vesiklosett Kuidas kena välja näha On aeg lõõgastuda Riidekapis Kinnised 198 200 202 204 206 208 210 212 214 216 218 220 TERVE INIMENE 222 Vaatame sisse Marie Curie Õigemad diagnoosid Valu tuimastamine Meditsiini imed Mikroskoobid Sõda pisikutele Uudsed raviviisid Väge täis hallitus Vaktsineerimine Louis Pasteur Hammaste tervis Uued kehaosad 224 226 228 230 232 234 236 238 240 242 244 246 248 KOSMOS 250 Tähtede uurimine Teleskoobid Atacama observatoorium Galileo Galilei Satelliidid Maa jälgimine Sidepidamine Kosmosepraht Raketid Rakettide võidujooks Mehitatud kosmoselennud Mehitatud missioonid Kosmosejaamad Kosmoses elamine Kosmoseagentuurid Kosmosetehnoloogiad Maal Kosmosesondid Piiride nihutamine 252 254 256 258 260 262 264 266 268 270 272 274 276 278 280 282 284 286 Nutikad leidurid Sõnaseletused Register Tänusõnad 288 292 296 302

Tööstuse alged ESIMESED LÄBIMURDED 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. OHOO! Mõnda varasemat masinat käitasid inimeste või loomade jõul pöörlema pandud sõtkeveskid. Tööga sõtkeveskil võidi karistada kurjategijaid. SUURIM MAAILMAS Kuulsaimad vesirattad asusid Süürias Hamas (Ḩamāh). Seal on veel praegugi 17 vesiratast, 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

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. Veejõul töötav kangavabrik, 17. sajandi gravüür 1. Voolav vesi ajab ringi ratast. 2. Ratas paneb pöörlema võlli. 3. Võllile kinnitatud kangmehhanism kergitab vasarat ja laseb sellel pehmenenud metallile langeda. 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. ESIMESED LÄBIMURDED KUIDAS VESIRATAS TOIMIB Vesiratta pöial paiknevad labad või kopad. Langev või voolav vesi paneb neile survet avaldades ratta pöör lema. 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

Alfred Nobel UUSAJA MAAILMA LOOMINE 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 ava kaevandusi 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 eksikombel 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. 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. AJAJOON PÜSIV PÄRAND 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. 1833 1850 1864 1867 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 õnnetus - juhtumi tagajärjel laboris, kus valmistati nitroglütseriini. Nobel jätkas katsetusi ja hakkas lõpuks tootma dünamiiti. Ta patentis leiutise USA-s ja Ühendkuningriigis. 50

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. 1875 1888 1896 Pika süütenööriga varustatud dünamiidipulgad Nobel leiutas vormitava lõhkeaine geligniidi, mida oli ohutum käsitseda ja säili - tada kui dünamiiti. See oli ka düna miidist 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

Industrialiseerimine UUSAJA MAAILMA LOOMINE Ajavahemikus 1750 1850 muutus Suurbritannia põllumajanduslikust maast maailma juhtivaks tööstusriigiks. Kõige tulutoovam oli kangakudumine. Paljud sulased läksid taludest tööle uutesse vabrikutesse, 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 aurumasina (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. Kolvivarras Aur lükkab silindris ülespoole kolbi, mis on kolvivarda abil ühendatud nookuri otsaga. OHOO! Tööstuslikku pööret ei tervitanud sugugi mitte kõik ludiitideks nimetatud töölised hävitasid muutuste vastu võideldes masinaid. 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

KUDUMISMASIN Esimese kudumismasina konstrueerinud 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. Nookur kannab kolvi liikumise üle hoorattale. Hooratas salvestab energiat, et mootor töötaks sujuvalt. HÜDRAULILINE PRESS Leiutaja Joseph Bramah valmistas lukke ja parandas vesikloseti konstruktsiooni, kuni tema tähelepanu pöördus tootmise täiustamisele. Tema 1795. aastal valminud hüdraulilises pressis edastatakse rõhku vede like kaudu. See press kuulub senimaani lõige kasulikumate vabrikuseadmete hulka ja on kasutatav nii lehtmetalli valmistamisel kui ka tablettide vormimisel. Kudumistelgesid käitab lintülekande abil aurumasin. Viimistletud kangas keritakse rullile. UUSAJA MAAILMA LOOMINE 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 Raha 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 makse viise, krediitkaardist kuni kontaktivabade tehnoloogiateni. Reisitšekk Mis? American Expressi reisitšekk Kes? Marcellus Flemming Berry Kus ja millal? USA, 1891 Reisitšekk on panga väljastatud dokument, mis laseb selle esitajal osta kaupu ja teenuseid teises riigis. Esimese rahvusvaheliste reisitšekkide MÕNED FAKTID Suurima 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. 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 Kes? Põhja-Ameerika Pank Kus ja millal? USA, 1785 1776. aasta iseseisvumisele järgnenud ajal ei olnud USA-s ühist valuutat. 1785. aastal andsid 13 koloonia esindajad loa hakata väljastama uut dollari-nimelist makse vahendit. 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. 68 Krediitkaart Mis? BankAmericard Kes? Bank of America Kus ja millal? USA, 1958 Euroopas kasutamiseks mõeldud reisitšekk, 1990. aastad 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 käivitamist maailmas. 1966. aastal laskis üks võist le vate pankade rühm välja Master- Charge i, millest sai hiljem MasterCard. Tänapäeva krediitkaart

Plastist rahatähed Mis? Austraalia dollar paberrahana Kes? Austraalia keskpank Kus ja millal? Austraalia, 1988 Austraalia plastist 100-dollarilised Rahatähti on traditsiooniliselt valmistatud 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 Kes? Stanford Federal Credit Union Kus ja millal? USA, 1994 UUSAJA MAAILMA LOOMINE 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 modemeid. 1994. aastal sai Stanford Federal Credit Unionist esimene rahandusasutus, mis pakkus kõikidele oma klientidele pangatoiminguid veebis. Kontaktivaba kaart Mis? UPass Kes? Souli bussitranspordi ühendus Kus ja millal? Lõuna-Korea, 1995 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. Maksed nutitelefoniga Mis? ApplePay Kes? Apple Kus ja millal? USA, 2014 HOMMIKUKOHV Kiire nutimakse on mugav väiksemate ostude korral. Lisaks mugavatele krediit- ja deebetkaartidele ning veebipangandusele saame üha sagedamini maksta kaupade ja teenuste eest nutirakendustega. Rahakotid ja kukrud võivad peagi minevikku jääda. Selles vald konnas on juhtkohal Rootsi, kes on sularahata ühiskonnale väga lähedal 2016. aastal jäi seal ainult üks protsent maksete koguväärtusest müntide või paberraha arvele.

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 kinetoskoobi 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 11. veebruaril Ohio osariigis sündinud Edison kasvas üles Michiganis, kus sai peamiselt emalt koduõpetust. 1859 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. 1869 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. Edisoni aktsiakursside trükkija 186

VOOLUSÕJAD 1880. aastal algas Edisoni ja elektriinsener 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. 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. Patareitoitel mootor Edison ja tema töökaaslased katsetavad Menlo Parkis uut lampi. Edisoni elektrisulepea 1879 1895 1904 1931 Pärast fonograafi leiu - tamist (vaata lk 204) käis Edison 1877. aastal välja midagi populaarsemat, seda elektripirni näol. Ta liitis kinetoskoobiga fonograafi, et luua üks esimesi helifilmisüsteeme kinetofoni. Edison valmistas autoaku, mis tõi talle kõvasti raha sisse. Edison oma auto kõrval, mis sõitis aku jõul. Edison suri 18. oktoobril 84-aastasena. Firmad kustu - tasid üle kogu USA tuled, et talle viimast austust avaldada. 187