LEIUTISTE entsüklopeedia

Õpilase

Inglise keelest tõlkinud Peeter Villmann

SisukordESIMESED LÄBIMURDED 6

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

UUSAJA MAAILMA LOOMINE 38

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

LÄHME LIIKVELE 82

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

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

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

OLEME ÜHENDUSES 134

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

KODUS 178

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

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

TERVE INIMENE 222

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

KOSMOS 250

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

Nutikad leidurid 288Sõnaseletused 292Register 296 Tänusõnad 302

22

ESI

ME

SED

LÄ

BIM

UR

DE

D

Tööstuse algedSuurt 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.

VANAAJA MASINAD4. sajandist eKr alates on leidurid pannud suuri rattaid tegema vee pumpamise ja masinate käita-mise 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.

Loomade jõul töötava Vana-Kreeka veepumba mudel

Ratast ajasid ringi loomad.

Pronksist veenõud

Mõnda varasemat masinat käitasid ini-meste või loomade

jõul pöörlema pan-dud sõtke veskid. Tööga sõtkeveskil

võidi karistada kurjategijaid.

OHOO!

▶ SUURIM MAAILMASKuulsaimad vesirattad asusid Süürias Hamas

(Ḩama-h). Seal on veel praegugi 17 vesi-ratast, sealhulgas ka maailma suurim

vesiratas, mille läbimõõt on 22 meetrit.

23

ESIM

ESE

D LÄ

BIM

UR

DE

D

LANGEVASAR1. sajandil eKr kasutasid muistsed hiinlased suuri langevasaraid toiduainete töötlemiseks, bambuse purustamiseks paberi valmista-misel ja tulikuuma metalli vormimiseks. Üks inimene ei jõudnud rasket vasarat kergitada ja seda tuli tõsta mehaaniliste vahenditega. Esimesed sedalaadi seadmed töötasid veejõul.

VESIRATAS VEE TÕSTMISEKSKeskajal 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 JÕUALLIKASVesirataste 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.

Vesirattast ajamiga sepistusvasar

Veejõul töötav kangavabrik, 17. sajandi gravüür

1. Voolav vesi ajab ringi ratast.

3. Võllile kinnitatud kangmehhanism kergitab vasarat ja laseb sellel pehmenenud metallile langeda.

2. Ratas paneb pöörlema võlli.

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.

Osaliselt voolavasse vette asetatud ratas

Vesi paneb ratta serval

olevatele labadele

rõhudes ratta pöörlema.

Ratta pöörlemise suund

Vee voolamise suund

50

UU

SAJA

MA

AIL

MA

LO

OM

INE

PLAHVATAVAD IDEEDMaalilt 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.

RAHUVÕITLEJA1888. 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 PÄRANDNobeli 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.

DÜNAMIIDI VALMISTAMINE1867. aastal patentis Nobel dünamiidi. Seda „Nobeli ohutut püssirohtu” oli varasematest lõhkeainetest kergem ja turvalisem käsitseda. Üks maailma suurimaid dünamiidivabrikuid (ülal) asus Šotimaal Ardeeris.

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

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

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

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

1867186418501833

Alfred NobelRootsi 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.

AJAJOON

51

UU

SAJA

MA

AILM

A LO

OM

INE

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

Nobel leiutas vormitava lõhkeaine geligniidi, mida oli ohutum käsitseda ja säili - tada kui dünamiiti. See oli ka düna miidist võimsam.

Pika süüte nööriga

varustatud dünamiidi pulgad

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

189618881875

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

52

UU

SAJA

MA

AIL

MA

LO

OM

INE

Industrialiseerimine

AURUMASINAur 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).

HARGREAVESI KETRUSMASINTöölised 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.

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

Värtnad pöörlevad ja vasaku käega

kedratakse lõngu.

Kolvivarras

Tööstuslikku pööret ei tervi­tanud sugugi mitte kõik –

ludiitideks nimetatud töölised hävitasid muutuste vastu

võideldes masinaid.

OHOO!

Värtnad

Aur lükkab silindris ülespoole

kolbi, mis on kolvivarda abil

ühendatud nookuri otsaga.

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.

53

UU

SAJA

MA

AILM

A LO

OM

INE

KUDUMISMASINEsimese 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.

HÜDRAULILINE PRESSLeiutaja 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.

PUDELITE VALMISTAMISE MASINAmeeriklane 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.

Nookur kannab kolvi liikumise üle hoorattale.

Viimistletud kangas keritakse rullile.

Kudumistelgesid käitab lintülekande abil aurumasin.

Hooratas salvestab energiat, et mootor töötaks sujuvalt.

Tänapäeva pudelitehas

Inimese jõul töötav hüdrauliline press

68

UU

SAJA

MA

AIL

MA

LO

OM

INE

■ 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.

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

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

Reisitšekk on panga väljastatud doku-

ment, mis laseb selle esitajal osta kaupu

ja teenuseid teises riigis. Esimese

rahvusvaheliste reisitšekkide

USA dollar

Krediitkaart

Reisitšekk

RahaKaubavahetusega 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.

Euroopas kasutamiseks mõeldud reisitšekk, 1990. aastad

Tänapäeva krediitkaart

■ 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.

MÕNED FAKTID

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

võist le vate pankade rühm välja Master-

Charge’i, millest sai hiljem MasterCard.

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.

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

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 televiiso-

reid, klaviatuure ja mode-

meid. 1994. aastal sai

Stanford Federal Credit

Unionist esimene rahandus-

asutus, mis pakkus kõikidele

oma klientidele panga-

toimin guid veebis.

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

Ameerika insener Charles Watson patentis 1983. aastal elektrooni-

lise 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.

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

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.

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

Rahatähti on traditsiooniliselt valmis-

tatud puuvillapaberist. 1980. aastatel

hakkasid mõned Austraalia asutu-

sed otsima muid võimalusi ja

1988. aastal väljastas riigi kesk-

pank esimesed plastrahad.

Need on väga vastupidavad

ja ka võltsida on neid märksa

raskem.

Internetipangandus

Kontaktivaba kaart

Maksed nutitelefoniga

Plastist rahatähedAustraalia plastist

100-dollarilised

UU

SAJA

MA

AILM

A LO

OM

INE

▼ HOMMIKUKOHVKiire nutimakse on mugav väiksemate ostude korral.

186

KO

DU

S

Et filmi vaadata, tuli kineto­skoobi kaanes olevast august sisse kiigata.

AJAJOON

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.

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

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.

186918591847

Edisoni kinetoskoop

Edisoni aktsiakursside trükkija

MENLO PARK1876. 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.

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

Thomas EdisonElektrilambi, 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.

187

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 helifilmi-süsteeme – kinetofoni.

Edison suri 18. oktoobril 84-aasta-sena. Firmad kustu - tasid üle kogu USA tuled, et talle viimast austust avaldada.

1879 1895 1904 1931

KO

DU

S

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

Edisoni elektrisulepea

Edison oma auto kõrval, mis sõitis aku jõul.

Edison ja tema töökaaslased katsetavad Menlo Parkis uut lampi.

PIIRATUD EDUPaljud Edisoni leiutised ja sealhulgas ka tema elektriline häältelugeja, betoonmööbliga betoon-majad 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 valmistas autoaku, mis tõi talle kõvasti raha sisse.

VOOLUSÕJAD1880. 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 vahelduv-vool on tõhusam viis, sest seda on võimalik kaugemale saata.

Patareitoitel mootor