Uitvindingen. deel 1

Transcriptie

1 Uitvindingen deel 1

2 inhoud Belangrijke uitvindingen 3 1. Het wiel 4 2. De stoommachine 6 3. Elektriciteit 8 4. De telefoon De auto Filmpje 14 Pluskaarten 15 Bronnen 17 Colofon en voorwaarden 18

3 Belangrijke uitvindingen De wereld verandert steeds door uitvindingen. Uitvindingen zijn van alle tijden. Dit boek gaat over vijf uitvindingen, waarvan we nog dagelijks gebruik maken. Je leest meer over het wiel, de stoommachine, elektriciteit, de telefoon en de auto. Je krijgt antwoord op vragen als; Wie was de uitvinder? Hoe veranderde de uitvinding door de jaren heen? En hoe werkt de uitvinding precies? WATSON, MIJN UITVINDING VAN DE TELEFOON IS KLAAR. IK GEEF JE MIJN NUMMER. HET IS 1.

4 Het ontstaan van het wiel We weten niet wie het wiel uitgevonden heeft, maar we weten wel dat het oudste wiel in Soemerië (nu Zuid-Irak) is gevonden. Dat wiel is ongeveer 5500 jaar oud. Het verplaatsen van zware dingen was duizenden jaren geleden zwaar werk. Hoe dat ging? 1. Het wiel Met een rond voorwerp, zoals een boomstam (1) kon je goed iets zwaars verplaatsen. Of je verschoof iets met een slee (2). Later wordt het een combinatie een slee samen met een boomstam (3) In de boomstam ontstonden groeven (4). Daaruit ontstond een kar met een vaste as (5). Een vaste as was lastig, want de lading draaide mee. De laatste stap was een kar met een meedraaiende as (6). Je kon nu gewoon doorrijden met de lading.

5 De gevolgen De uitvinding van het wiel heeft grote gevolgen. Steeds meer nieuwe uitvindingen volgen. Het vervoer van personen en goederen zal voor altijd veranderen. De eerste wielen zijn zwaar en massief (1). Ze zijn gemaakt van plakken van een boomstam. Ze zitten onder karren en wagens. Mensen duwen en trekken eerst zelf, maar later nemen trekdieren dat over voor Christus 1888 De uitvinding van rubber maakte samen met vering het reizen prettiger. Om het wiel zat nu een massief rubberen band (3). Ook fietsen krijgen deze banden voor Christus 1 2 Het spaakwiel (2) maakte rond 2000 v. Chr. een wagen een stuk lichter. Dit wiel was wel kwetsbaarder, want het brak sneller. Dat veranderde later in 1000 v. Chr. door de ijzeren band om het wiel. Dit lawaaierige wiel zou zo tot 1846 gebruikt worden De luchtband om een wiel maakt alles nog comfortabeler door een betere vering. Rond 1946 verschijnt de radiaalband (4). Een luchtband verstevigd met stalen koorden. Deze band zorgt voor een betere wegligging.

6 2. De stoommachine Invloed De uitvinding van de stoommachine in Engeland had veel invloed op het leven van mensen. Mensenkracht en paardenkracht werden overgenomen door een machine. De stoommachine zorgde voor het ontstaan van de eerste fabrieken (1). 2 James Watt (2) wordt gezien als de uitvinder van de stoommachine. Dat is alleen niet helemaal waar. De stoommachine was al wel uitgevonden in 1698 door Newcomen (3). In 1764 krijgt de ingenieur Watt de opdracht om een stoommachine van Newcomen te repareren. Het was een pomp op stoom die water uit een kolenmijn moest pompen. Watt zag dat deze stoommachine onnodig veel stoom verloor in de buitenlucht. Hij bedacht in de stoommachine een kleine ruimte waarin de stoom hergebruikt kon worden. In 1769 is zijn stoommachine klaar. Er komt een grote vraag naar de machine. Je kunt er van alles mee laten bewegen: wielen (4), weefgetouwen (5) hamers, zagen, molens en persen om het werk gemakkelijker te maken. Maar met een stoommachine kon ook elektriciteit opgewekt worden. Twintig jaar later is Watt een rijk man. De wereld zal in een razend snel tempo veranderen

7 Hoe werkt een stoommachine? 2 5 In de vuurkast (1) van de locomotief wordt een kolenvuur gestookt. Daardoor gaat het water in een langgerekte waterketel (2) koken. De rook en de gassen van het vuur worden via de vlampijpen (3) afgevoerd naar de rookkamer (4). In de waterketel (2) zorgt het kokende water voor stoom. De stoom zorgt voor druk en stijgt op. Via de stoomdom (5) gaat de stoom verder in de stoomleiding (6) en de druk bouwt zich op tegen de stoomschuif (7). Na de stoomschuif wordt de druk van de stoom in beweging omgezet (zie en lees plaatje 8 en 9. Dit is het deel wat James Watt vooral aan de stoommachine van Newcomen verbeterde). De terugkoppelstang (10) en de drijfstangen (11) zorgen voor het draaien van de wielen

8 3. Elektriciteit Natuur Elektriciteit komt in de natuur voor als bliksem. Maar hoe kon je zelf elektriciteit maken. Stapje voor stapje kwam de mens dichter bij het geheim. Otto von Guericke uit Duitsland maakt in 1660 een bol van zwavel. Hij draaide de bol snel rond. Daarna was de bol elektrisch geladen. Er sprong stroom vanaf als je de bol aanraakte. Na een tijdje was de stroom verdwenen. De elektriseermachine van von Guericke was het eerste apparaat dat statische elektriciteit maakte. We herkennen dit soort elektriciteit als je je trui uittrekt. Als de trui je haren raakt, knettert het en springt er stroom over. Pieter van Musschenbroek een Nederlandse geleerde nam in 1746 een glazen fles. Hij bedekte de fles van binnen met metaal en vulde hem met water. In de fles stopte hij een metalen staaf die door het deksel in het water hing. Met een elektriseermachine maakte hij stroom. Die stroom ving hij op in zijn bijzondere fles. Er gebeurde niets. Tenminste dat dacht hij, maar toen later zijn assistent de fles opruimde, kreeg hij een geweldige schok. Door een ongeluk ontdekte van Musschenbroek dat deze fles stroom kon bewaren. Deze z.g. Leidse fles werd wereldberoemd. Benjamin Franklin gebruikt later de Leidse fles bij een bijzondere proef. Deze Amerikaan liet in 1752 een vlieger op aan een lijn met onderaan een sleutel. Die sleutel bevestigde hij aan een Leidse fles. De bliksem sloeg in de vlieger. De Leidse fles ving de elektrische lading op. Franklin liet voor het eerst zien dat bliksem echte elektriciteit is.

9 Michael Faraday, een Britse natuur en scheikundige zette de belangrijkste stap: zelf elektriciteit maken. Faraday wist uit proeven van anderen dat elektriciteit een invloed op een kompasnaald had. In de buurt van stroom veranderde een kompasnaald van richting. Vreemd was dat. Hadden elektriciteit en magne-tisme iets met elkaar te maken? Faraday deed allerlei proeven. In 1831 ontrafelde hij het geheim. Hij wikkelde koperdraad om een ring van weekijzer. Door de opening in de ring bewoog hij een magneet heen en weer. Door de bewegende magneet ontstond in de spoel van koperdraad een elektrische stroom. Met drie simpele zaken kon Faraday stroom opwekken: een spoel van koperdraad een magneet en beweging Je ziet het allemaal terug in de werking van de dynamo. Hoe een dynamo precies werkt, lees je hiernaast. 1 2 De fietsdynamo Een fietsdynamo is een mooie toepassing van de uitvinding van uitvinder Faraday. 3 4 Het wieltje (1) bovenaan de dynamo draait mee 5 met het fietswiel. Aan dit wieltje zit een as (2) die meedraait met het wieltje. Aan de as zit een magneet (3) vast. Zowel het wieltje, de as en de magneet draaien rond. Zij zorgen voor de beweging. De magneet draait rond in een spoel van koperdraad (4). De ronddraaiende magneet wekt stroom op. Aan de spoel zit een draad (5) vast die de elektriciteit naar je voor en achterlampje vervoert

10 Trillingen Geluid is trillende lucht. Die ontdekking zorgt voor de ontdekking van de telefoon. 4. De telefoon Alexander Graham Bell geldt als de uitvinder van de telefoon. Bell meldt op 14 februari 1876 zijn nieuwe vinding op een speciaal kantoor in het Amerikaanse Boston. Eigenlijk waren er samen met Bell twee andere uitvinders: Gray en Meucci. Zij hadden beiden pech. Gray meldde twee uur na Bell zijn uitvinding. Net te laat dus. Meucci had zijn telefoon al 5 jaar eerder klaar dan Bell. Alleen kon hij door geldgebrek zijn vinding niet in Boston melden. Bell kreeg de eer, omdat hij om zich heen rijke mensen had die hem steunden. Daardoor kan Bell later ook een grote telefoonmaatschappij oprichten. Zo zorgt hij ervoor dat de telefoon zich snel door Amerika kan verspreiden. De modellen veranderen snel. De eerste telefoon (2) werkt met een vloeistof. Hierdoor sprak Bell de allereerste woorden tegen zijn bediende: Watson, kom hier, ik heb je nodig. Nadat hij over zijn kleding gemorst had. Hiernaast zie je hoe de telefoon door de jaren verandert Doof Bell heeft al vanaf zijn jeugd interesse in geluid. Zijn moeder was doof. Hij ontdekte als kind iets bijzonders. Als hij met duidelijke stem dicht tegen zijn moeders voorhoofd sprak, kon ze hem verstaan. Dat kwam door de trilling van de lucht. Die trilling zou later ook een grote rol bij zijn telefoon spelen. Voor Bell zijn eigen telefoonmaatschappij had, was hij leraar op een dovenschool. 1876

11 Hoe werkte zo n oude telefoon? 1.Het oorgedeelte bevatte een draadspoel, een magneet en een trilplaat met daartussen koolstofkorrels. De trilplaat ging trillen door een elektrische stroom. Deze stroom kwam vanuit de spreker aan de andere kant (zie het mondstuk). De trillingen werden door de trilplaat omgezet in geluid van de stem. 5. Het toetsenbord is het deel dat voor de verbinding zorgt. Je wordt vanzelf verbonden. Bij de eerste telefoons werd je verbonden met een centrale. Je kreeg een dame aan de lijn die je daarna doorverbond met het gevraagde nummer (6) Het mondstuk is de microfoon van de telefoon. Binnenin zat een elektromagneet met daarboven de trilplaat. In de trilplaat zaten korrels koolstof. Stemgeluid liet de lucht trillen. Door die lucht gingen ook de korrels trillen. Die trilling werd omgezet in een elektrische stroom. De ontvanger hoorde in zijn oorgedeelte de stem ook door trillende koolstofkorrels. (zie oorgedeelte) De dubbele spoel zorgt ervoor dat de spreker zijn eigen stem niet terughoort. Bij de eerste telefoons hoorde je jezelf altijd terug via het oorgedeelte De bel geeft aan dat er een inkomend gesprek is. Vroeger was dat echt een bel die rinkelde. Nu is het een speaker. 4. De haak is de plek waar de hoorn op rust. Neem je de hoorn van de haak dan kun je een verbinding maken. De verbinding wordt verbroken als de haak teruggelegd wordt

12 5. De auto Meerdere uitvindingen Ook bij de auto is er niet één echte uitvinder aan te wijzen. Veel uitvinders werkten op hetzelfde moment aan de uitvinding of ze verbeterden een idee. Automobiel Het woord auto is het korte woord voor automobiel. Auto betekent zelf en mobiel betekent bewegen. Dus een automobiel is een voertuig dat uit zichzelf beweegt. De Fransman Fransman Cugnot (spreek uit Kuukno) laat in 1769 voor het eerst een voertuig zelf bewegen met een stoommachine als motor. Elke tien minuten moest de machine stoppen om weer genoeg stoom te krijgen. De snelheid van deze automobiel was 4 km per uur. Dat is de snelheid van een trage wandelaar. De elektrische auto Na de uitvinding van de elektriciteit en de batterij wordt er ook geprobeerd om een voertuig op stroom te laten bewegen. Rond 1832 lukt dat Robert Anderson uit Schotland. Men bouwt de motor gewoon in een paardenkoets en laat het paard op stal staan. Daarom lijken de eerste auto s sterk op ouderwetse paardenkoetsen. Een auto op stoom maakte heel veel herrie. Denk maar aan het geluid van een stoomlocomotief. Een auto op een batterij maakte geen geluid. Je had ook geen kolen, vuur en water nodig. Rond 1900 haalde een elektrische auto een snelheid van 22 km per uur. Als je ongeveer 28 km had gereden, was je batterij leeg en moest die weer opgeladen worden. Je kon dus maar korte afstanden rijden met een elektrische auto. Rond 1920 verdwijnt de elektrische auto langzaam. Auto s met een benzinemotor kunnen langere afstanden afleggen. Ook zijn deze auto s veel goedkoper in gebruik.

13 De verbrandingsmotor De Duitser Nikolaus Otto bouwde in 1876 een voertuig dat op gas kon bewegen. Hij bouwde de motor alleen niet in een koets. Hij gebruikte een fiets, maar je kon er natuurlijk alles op wielen mee laten bewegen. In plaats van gas, kon je ook benzine gebruiken. Binnenin de machine zorgde een vonk en de benzine voor een kleine ontploffing. Door die ontploffing werd een stang omhoog geduwd. Die bewegende stang kon je gebruiken om een wiel te laten draaien. En een draaiend wiel laat een voertuig weer bewegen. Als je goed naar een draaiende motor van een auto of motorfiets luistert, hoor je eigenlijk niets anders dan allemaal kleine ontploffingen achter elkaar. Hiernaast zie je hoe de verbrandingsmotor werkt Brandstof (benzine, gas) komt samen met lucht in een afgesloten ruimte. 2. De brandstof en lucht wordt samengeperst. 3. Een vonk laat de brandstof ontploffen. De stang wordt daardoor naar beneden gedrukt. 4. De stang beweegt omhoog en duwt overgebleven gas naar buiten. De stang zorgt voor de beweging

14 6. Filmpje Stoommachine Het Klokhuis De eerste spoorlijn Bekijk het filmpje

15

16

17 Bronnen Het wiel De stoommachine Elektriciteit Telefoon: De auto

18 Colofon en voorwaarden Copyright Age Cnossen 2015