علم الهندسة و مجالاته

تطبيق المعرفة العلمية في حياتنا اليومية لتحسينها وتعزيزها من خلال صنع وبناء وتطوير الأدوات اللازمة

الهندسة علم يستخدم المبادئ العلمية وتطبيقاتها لتصميم وتنفيذ المرافق والهياكل والآلات والاختراعات والأدوات والأنظمة والعمليات والعناصر الأخرى المطلوبة لتحقيق أهداف محددة. وهي أيضًا أفضل طريقة لاستخدام الموارد الطبيعية للناس الخدمات. بمعنى آخر ، هو فن تطبيق المبادئ العلمية وتجربة الحياة في حياتنا لتحسين الأشياء التي نستخدمها أو المرافق التي نعيش فيها.  تشمل الهندسة العديد من المجالات الهندسية ، يركز كل منها على الرياضيات التطبيقية والعلوم التطبيقية.

انسايت كاشف الفضاء مع الألواح الشمسية

توربينات لتوليد طاقة الرياح.

كان مفهوم الهندسة موجودًا منذ العصور القديمة ، عندما صنع الإنسان اختراعات أساسية مثل البكرات والرافعات والعجلات. كلمة مهندس في اللغة الإنجليزية هي نفسها الجذر العبقري في اللغة الإنجليزية والإبداع ، وتعني “مبتكر” أو “عبقري”. لذلك فإن المهندسين مسئولون عن إيجاد حلول مبتكرة لمشاكل الإنسان] وتعني الابتكار أو العبقرية ، وكلمة هندسة مستعارة في بعض الموضوعات الاجتماعية.

 

تاريخ

 

وُجدت الهندسة المعممة والتفكير الهندسي في المجتمع البدائي منذ عصور ما قبل التاريخ. إنه علم قديم قدم الإنسان. في ذلك الوقت ، اخترع البشر ابتكارات مثل الأوتاد والرافعات والعجلات والبكرات والأقواس والسهام. مع الحضارات القديمة مثل اليونان خضعت الحضارة ، وحضارة بلاد ما بين النهرين ، والحضارة المصرية القديمة ، والحضارة الهندية ، والحضارة الصينية وغيرها من الحضارات لتغييرات في الأساليب العلمية والهندسية. وهي طريقة عملية وطريقة هندسية يمكن للبشر استكشافها للمساعدة في بناء المباني وصنع الآلات باستخدام الموارد الطبيعية. وطرق قياس الزوايا وحساب المساحات وإيجاد الأشكال الهندسية. تم تطوير هذه القواعد باستمرار في نهر التاريخ الطويل ، وتناقلتها البشرية ، وأصبحت قواعد عامة.

التاريخ القديم

قدمت القناة التي بناها الرومان القدماء إمدادات ثابتة من المياه العذبة النظيفة لمدن الإمبراطورية.

شهدت أهرامات مصر القديمة ، والأبراج المذهبة لبلاد ما بين النهرين ، والأكروبوليس والبارثينون في اليونان القديمة ، وقناة روما ، وطريق أبيا وكولوسيوم الإمبراطورية الرومانية ، ومعبد بيروفودايا وتيوتيهواكان ، من بين أمور أخرى. براعة ومهارات المهندسين القدماء. الآثار الأخرى التي لم تعد موجودة ، مثل حدائق بابل المعلقة ومنارة الإسكندرية ، هي أيضًا منجزات هندسية مهمة في العصور القديمة وتعتبر واحدة من عجائب الدنيا السبع في العالم القديم.

العصور الوسطى والعصر الذهبي للإسلام

العصر الذهبي الإسلامي في العصور الوسطى

ظهرت العديد من الابتكارات في الآلات والهندسة في العصور الوسطى والعصر الذهبي الإسلامي ، خاصة بسبب انهيار الإمبراطورية الرومانية الغربية وتراجع الذكاء في أوروبا الغربية. من بين آلات البناء والابتكارات التي ظهرت في العالم الإسلامي في العصر الذهبي للإسلام ، كانت مضخة الرياح التي ظهرت لأول مرة في القرن التاسع الميلادي إحداها.

 

مجالات هندسية

الهندسة مجال واسع ، مقسم إلى عدة مجالات رئيسية وأساسية ، بما في ذلك بعض المجالات المشتقة والمتداخلة بين المجالات الرئيسية. المجالات الهندسية الرئيسية هي الهندسة المدنية ، والهندسة الكهربائية ، والهندسة الكيميائية ، والهندسة الميكانيكية ، والعديد من المجالات المتداخلة أو المشتقة تنتمي إلى المجالات الرئيسية.

 

هندسة مدنية

تتضمن الهندسة المدنية تصميم وتحليل وبناء وتشييد مختلف المرافق والبنية التحتية. وهي مسؤولة عن بناء الطرق والجسور والسدود والأنفاق وأنظمة الري والزراعة والمطارات والموانئ والسكك الحديدية والمباني وإمدادات المياه وأنظمة معالجة مياه الصرف الصحي ، وغيرها من المرافق التي تعزز الحضارة الإنسانية وتحسن معيشة الناس.

 

الهندسة الكهربائية

تشمل الهندسة الكهربائية الطاقة وإنتاج الطاقة والنقل الفعال والتوزيع ، وتشمل الطاقة المتجددة ، والاتصالات السلكية واللاسلكية ، والأنظمة السلكية واللاسلكية ، وشبكات البيانات ، والكهرومغناطيسية في نقل الموجات ، وطرق تصميم الهوائيات والألياف الضوئية. الإلكترونيات والتطبيقات الحديثة ، والمعالجة الرقمية ، تحليل ومعالجة الإشارات الرقمية ، والتحكم من المعدات والمحركات البسيطة إلى الروبوتات والمعدات المتطورة.

 

هندسة كيميائية

تتضمن الهندسة الكيميائية تصميم وتطوير العمليات الصناعية الكيميائية أو التحويلية ، وتصميم وبناء وإدارة المصانع مع التفاعلات الكيميائية كعملية أساسية ، وتصميم المعدات المطلوبة لهذه العمليات ، مثل المفاعلات والمبادلات الحرارية وأعمدة التقطير . تنتمي عملية نقل المادة والحرارة والكتلة بالإضافة إلى التفاعل وعملية الفصل متعدد المراحل إلى هذا المجال. من ناحية أخرى ، ترتبط الهندسة الكيميائية بالتحكم في البيئة ، وتلوث الهواء والماء ، ومعالجة الغاز الطبيعي ، وتحلية مياه البحر ، والتكنولوجيا الحيوية ، والمستحضرات الصيدلانية. كما أنها ملتزمة بنمذجة ومحاكاة العمليات الصناعية باستخدام المبادئ الفيزيائية والكيميائية والرياضية. .

 

هندسة ميكانيكا

تتضمن الهندسة الميكانيكية تصميم وتطوير وتصنيع واختبار وتشغيل وصيانة معظم المنتجات والأنظمة التي نحتاجها في حياتنا اليومية. ويشمل مجال إنتاج الطاقة والطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة التدفئة والتبريد مثل التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وشبكة المياه وتصميم النظام الهيدروليكي ، ويهتم بتصميم وتصنيع الروبوتات والمركبات والبحرية ، مركبات الطيران والفضاء والعديد من المجالات الأخرى

 

طريقة الهندسة

في العمل ، يطبق المهندسون الفيزياء والرياضيات لإيجاد الحل الأبسط وتأثيره الاقتصادي. في مجال التصميم ، يحتاج المهندسون إلى علوم أخرى إلى جانب الفيزياء والرياضيات.

على سبيل المثال ، بعد التصميم والإنتاج ، يسأل المهندسون أنفسهم عن تكلفة المنتج ، وعامل الأمان ، واقتصاديات المنتج ، وما إلى ذلك. لا يعني ذلك أننا نستخدم التيتانيوم في كل شيء ، وهو أصعب وأفضل ، لأن هذه ضرورية علوم.

 

تحديد وحل المشكلة

عندما يواجه المهندس مشكلة ، يجب عليه التفكير بهدوء ، ثم استخدام الرياضيات والفيزياء ، ثم تجربة حياته في هذه المشكلة. يجب أن يكون لدى المهندسين التفكير الرياضي في التفكير والتنفيذ.

في حالة حل المشكلات الهندسية ، يجب اختيار الحل الأبسط والأسهل عندما يكون هناك حل. عند تصميم الأشياء ، قد يواجه المهندسون مشاكل أو نتائج لا يمكن تحقيقها رياضيًا أو نظريًا ، ويقومون ببناء النماذج والدخول في اختبارات العمل. إذا نجح النموذج ، يمكن للمهندس تكبير حجم الجسم المادي ، وهو ما يمكن معرفته في أبحاث الديناميكا الهوائية.

 

استخدام الكمبيوتر

قبل القرن العشرين ، تطلب العمل الهندسي وقتًا للمهندسين للدراسة والتلخيص والتجربة حتى يتمكن من اختراع الكمبيوتر.

هناك العديد من الأساليب والابتكارات التي يعتمد عليها المهندسون الآن ، لكن أجهزة الكمبيوتر هي الأداة الرئيسية التي لا يمكن التخلي عنها ، لأن البرمجيات يمكن أن تساعد جميع التخصصات والمجالات الهندسية.

باستخدام الكمبيوتر ، يمكن بناء نموذج مصغر وفوترته واختباره ونقله بنجاح إلى الأرض. على سبيل المثال ، في مجال الهندسة المعمارية والهندسة المدنية ، يمكن استخدام AutoCAD لرسم نموذج مصغر للعمل لإكماله. في مجال التصميم والآلات ، يمكن استخدام برنامج Solidworks لبناء النموذج ورسمه وتعيين الأبعاد اللازمة. ودراسة حركتها ، وكذلك الأشياء الأخرى التي يمكن استخدامها في صب المعادن ، والاتصالات ، والشبكات ، والتحكم عن بعد ، وغيرها من البرامج التي يمكن قراءتها في موقعها.

يمكن استخدام برامج مثل CNC في المصانع وورش الإنتاج لإنتاج منتجات دقيقة للغاية وخالية من العيوب ، ولكن بسبب السعر المرتفع ، فإنها تزداد سوءًا.

لا يمكن التأكيد على أن البرمجيات أدت إلى تطور هائل ، لأن البرمجيات أدت إلى إلغاء المهارات التي يجب أن يمتلكها المهندسون ، وأصبحت البرمجيات مهارات حاسوبية.

 

الدور الاجتماعي

الهندسة هي حرفة تتراوح من العمل في المشاريع والمؤسسات الكبيرة إلى العمل في مناطق صغيرة فردية.

قد يكون المكان الذي يمكن أن يعمل فيه المشروع شركة معمارية ، أو شركة ، أو وكالة اتصالات ، أو مصنع ، أو مجموعة من المستثمرين ، أو وكالة حكومية معتمدة.

تلعب الهندسة دورًا حيويًا في المجتمع ، حيث تعبر سلطة المباني والشركات والمنتجات عن طبيعة ومذاق وأساليب مهندسي الدولة. في بعض الأحيان يعرف الشخص ما إذا كانت ألمانية ، أو يابانية ، أو أمريكية ، وما إلى ذلك قبل معرفة طرازها. كما أن الأنماط المعمارية لمختلف البلدان لها أشكال مختلفة ، فعلى الرغم من أن ناطحات السحاب الحديثة هي نفسها في الغالب ، إلا أنه في الماضي يمكن تمييز العمارة الإسلامية عن المسيحية والهند واليونان.

لطبيعة التصميم الهندسي تأثير كبير على البيئة. في الماضي ، كانت المصانع تستخدم لتوليد النفايات والغازات التي تؤثر على البيئة والصحة. في الواقع ، تم اعتبار الثلاجات القديمة التي تستخدم الفريون في جميع أنحاء العالم مؤخرًا ضارة بجسم الإنسان. البيئة ، وكذلك التغيرات المناخية التي تحدث على الأرض ، هي نفسها نتيجة للهندسة والمهندسين.

 

المهندس وعمله

في جميع أنحاء العالم المتحضر ؛ يجب أن يتم تنفيذ الأعمال المهمة ، مثل تصميم المباني والجسور ومحطات الطاقة والمصانع ، من قبل مهندسين محترفين مرخصين وفريق من المهندسين.

درس المهندس في جامعات حكومية أو خاصة أو معاهد بحثية في العديد من دول العالم لمدة لا تقل عن خمس سنوات ، وبعد التخرج سيعمل لفترة زمنية تحت إشراف مهندسين خبراء يعملون في المجال حتى يكتسب خبرة . يجب أن يفهم الظروف الطبيعية وأنواع الموارد والمواد المستخدمة. الدول مختلفة ويجب أن تتبع المعايير والمواصفات المعتمدة من قبل الدولة ، مثل معايير المعادن أو التربة وما إلى ذلك.

 

العلوم والهندسة في مختلف المجالات

العلوم والهندسة

“يدرس العلماء العالم كما هو ، ويخلق المهندسون عالماً غير موجود”. اقتباس مشهور من المهندس ثيودور فون كرمان

هناك علاقة وثيقة بين العلوم النظرية والهندسة ، لأن قواعد وقوانين الهندسة تأتي من مختلف العلوم الطبيعية. يدرس كلا المجالين المواد وأنواعها ، والظواهر الطبيعية وأنواعها ، وطرق استخدامها والبحث ، وما إلى ذلك. كلا المجالين يستخدم ويطبق الرياضيات ومبادئها.

قد يحتاج المهندسون في البداية إلى قوانين أو نماذج طورها العلماء النظريون ، ولكن في التطبيقات العملية ، تكون المشكلة أكثر صعوبة ، لذا تتطلب نتائج الحلول والأساليب افتراضات غير معملية معروفة للمهندس. على سبيل المثال ، عند تطبيق فيزياء الاحتراق النظرية في الطبيعة ، تكون المواد مستحيلة وغير مجدية بسبب السلوكيات المختلفة للمواد المستخدمة ، اعتمادًا على نوعها وطريقة استخدامها. كما نعلم جميعًا ، يعتمد المحرك الكهربائي بشكل أساسي على قانون فاراداي ، وهو قانون نظري في حد ذاته ، وعند تطبيقه ، سيضع المهندسون افتراضات جديدة بناءً على خبرتهم. عندما يتشارك حقلين في وظيفة مهمة ، لا يمكن لأحدهما أن يعيش بدون الآخر.

قال بعض المهندسين ، بمن فيهم المهندس Yuan Chengfeng ، إن الهندسة مختلفة تمامًا عن العلم ، ويحاول العلماء فهم الطبيعة ، بينما يحاول المهندسون صنع أشياء ليست في الطبيعة. يؤكد المهندسون على الابتكار والاختراع. لتجسيد الاختراع ، يجب على المهندس تجسيد فكرته وتصميم شيء يمكن للناس استخدامه. يمكن أن يكون هذا الشيء نظامًا معقدًا ، أو جهازًا ، أو أداة ، أو مادة ، أو طريقة ، أو برنامجًا حسابيًا ، أو تجربة مبتكرة ، أو حلًا جديدًا لمشكلة ما ، أو تحسينًا لشيء موجود. نظرًا لأن التصميم يجب أن يكون حقيقيًا وعمليًا ، يجب تحديد هندسته وأبعاده وخصائصه. في الماضي ، وجد المهندسون الذين يعملون على تصميمات جديدة أنه ليس لديهم كل المعلومات اللازمة لاتخاذ قرارات التصميم. في معظم الأحيان ، تكون محدودة بسبب عدم كفاية المعرفة العلمية. لذلك ، تعلموا الرياضيات والفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والميكانيكا. في كثير من الأحيان ، يتعين عليهم إضافة ميزات إلى العلوم المتعلقة بمهنتهم. وهكذا ولد علم الهندسة.

على الرغم من أن الحلول الهندسية تستخدم المبادئ العلمية ، إلا أننا نجد أن طريقة استخدام المهندسين للمبادئ العلمية تختلف عن الأساليب الهندسية العلمية ، حيث يجب على المهندسين مراعاة السلامة والكفاءة والاقتصاد والموثوقية وقابلية البناء وسهولة التصنيع. بالإضافة إلى الاعتبارات البيئية والأخلاقية والهندسية والقانونية في جميع الأعمال

 

الهندسة الطبية والبيولوجية

 

على الرغم من أن دراسة جسم الإنسان لأغراض مختلفة ، فهي في بعض النواحي أرضية مشتركة مهمة بين الطب والهندسة. يهدف الطب إلى الحفاظ على الأعضاء البشرية وإصلاحها وتعزيزها وحتى استبدالها عند الضرورة من خلال استخدام التقنيات الهندسية ، وهنا يوجد ارتباط بين الطب والهندسة.

بمساعدة الهندسة ، يمكن للطب الحديث أن يحل محل أعضاء الجسم التالفة جزئيًا باستخدام أعضاء اصطناعية مثل غرسات الدماغ وأجهزة تنظيم ضربات القلب الاصطناعية.

اخترع أو طور المهندسون العديد من الابتكارات والأدوات الأساسية التي يستخدمها الأطباء ، بما في ذلك الأشعة السينية ، وأجهزة تنظيم ضربات القلب الاصطناعية ، وأجهزة تنظيم ضربات القلب ، وما إلى ذلك.

يدرس الطب خلايا وأنسجة ووظائف وأعضاء جسم الإنسان. جسم الإنسان له العديد من الوظائف والأعضاء ، والتي يمكن تشكيلها بالطرق الهندسية.

فيما يتعلق بالهندسة ، فهي تعتبر جسم الإنسان آلة بيولوجية تستحق الدراسة ، واستبدال علم الأحياء بالتكنولوجيا الهندسية ، وبذل كل ما في وسعها لمحاكاة العديد من وظائف جسم الإنسان.  يعتبر الأطباء أن الدماغ هو جهاز التحكم الرئيسي. جميع أعضاء الجسم ، لذلك تصورها المهندسون على أنها منشأة بها الكثير من الروافع والبكرات. الهياكل العظمية ، مثل الهياكل الهندسية المتعلقة بالرافعات. أدى هذا المنظور الهندسي إلى ظهور العديد من المجالات المتعلقة بالهندسة الأساسية ، مثل الذكاء الاصطناعي ، والشبكات العصبية ، والمنطق الضبابي ، والروبوتات. كما أدى إلى العديد من التطورات الرئيسية المبتكرة ، بما في ذلك القلوب الاصطناعية والرئتين الاصطناعية ، الأطراف الصناعية والأطراف الصناعية .. انتظر هناك العديد من القواسم المشتركة بين الهندسة والطب.

كلا المجالين يقدمان حلولاً لمشاكل الإنسان. لكن هذا يتطلب عادةً تقدمًا كبيرًا في فهم الظواهر بطريقة علمية إلى حد كبير ، لذا فإن الخبرة والمعرفة التجريبية جزء لا غنى عنه في كليهما.

 

التصميم والتطبيق والفنون التشكيلية والهندسة

 

يعد التطبيق والفن التشكيلي والتصميم مكونين عمليين للهندسة ، ويمكن رؤية العلاقة المتبادلة بين الهندسة والتطبيق والفن والتصميم التشكيلي في العديد من الأساليب مثل تصميم المنتجات والتصميم الصناعي والهندسة المعمارية والرسم الهندسي.

الرسم الهندسي والرسم الميكانيكي أو الرسم الآلي هي لغات تقنية وهندسية تمكّن المهندسين من التعبير عن الأفكار الهندسية ونقلها حول أي تصميم بطريقة يمكن للآخرين فهمها وتطويرها وتصنيعها. يجب أن يتوافق الرسم مع المعايير المتفق عليها من حيث الشكل والتسمية والمظهر والأبعاد. يهدف الرسم الهندسي إلى فهم واضح وواضح لجميع الخصائص الهندسية لكيان أو منتج.  الغرض الرئيسي من الرسومات الهندسية هو نقل المعلومات الأساسية التي تمكن المصنع من إنتاج المكون.

مهندس التصميم هو الشخص الذي يؤدي أو يشارك في عملية التصميم الهندسي في مختلف التخصصات الهندسية مثل الهندسة المدنية ، والآلات ، والهندسة المعمارية ، والكهرباء ، والإلكترونيات ، والكيمياء ، والفضاء ، والطاقة النووية ، والتخصصات الهندسية الأخرى. يطور المهندسون المفاهيم والتصاميم التفصيلية للتأكد من أن المنتج يعمل ويسلم ويفي بالغرض منه.

 

تعليم

يدرس الطلاب في الجامعة لمدة 4 أو 5 سنوات قبل التخرج. الهندسة لها مجالات عديدة ، لكن جميع طلاب الهندسة يتعلمون الرياضيات والفيزياء وبعض لغات البرمجة. في أربع أو خمس سنوات ، طبق الطلاب ما تعلموه في المختبر الخاص.  قبل التخرج ، يجب على الطلاب تقديم مشروع تخرج ، نتائج هذا المشروع لها تأثير كبير على النتائج الإجمالية التي حصل عليها في نهاية السنين الأربع أو الخمس.

 

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية