여기 자연이 먼저 '발명한' 기계 장치가 있습니다.

Aug 31, 2023

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자연은 수백만 년의 진화를 통해 때로는 가장 발전된 인간 발명품보다 더 빛나는 복잡한 디자인과 메커니즘을 완성함으로써 그 자체가 마스터 엔지니어임을 입증했습니다. 생물학적 시스템의 효율성과 적응성은 거미줄의 복잡한 구조부터 새 비행의 공기역학에 이르기까지 많은 사례에서 분명하게 드러납니다.

이러한 자연의 경이로움은 자연계에서 발견되는 놀라운 특성과 특징을 모방하거나 적용하려는 엔지니어와 과학자에게 영감의 보물창고를 제공합니다. 실제로, 생체모방 연구는 수많은 혁신을 촉진하여 자연이 여전히 탁월한 공학적 탁월함의 원천임을 입증했습니다.

기술 및 엔지니어링 분야에서 동료보다 앞서 나가십시오 - Blueprint

가장 흥미로운 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

이리나 드로즈드/iStock

지렛대의 역사는 기원전 5000년경 석기 시대로 거슬러 올라갑니다. 당시 고대 인류는 간단한 나무 도구를 사용하여 무거운 물체를 들어올리고 움직였습니다. 지렛대에 대한 초기 기록은 고대 메소포타미아와 이집트에서 발견되는데, 그곳에서 지렛대는 수로를 들어올리고 피라미드와 같은 거대한 구조물을 건설하는 데 사용되었습니다. 그리스 수학자 아르키메데스는 기원전 260년경에 지렛대의 원리를 공식적으로 설명하면서 힘을 증폭시키는 지렛대의 능력을 강조했습니다. 그 이후로 레버는 도구 및 기계부터 일상 용품에 이르기까지 다양한 인간 기술 및 엔지니어링 응용 분야에서 필수적이었습니다.

그러나 자연은 우리보다 오래 전에 모든 것을 얻었습니다. 오늘날 많은 것들이 있지만 한 가지 예는 핀치새와 큰부리새와 같은 일부 새의 부리로, 먹이를 잡고 조작하는 데 도움이 되는 지렛대처럼 작동합니다. 인간을 포함한 동물의 팔다리와 턱도 움직임과 힘 적용을 위한 지렛대 역할을 합니다.

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도르래의 역사는 기원전 1500년경의 고대 문명으로 거슬러 올라가며, 초기 사례는 메소포타미아와 이집트에서 발견됩니다. 그리스 수학자 아르키메데스는 기원전 3세기에 도르래 시스템을 더욱 발전시켜 힘을 배가시키고 더 무거운 하중을 들어올릴 수 있는 복합 도르래를 만들었습니다. 시간이 지남에 따라 도르래는 건설 크레인부터 엘리베이터까지 다양한 기계 및 기술에 통합되어 산업을 혁신하고 복잡한 운송, 농업 및 제조 작업을 단순화합니다.

그러나 다시 한 번 자연이 우리를 훨씬 앞섰습니다. 일부 거미는 실크로 만든 도르래 같은 시스템을 사용하여 먹이를 끌어 올려 도마뱀이나 심지어 작은 포유류와 같은 대형 먹이를 잡아냅니다. 그러나 절망하지 마십시오. 인간도 도르래가 무엇인지 깨닫기 전에 도르래를 사용했습니다. 인체는 또한 도르래처럼 작동하여 움직임을 가능하게 하는 힘줄과 근육 시스템을 사용합니다. 예를 들어, 무릎은 다리를 펴는 단순한 도르래 역할을 합니다.

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기어의 역사는 고대 문명까지 거슬러 올라갈 수 있으며, 초기 사례는 기원전 300년경 중국과 헬레니즘 세계로 거슬러 올라갑니다. 기어는 처음에는 양수기나 시계와 같은 간단한 기계 장치에 사용되었습니다. 기원전 2세기 고대 그리스의 천문학 장치인 안티키테라 메커니즘은 복잡한 기어 시스템의 초기 사례입니다. 기어는 산업 혁명 동안 두각을 나타내며 기계, 운송 및 제조 부품에 필수적인 요소가 되었습니다. 오늘날 기어는 자동차, 로봇 공학부터 재생 에너지 시스템에 이르기까지 다양한 산업과 기술에서 중요한 역할을 합니다.

멸구벌레의 일종인 Issus coleoptratus는 뒷다리에 한 쌍의 연동 기어가 있어 점프할 때 움직임을 동기화하여 놀라운 속도로 점프할 수 있습니다. 우리가 본 적이 있는 독창적인 전략입니다.

파올라 지아노니(Paola Giannoni)/iStock

스프링의 역사는 고대 문명으로 거슬러 올라가며, 그곳에서는 도어 잠금 장치나 투석기와 같은 간단한 기계 장치에 스프링이 사용되었습니다. 그리스인과 로마인은 다양한 목적으로 청동이나 철로 만든 스프링을 사용했습니다. 15세기에는 스프링 구동 시계가 개발되어 시간 측정에 혁명을 일으켰습니다. 산업 혁명의 도래와 함께 스프링은 기계, 운송 및 제조에 필수적인 구성 요소가 되었습니다. 19세기 후반에는 강철 코일 스프링이 도입되어 차량 서스펜션 시스템의 성능이 향상되었습니다. 오늘날 스프링은 일상용품부터 고급 항공우주 및 자동차 기술에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.