العلوم الهندسية بين الماضى والحاضر والمستقبل

"أولا:- هندسة الكهرباء ومدى تطورها منذ ظهورها وحتى الآن"
يدور الكلام حول اكتشاف الكهرباء فى ثلاثة محاور/
• المحور الأول:- أنة يعود الفضل لليونانيون القدماء فهم اللذين اكتشفوا الكهرباء الإستاتيكية حينما كانو يدلكون
القماش بالكهرمان وعندئذ تبدأ الكهرباء الساكنة فى التواجد ودليل تواجدها على القماش نتيجة لعملية التدليك بالكهرمان وجدوا أن الخفيف من الأشياء مثل قصاصات الورق الموجود وقتها أو أى مادة خفيفة كانت تتعلق بها بشكل انجذابى.
• المحور الثانى:- يعود الفضل أيضا الى اكتشاف البرق فهو من الأشياء أو الظواهر الطبيعية التى جعل الناس قديما يعرفون ماهية الكهرباء ولكن الحقيقة تذكر فبنيامين فرانكلين هو الذى اثبت أن البرق والكهرباء شىء واحد وكان ذلك منذ عام 1752م وهذا يشبة مافعلة العالم الإيطالى ( اليساندرو فولتا ) .
• المحورالثالث:- الذى اخترعة العالم ( فولتا ) وهو الذى أخذ يبحث فى الكهرباء والشحنات ووجد أن أى معدنين يتلامسان من وسط آخر جيد التوصيل يتم عندئذ توليد تيار كهربى وأرسى أول مبدأ للبطاريات.
ثم بعد ذلك يعتقد أن التاريخ الحقيقى للكهرباء يرتبط باختراع المصباح الكهربائى ( لتوماس أديسون ) عام 1879م
فلم يأتى هذا المصباح بالضوء لينير للناس حياتهم وأنما جلب معة ثورة غيرت وجة الحياة على سطح الأرض فقد فتح الأنظار ولفت الإنتباة تجاة الطاقة الكهربية من أجل تغير الحياة والتحويل الحضارى بشكل عام .
_ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
وبذلك تطورت رحلة الإضاءة منذ عشرات الألاف من السنين حتى عام 1784م عندما اخترع السويسرى ( ايمية ارغاند ) وكان كيميائيا اخترع مصباح يعتمد على أشعال الهواء لفتيلة أنبوبية عليها مدخنة , وعام 1799م
ظهر مصباح فى باريس يعمل بحرق الغاز, وتلا ذلك مصباح بالقوس الكهربائى فى باريس أيضا وكان عام 1842م
إلى أن جاء (اديسون) وصنع مصباحه الكهربائى الذى أضاء للعالم ليلهم ووضع النقاش والبحث حول الطاقه الكهربائية . ومنذ ذلك التاريخ و العلماء يجرون تجاربهم على الكهرباء للوصول بها إلى إستخدامات متنوعة غيرت شكل الحياة كلها فوق سطح الكوكب الأرضى .
قد ظهرت أول محطة كهرباء فى بريطانيا عام 1882م , وتم إستخدام هذه المحطة لإنارة الشوارع والمنازل القريبة منها وبدأت رحلة بناء محطات الكهرباء لإنارة البيوت والمؤسسات وزحف إستخدامها نحو المصانع والشركات
وبدأت تخرج إلى الدنيا مصطلح هندسة الكهرباء ,وتطلق على كل مجال من المجالات تهتم بالطاقة الكهربية وبكل مايندرج تحت علم الإلكترونيات , فالكهرباء هى (سيل من الإلكترونات المتحركة), وينضم إليها الكهرومغناطيسية
وقد صارت الهندسة الكهربية تتشعب إلى هندسة الجهد العالى ((high voltage وهندسة المحركات, وهناك تيار منخفض(low current) يتدرج تحتة هندسة الإتصالات وما يتشعب منها إالى جانب هندسة القياسات والتحكم .
وبعد جهد كبير من علماء هذا المجال إلى أن جاء ماكسويل بمعادلاتة الرائعة التى خدمت علم الكهرباء والمغناطيسية
ودفعتها للأمام بشكل غير مسبوق وحتى ظهر (جراهام بيل) واكتشف الهاتف المحمول عام 1867م, وتواجد معة اختراع الدينامو الذى أدى إلى ظهور أول مولد كهربى عام1866م, ثم ظهر مصباح أديسون عام 1876 تقريبا.
وبعد هذة الأعمال المتتالية كان لابد من وضع ولملمة كل ذلك العلم الوافر فى هذا المجال فى جامعة خاصة به وكان حينئذ أسس العالم (إبراسموس كيتلر عام1883م قسما للهندسة الكهربية (تخصيصا) (فى جامعة دار مشتات التقنية)
بألمانيا والدراسة بها كانت أربع سنوات. ولن أنس أن أذكر أن العالم (هيرتز) إعتبرة الكثيرون من أنة مؤسس علم النقل الاسلكى ومؤسس هندسة الإتصالات. ويرجع ذلك إلى أنة برهن علميا على صحة معادلات ماكسويل وذلك بالتدليل على وجود الكهرومغناطيسية كموجات. ومع ذلك دلل العالم (أورستد) أن هناك تأثير مغناطيسى للتيار الكهربى وهذا مما جعل البوصلة تتحرك وأكد ذلك العالم (أمبير) وأكد أيضا أن التيار الكهربى حين يمر فى ملف يولد مجالا مغناطيسيا سينتج نتيجة عن التيار المار فى الملف وأيضا استنبط (جوزيف هنرى) وهو يجرى تجاربة على الكهرومغناطيسة أن هناك محاثة كهربية تنشاء عن ذلك وكان مع هذا العالم فى نفس العام العالم (أوم) الذى اكتشف قانون كان بمثابة هائلة فى نقل الكهربية إلى أسس فى علم كامل وهو علم الهندسة الكهربية لأن القانون يربط ثلاث أشياء مهمة من أهم الأشياء وهم (فرق الجهد – شدة التيار - والمقاومة) (V=IR) وصارت أوم هى وحدة قياس المقاومة وأخذ يبحث العلماء وبدأو بربط القوانين ببعضها البعض من أجل اكتشاف حل سهل ومبسط لأجل حل مشكلات الدوائر الكهربية فظهر بعد ذلك العالم (كيرشوف) حين استنتج قوانين محددة لحل الدوائر الكهربية أولإيجاد التيارات والجهود عند كل نقطة وسمي القانون باسمة (قانون كيرشوف) ونتيجة لهذة القوانين التى بأت فى حل مشاكل الدوائر الكهربية وظهور وقتها المحولات وبدئها العالم (فاراداى) بأول محول كهربائى يعتمد على التيار المستمر وبعد ذلك أتى العالم (نيقولا تسلا) وأبتكر محركة ذات التيار المتردد ثم ظهر المحرك التزامنى على يد (جاليليوفيرارس) ولم تتوقف الصناعة والإبتكارات وتضاعفت المحولات والمحركات الكهربية إلى مانراة اليوم.

• "ثانيا:- المفاعلات النووية وكيفية دفن النفايات"
قبل أن أبدا فى الكلام عن المفاعلات النووية لابد من ذكر الهدف منها فى هذا المجال أقصد مجال الكهرباء
وبالتالى نجد أنها بعد التقدم العلمى الحديث أننا يمكننا الإستفادة من الإنشطارات النووية فى انتاج طاقة كهربية وذلك يكون أفضل بكثير من انتاج الطاقة من الغاز الطبيعى لأنة معرض للإنتهاء فى أى وقت ممكن فكان لابد من أخذ الإحتياطات لعدم توقف الحياة حيث أن هذةالعصور كل شىء بها يعتمد على الكهرباء ولا يمكن الإستغناء غنها ومن أهم مأخذتة الحكومة المصرية من قرارات حاسمة وجيدة قرارات عامى 2006م, 2007م. وكانت بداية استخدام الطاقة النووية فى النوع السلمى أقصد فى استخدام انتاج الكهرباء كان فى الإتحاد السوفيتى عام 1954م, حيث بدأ تشغيل أول محطة للكهرباء من الطاقة الذرية وكان مقرها مدينة (أوينيك) وكانت قدرة هذة المحطة تقدر بخمسة ميجا وات وكانت هذة هى الإنطلاقة الأولى لإستفادة من الطاقة الكامنة وتحويلها إلى طاقة كهربية تضىء حياة الناس وتلبى احتياجاتهم . وبعد مضى عامين فقط من تشغيل أول محطة نووية كهربية سلمية تظهر محطة سلمية أخرى لتوليد الكهرباء فى برطانيا العظمى وبدأت باقى الدل تحدو هذا الحدو وتنهج هذا النهج مثل (فرنسا-أمريكا-ألمانيا-النمسا-اليابان....ألخ) وذلك لتفعيل محطات الطاقة النووية من أجل الإستخدام السلمى وبذلك يمكن أن نقسم المفاعلات الذرية المستخدمة فى توليد الكهرباء إلى أربعة أنواع رئيسية:-
1-مفاعل الماء المضغوط /
وذلك النوع من أحد أهم أنواع المفاعلات لتوليد الطاقة الكهربية وشكل وقودة من أكسيد اليورانيوم (UO2) ويتم إثراؤه باستخدام اليورانيوم 235 (U235) ومهدىء هذا النوع من المفاعلات هو (الماء) ويتم التبريد أيضا بالماء,وتغطى قضبانه (بسبيكة الزركونيوم) والتحكم بقضبان من (كربيد اليورون) ومادة وعاؤه صلبة.
2- مفاعل الماء المغلى /
ويسمى Boilling water reactor)) ولا يختلف فيما ذكرتة فى النوع الأول كثيرا وإنما هناك فنيات تجعل هناك بعض الإختلافات الفنية.
3- مفاعلات حرارية ذات التبريد الغازى /
وشكل وقودها من (كربيد اليورانيوم + كربيد ثوريوم) وتستخدم أيضا اليورانيوم 235 (U235) وتتم عملية التهدئة بالجرانيت والتبريد يختلف فهو بالهيليوم وليس بالماء ويستخدم الجرافيت وكربيد اليورون من أجل تغطية قضبان التحكم وصناعة قوامها بالترتيب , ويتم أعداد خرسانة مجهزة لوعاء المفاعل.
4-مفاعلات توالد سريع بتبريد معدن منصهر/
وشكل وقود هذة النوعية من المفاعلات من (أكسيد بولوبيوم+أكسيد يورانيوم) ويتم إتراؤها بالبولونيوم وتبرد بصوديوم سائل وقضبانها للتحكم من كربيد اليورن وتغطى بحديد صلب ووعائها من مادة صلبة.
وعلى الرغم من قدرة المحطات الهائلة (النووية السلمية)ومن توفير الكهرباء بصفة دائمة إلا أننا نواجة مشكلة أخرى وهى حوادث هذة الطاقة النووية فهى دائما فى غاية الخطورة على الرغم من أمنها البيئى إلا أنها إذا تسرب منها شعاع فإنة يكون ضارا على الكائنات الحية على سطح الأرض ولكن بعد التقدم العلمى الحديث بدأت تقل هذة المخاطر
ولكن مازالت مشكلة أخرى وهى مشكلة دفن النفايات المشعة ولعل المافيا هى التى تسطيع دفن هذة النفايات بحيلها اللعينة وأساليبها المبتكرة. ولكن لوتسربت هذة النفايات تؤثر بإشعاعها على الحيوانات والنبات وبالتالى الإنسان.
*وتتم عملية دفن النفايات بعدة طرق:-
1- دفن فى قاع البحر.
2- تحويل النفايات إلى مركبات أخرى عمرها قصير.
3- الدفن فى جليد القطب الجنوبى .
4- الدفن فى مستودع بباطن الأرض بعمق محدد.
5- تخزين فى منشآت خاصة لمدة طويلة .
6- الدفن فى الفضاء خارج نطاق الجاذبية الأرضية.
7- فصل اليورانيوم أوالبلوتونيوم بالمعالجة الكيميائية من المادة المشعة.
ولا أنس أن أذكر أن هناك إتفاقية بين (مصر والسعودية) فى انتاج محطة نووية سلمية وكان القرارعام2006م-2007م وكان قرار حاسما وبذلك بدات الدول تتناول هذا المشروع بشكل كبير لما بة من فوائد كثيرة وبدأ العلماء فى التفرغ لهذا الموضوع وهذا التوسع التكنولوجى والتقدم العلمى .




ثالثا/ هندسة المساحة حول تاريخ تطور مجالاتها
• أولا/ معنى المساحة:- إنها فن قياس تلك المسافات الكائنة بين النقط أفقية كانت أو رأسية, بل وقياس الزوايا بين الخطوط والنقط , سواء كانت رأسيةة أو أفقية, ومعرفةة إتجاة كل خط من الخطوط أى أن العمليات المساحية تكمن فى مفهوم تحديد مواضع النقط بشكل نسبى بحيث تكون تلك النقط عن مقربة من سطح الأرض
ثانيا/فائدة المساحة:-
1- جزء أساسى من مفاهيم المهندس, المدنى والمعمارى... بل ولكل دارسى الهندسة خصوصا ولكل العاملين بالمجالات غير الهندسية ولكنها متعلقة بالمساحة عموما.
2- أن المساحة قيمة عظمى فى معظم المشروعات الكبرى والصغرى, فشق الترع والأنهار وتقسيم الأراضى وبناء السدود والقناطر والكبارى والمنشآت عموما والطرق الأسفلتية وطرق القطارات وغيرها ......الخ.
ولذلك لايمكن إقامة أى مشروع من المشروعات العديدة التى لاحصر لها إلا بمعرفة علم المساحة وذلك يتطلب (أقصد علم المساحة) معرفة الزوايا والمسافات والإتجاهات والأحجام وأشكال كونتور الأسطح بل وكيفية نقل الواقع المساحى على الخرائط الجغرافية وتكون ممثلة للواقع بالتمام والكمال.
مختصر عن تاريخ المساحة:-
• ذكر (هيرودت) أن علم المساحة كعلم نافع ذات قواعد محددة قد بدا فى (مصر) ايم الملك (سيزوستريس) أى منذ (1500ق.م.) .... واهم مايذكرة العلماء المتخصصون فى هندسة المساحة أن السبب أيامة يكمن فى تقسيم الأراضى إلى مساحات محددة لتحديد رسوم الضرائب عليها وتحصيلها من المصرى القديم بشكل عادل يتناسب مع مساحة رقعة الأرض التى يمتلكها, وفاض النيل كعادتة فى الماضى فتاهت العلامات الدالة على حدود الأراضى, فأمر الملك الرجال المساحيين المتخصصين أيامة وكانو يسمونهم باسم (شادى الجبل)وذلك لإعادة وضع الحدود ومن هنا تم وضع علم المساحة والمقاييس وتم خلق قواعد لها.
• وقداستخدم فراعنة مصر علم المساحة فى بناء الأهرامات وأولها هرم خوفو وكان من الإبداعت الجميلة فى هذا الوقت إلى الآن وأيضا الإبداع الدقيق فى (غرفة قديس الأقداس بأبى سمبل)والإبداع بها اكثر دخول شعاع الشمس إليها كل سنة فى يوم (21/2),(22/10)بمنتهى الدقة .
• وفى عصر سيزوستريس أيضا تم استخدام المساحة فى وصل البحر الأحمر بنهر النيل بقناة وسميت بإسمة وبقيت إلى الآن وإسمها (ترعة الإسماعيلية).
• اسطاع (أريسطو سيثنيس) الذى تمكن من حساب محيط الأرض أن يرسم خريطة العالم وقتها وبشكل دقيق واستطاع أن يبين خطوط الطول والعرض التى تكون موجودة وحتى الآن ولذلك يعد هذا الرجل (أبو المساحة الجيوديسية) التى نمت وترعرعت أيام نيوتن منذ القرن 17.
• واستطاع ابن الإسكندرية الإغريقى الأصل (أقلاديوس بطليموس) أن يرسم خريطة للعالم واستخدم فيها غلم الرياضيات وحساب المثلثات فى تطوير المساحة وعلومها وهو أيضا أول من قسم الدائرة إلى (360)درجة.
• وكانت البداية الجدة التى كانت فى (120 ق.م.) حيث قام (هيرون)اليونابى بوضع القواعد التى غارت ومازالت حتى الآن وهو يسمونة أبو المساحة.
• وفى مصر ايضا نشأت المساحة فى عهد (محمد على) مؤسس مص الحديثة وكان رجلة الماهر فى هذا الشان هو (ماسى) الذى جال قرى مصر ومسحها واحدة تلو الأخرى بفنون المساحة ثم اتى بعد ذلك (سعيد باشا) ليكمل المشوار , فقام (محمود الفلكى) بإنشاء مصلحة المساحة.
• وبذلك بدأت المساحة فى التطور وحتى عصرنا الحالى حيث ظهرت الأقمار الصناعية والحواسيب وشبكات الإتصالات وبذلك ظهر نوع جديد من المساحة اسمة المساحة التكنولوجية.
*والمساحة هى مقسمة إلى ستة فروع:-
1- المساحة الجيوديسية: - وهى متخصصة فى رسم الخرائط بأبعادها الحقيقة التى تطابق الواقع وأخذ فى الإعتبار مقاييس الرسم والحفاظعلى كروية الأرض.
2- المساحة الجيوديسية العالية:- وهى المنوط بها مسح أجزاءكبيرة جدا من سطح الأرض مع الأخذ فى الإعتبارالشكل الكروى بل وطبيغة الأرض , واختلافات التوزيع الخاص بالكتلة داخل قشرة الأرض نفسها.
3- المساحة المستوية:- هى التى تعتنى بعمل الخرائط على اعتبار استواء الأرض. أى يتم اهمال الشكل الكروى الحقيقى للأرض... والمساحات المحددة لهذا النوع لتلاشى الخطأ هو (250 كيلو متر مربع).... وتفترض هذة المساحة أن أى خط بين نقطتين على سطح الأرض المراد مسحها هو خط مستقيم لا اعوجاج فية.
4- المساحة الطبوغرافية:- وتهتم الماسحة الطبوغرافية برسم خرائط المحافظات والمناطق الأكثر اتساعا من النوع السابق ولكناها تأخذ فى اعتبارها التكوين الطبيعى للمحافظة أو المديرية من حيث الأنهار والجبال والوديان..الخ
5- المساحة التفصيلية التفريدية:- والمراد بهذا النوع رسم الخرائط الغائرة التفاصيل لما هو موجود من تفاصيل بالخرائط الطوبوغرافية وتمتلك مقياسا كبيرا للرسم لكى تظهر التفاصيل بدقة والحدود سواء للمنازل أوللأراضى وذلك من خلال دقة عالية للتفاصيل.
6- المساحة التكنولوجية:- وهذا النوع وليد من التقنية وهى أيضا وليدة التطور التكنولوجى فى مجال الإلكترونيات والحاسبات والإتصالات والأقمار الإصطناعية ونظم التحكم عن بعد وتنقسم إلـــــــى:-
أ- المساحة التصويرية الجوية.
ب- شبكات مثلثات الأقمار الإصطناعية.
جـ-مساحة الأنفاق.
د- المساحة الهيدروغرافية.
هـ-مساحة المناجم.
أجهزة القياس المستخدمة فى علوم المساحة
منذ قديم الزمان كانت تستخدم أجهزة قياس فى المساحة ولكنها تطورت مع مرور الزمن وزاد التطور بشكل عالى جدا مع الإزدهار التقنى عالى المستوى الذى يتمتع به العالم منذ نهايات القرن العشرين وعلى كل حال فهناك أجهزة تسمى أجهزة القياس الطولية لتحديد المسافة بين نقطتين بشكل بدائى هو (استخدام شريط مدرج), وتطورت هذة الطرق الطولية عندما اكتشفت الكهرومغناطيسة وظهرت أجهزة قياس مسافات باستخدام تلك الموجات الكهرومغناطيسية أما أجهزة القياس الخاصة بالزوايا فقد الإعتماد على فكرة البوصلة وذلكببناء جهاز يسمى البوصلة الكهرومغناطيسية واستخدمت البوصلة أيضا فى عصور مختلفة .
أما أجهزة القياس الحديثة :- اثنان /
1-التيودوليت وهو جهاز فى غاية الدقة والقياس ويستخدم فى قياس الأشياء التى تحتاج دقة عالية القياس وهو يعمل أيضا لتحديد الإتجاهات أفقية أو رأسية وقد استخدمة مهندس يسمو(روى) لكى يقوم بعمل اتصالى أوربط بين شبكة مثلثات انجلترا بشبكة مثلثات فرنسا. وللتيودوليت نوعين مهمين:-
أ-التيودوليت ذوالورنية
ب-التيودوليت الحديث.
2- وحدة رصد متكاملة:- ويمكنها رصد البعد الثالث (التضاريس أو الإرتفاعات فى التربة أو على سطح الأرض)...
وذلك بالميزان الهندسى أو من خلال عملية هندسية شهيرة يسمونها(الميزانية الهندسية).
وقد بعد التطور التقنى العالى أساليب جديدة تعتمد على الأقمار الإصطناعية.
المهام التى يمكن ان يؤديها نظم امعلومات الجغرافية
1- دراسة كل المساحات صغيرة او كبيرة بشتى معالمها الجغرافية.
2- فى مجال النقل والمواصلات لتحديد أفضل طريق يسلكه سائق سيارة داخل مدينة فى أى وقت من الأوقات.
3- وفى الكهرباء لمعرفة مواقع التحويل وأنسب الطرق لتوصيل الكهرباء إلى القرى والنجوع والكفور والمدن.
4- استخدامها فى تحديد حدود ملكية العقارات والأراضى.
5- تحليل مستو السكان بمدينة معينة لخدمتهم اجتماعيا من خلال البحث عن أنسب الطرق للخدمات الصحية والتعليمية .
6- تدعم أيضا المجال التجارى وكيفية فتح اسواق جديدة.


خامسا/ هندسة الصناعة
تعرف هندسة الصناعة بأنها (القادرة على تطوير آليات مندمجة للوصول السريع إلى منتج عالى الجودة أو صناعة عالية الجودة مع القدرة على الإستفادة العالية من الآلات والمعدات والأدوات والبشر لخلق تلك المنتجات عاليةالجودة
.... وهى فى ذات الوقت تستخدم الرياضيات والعلوم الإجتماعية وكل مايستجد من التقنية.... إنها القادرة على تحقيق اهداف الإدارة بأقل تكلفة وباعلى جودة من أجل الإستحواذ على رضا الزبون او العميل).
أهم خطوات تاريخ الهندسة الصناعية مايلى:-
1- (فريدريك وينسلو تايلور)

أشكرك على هذا التلخيص الجميل وأتمنى لك المزيد