هندسة الميكانيكا (قدرة -انتاج-سيارات-تصنيع-ميكاترونكس-فضاء-طيران-بحرية)

27 февраля 2016 18:47

الهندسة الميكانيكية Mechanical Engineering علم يدرس الأنظمة الفيزيائية، ويطبق أسس القوانين الفيزيائية الأساسية لتحليلها. وإن أهم ما يميز علم الميكانيك اعتماده على الرياضيات (بدلاً من التقدير) وعلى التجربة (بدلاً من الملاحظة)، حيث أسس كيفية صياغة التنبؤات الكمية نظرياً، وكيفية اختبار هذه الصياغات الرياضية بأدوات قياس مصممة بعناية.
تم تحسين الميكانيك الكلاسيكي عبر النسبية الخاصة لملاءمة الأجسام التي تتحرك بسرعة كبيرة تقارب سرعة الضوء. وهو يستعمل لوصف حركة الأجسام الكبيرة من المقذوفات إلى الأجسام المرئية إضافة إلى الأجسام الفلكية وأيضاً يتنبأ بالعديد من الخاصيات الفيزيائية عندما يتعامل مع الغازات والسوائل والمواد الصلبة لذا يعد واحداً من أكبر الموضوعات في العلم والتقنية.
وقد نجم عن هذا العلم تطور عظيم في المجالات الصناعية والمعاشية للإنسانية كافة، أدى بدوره إلى تطور وسائل التعليم وأساليبه لخدمة الصناعة بفروعها المختلفة.
لمحة تاريخية
يعد علم الميكانيك من أول العلوم الفيزيائية، فقد عُرف منذ عهد اليونان وقد درس العرب علوم اليونانيين وطوروها. ومن العلماء المهندسين العرب كان بنو موسى الذين وثقوا أعمالهم في «كتاب الحيل» في القرن التاسع واعتمدوا في أعمالهم على المبادئ العلمية الآتية: (توازن الضغط وفيزياء سكون السوائل وحركة المرفق والميزان).
ومن أهم من جاء بعدهم الجزري الذي وُثِّقت أعماله في «كتاب الحيل الجامع» بين العلم والعمل النافع في صناعة الحيل في القرن الثاني عشر، وكان من أهم أعماله اختراع مضخة مكبسية.
ثم تلاهم تقي الدين الذي وُثِّقت أعماله في كتابه «الطرق السنية في الآلات الروحانية» في القرن السادس عشر ومن أهم أعماله آلات جر الأثقال وآلات رفع الماء. لكن الانطلاقة الحقيقية لعلم هندسة الميكانيك كانت في القرن السادس عشر حيث طورت الميكانيكا الكلاسيكية من قبل براه وكوبرنيكس (1473- 1543م) وهي أحد الحقول الرئيسية للدراسة في علم الميكانيك التي تهتم بحركة الأجسام والقوى التي تحركها. وقد صاغ يوهان كبلر (1571- 1630م) قوانين تشرح بدقة الثوابت التي تحكم حركة الكواكب في النظام الشمسي، وأدخل غاليو غاليلي (1564- 1642) مفهوم القصور الذاتي وبحث في الحركة النسبية واستخدام البندول في قياس الزمن.
ثم جاء عهد إسحق نيوتن (1643-1727) الذي أحدث ثورة في هذه العلم كانت تدعى بالميكانيكا النيوتونية، وتميزت أعماله بالطرق الرياضية التي اخترعها بنفسه بالاشتراك مع لايبتز وآخرين، كما تتضمن طرقاً عامة مثل ميكانيكا لاغرانج وميكانيكا هاميلتون.
بالرغم من أن الميكانيكا الكلاسيكية منسجمة مع النظريات «التقليدية» الأخرى مثل نظرية التحريك الكهربائي والتحريك الحراري التقليدي فإن بعض الصعوبات واجهت الميكانيكا التقليدية (الكلاسيكية) في أواخر القرن التاسع عشر عندما اندمجت مع التحريك الحراري الكلاسيكي.
بذلت محاولات عدة لحل هذه المشكلات أدت في النهاية إلى ظهور ميكانيك الكم، وهو الحقل الآخر من الميكانيك الذي تم تطويره في القرن الماضي، عندما بدأت الاكتشافات الحاسمة بالطريقة نفسها من قبل ماكس بلانك (1852-1947) وبور، ثم ألبرت أينشتاين (1879- 1955) واضع نظرية النسبية العامة.
تتبع معظم الجامعات في تعليمها للهندسة منهجية متشابهة، إذ يركز معظمها على إعطاء الطالب عدداً من المقررات في العلوم الأساسية (الرياضيات والفيزياء والكيمياء) التكوينية، وعدداً من المقررات في العلوم الهندسية الأساسية مثل:
علم التحريك (الديناميك) وعلم الحركة (الكينماتيكا) وعلم السكون وميكانيك الموائع وميكانيك المواد المتصلة والترموديناميك وعلم المواد وعلم التحكم وعلوم تشغيل المواد والتصنيع.
فروع الهندسة الميكانيكية: يتفرع عن الهندسة الميكانيكية طيف عريض من التخصصات بهدف تغطية المتطلبات الصناعية ومتطلبات النقل والخدمات والأبنية والتجهيزات الطبية والبيئية وغيرها، ومن هذه الفروع مايأتي:
1ـ هندسة ميكانيك القدرة:
يهتم هذا الاختصاص بتأهيل مهندسين للعمل على تصميم وتنفيذ محركات توليد القدرة والمحركات التوربينية الغازية والبخارية والمراجل والمفاعلات والتجهيزات الهيدروليكية والسياقة الهيدروليكية والتحكم الهوائي والهيدروليكي.
كما يدرس الطلاب الخوارزميات الخاصة بالمحاكاة والأنظمة الآلية، وميكانيزمات المخدمات الآلية.
2- هندسة التصميم والإنتاج:
ويهتم بتأهيل المهندسين للعمل على تصميم آلات التشغيل بالقطع وآلات التحكم الرقمي (مخارط، فارزات، آلات تجليخ) وتصنيعها، وكذلك تصميم أدوات القطع المختلفة وتنفيذها وتحليل المعدات الصناعية وتصميمها ونظم نقل المواد وفي مجالات تكنولوجيا تشغيل المواد العالية الكفاءة بالسكب والتطريق والتشكيل. إضافة إلى عمليات الاختبار والقياس والفحص وضبط الجودة وتحليل الانهيارات وتشخيص الأعطال وتجهيز خطوط الإنتاج.
3- هندسة السيارات:
وهو الفرع الذي يهتم بتأهيل المهندسين في مجال تصميم هيكل السيارة و«الشاسية» ومحرك