V tomto blogovém příspěvku se budeme zabývat tím, proč jsou dva různé obory, strojírenství a letecké inženýrství, sloučeny do jedné akademické disciplíny založené na společném principu „mechanika“.
Co se vám vybaví, když slyšíte název „Katedra strojního a leteckého inženýrství“? Lidé si obecně spojují slovo „mechanické“ s roboty nebo automobily a „letectví“ s letadly nebo raketami. Je těžké najít nějaké společné představy mezi auty a letadly, kromě toho, že se jedná o dopravní prostředky. Mezi těmito dvěma katedrami tedy existuje jen málo podobností. Když tedy lidé slyší název „Strojní a letecké inženýrství“, mají tendenci si představit buď „Strojní inženýrství“, nebo „Letecké inženýrství“. Důvod, proč jsou dvě katedry, které zdánlivě nemají nic společného, sloučeny do jedné katedry, je pravděpodobně ten, že mají významnou shodu, která se liší od obecného vnímání.
Strojírenství a letecké inženýrství se v angličtině píše jako „Mechanical & Aerospace Engineering“. Jak vidíte, název naznačuje, že se skládá ze dvou akademických oborů: strojírenství a letecký průmysl. Strojírenství se v angličtině píše jako „Mechanical Engineering“. Je snadné si myslet, že strojírenství je oblast, kde se učíte vyrábět věci, jako jsou roboti. Pokud se však podíváte trochu blíže na slova „mechanical“ a „engineering“, uvidíte, že se nejedná o místo, kde se učíte vyrábět věci, ale spíše o místo, kde se učíte principům pohybu, které umožňují pohyb věcí, jako jsou roboti. Tyto principy pohybu nejsou jen jednoduché pohyby, ale zahrnují také věci, jako je tok energie a tepla.
Letecké a kosmické inženýrství se v angličtině píše jako „Aerospace Engineering“ (letectvo a kosmonautika). Slovo „aerospace“ (letectví a kosmonautika) evokuje především letadla. Nicméně „aerospace“ (letectví a kosmonautika) lze chápat jako kombinaci dvou slov „aero“ (aero) a „space“ (vesmír). Tato dvě slova znamenají vzduch a vesmír (nebo vesmír). Při pohledu na tato slova lze letecké a kosmické inženýrství chápat jako studium vzduchu a průzkum vesmíru.
Důvod, proč jsou strojírenství, které se zabývá principy pohybu, a letecké a kosmické inženýrství, které se zabývá vzduchem a vesmírem, sloučeny do jedné katedry, lze pochopit pohledem na učební osnovy. Největší rozdíl mezi strojírenstvím a leteckým inženýrstvím a dalšími inženýrskými obory, jako je chemické inženýrství, biotechnologie, materiálové inženýrství a architektonické inženýrství, spočívá v mechanice. Mechanika se obecně dělí do čtyř hlavních kategorií. Jsou to termodynamika, mechanika tekutin, mechanika pevných látek a dynamika. Studenti si mohou vybrat, který z těchto čtyř typů mechaniky budou studovat, ale všichni studenti katedry strojírenství a leteckého inženýrství musí studovat všechny čtyři.
Čínský znak pro mechaniku je „力学“, což znamená „studium síly“. V angličtině se píše jako „mechanika“. Toto slovo má stejný kořen jako slovo „mechanical“ ve strojírenství, což naznačuje, že mechanika je studium principů pohybu. Termodynamika je studium toho, jak se teplo vytváří a přenáší. Mechanika tekutin je studium toho, jak proudící tekutiny (kapaliny) proudí za určitých podmínek a jaké jsou účinky tohoto proudění. Mechanika pevných látek je studium toho, jak síly působí na pevné látky způsoby, které jsou pouhým okem neviditelné, včetně toho, jak jsou síly rozloženy uvnitř objektů, rozsahu deformace a kdy dochází k destrukci. Dynamika je studium toho, jak se objekty pohybují, když jsou vzájemně propojeny.
Anglický název „mechanics“ naznačuje, že úzce souvisí se strojírenstvím. Není snadné najít spojení mezi letectvím, které zahrnuje studium vzduchu a vesmíru, a mechanikou. Následující příklady však ukazují, že letecké inženýrství s mechanikou také úzce souvisí.
Auta a letadla jsou reprezentativními příklady strojů a letectví. Podívejme se, jak se mechanika aplikuje na každý z těchto dvou příkladů. Jak auta, tak letadla se mohou pohybovat. Auta i letadla mají jako zdroj energie pro pohyb motory. Tyto motory využívají vlastnost rozpínání při zahřívání. Protože využívají teplo, úzce souvisí s termodynamikou.
Řekli jsme, že motory využívají vlastnosti rozpínání při zahřívání a látkou, která se rozpíná, je vzduch, což je kapalina. Účinnost motoru se liší v závislosti na tom, jak v něm vzduch proudí, a tím se zabývá mechanika tekutin. Kromě motorů se letadla a auta pohybují vysokými rychlostmi, přičemž se setkávají s velkým odporem vzduchu. Dynamika tekutin je studium toho, jak tento odpor vzduchu snížit, aby byl pohyb efektivnější.
Jak auta, tak letadla jsou navržena tak, aby byla lehká, aby se snížila spotřeba paliva. Lehčí však neznamená vždy lepší. Je to proto, že výroba něčeho velmi lehkého znamená jeho ztenčení, což může způsobit bezpečnostní problémy. Znalosti mechaniky pevných látek se proto využívají k zajištění bezpečnosti i u tenčích materiálů, jinými slovy k vytvoření konstrukce, která je lehká i pevná.
A konečně, podíváme-li se na oblasti, kde se uplatňuje dynamika, pohybují se jak auta, tak letadla. U aut, a zejména u letadel, je důležité pochopit jejich přesné pohyby během skutečného provozu a řídit je. Dynamika se používá k pochopení a řízení těchto pohybů. Jak vidíte, mechanika hraje velmi důležitou roli jak ve strojírenství, tak v letectví, a právě kvůli této společné vlastnosti byly obě katedry sloučeny do jedné fakulty.
Strojírenství a letecké inženýrství mají různé názvy a různá zaměření. Mají však něco společného v tom, že oba obory vycházejí ze základních principů mechaniky, což je studium mechanismů vlastností objektů a způsobů jejich využití. Proto se vyučují společně na stejné katedře.
Mechanika studovaná na katedře strojírenství a leteckého inženýrství není jen teorie, ale základní znalosti, které se uplatňují v různých oblastech. Například znalosti mechaniky ve strojírenství a leteckém inženýrství se využívají v oblasti obnovitelných zdrojů energie. Mechanika tekutin a mechanika pevných látek jsou nezbytné pro navrhování větrných turbín a zvyšování jejich účinnosti. Termodynamika je také důležitá v systémech využívajících solární energii. Kromě toho strojírenství a letecké inženýrství nabývají stále většího významu i v kosmickém průmyslu. Principy dynamiky a mechaniky se uplatňují při návrhu a řízení kosmických lodí a výpočtu oběžných drah družic.
Závěrem lze říci, že Katedra strojního a leteckého inženýrství je místem, kde se studenti učí aplikovat principy mechaniky v reálných situacích. Prostřednictvím tohoto studia studenti vyvinou inovativní technologie v různých oblastech a získají schopnost přispět k technologickému pokroku budoucnosti. Je zřejmé, že strojírenství a letecké inženýrství je obor studia, který přesahuje rámec pouhých strojů a letectví a hraje důležitou roli při řešení různých inženýrských problémů a vytváření nových technologií.
