I Wonder Why Zips Have Teeth and Other Questions About Inventions (平装)

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出版者:2003-10-30 (2003年10月1日)
作者:Barbara Taylor
出品人:
页数:32 页
译者:
出版时间:2003年10月
价格:29.0
装帧:平装
isbn号码:9780753408964
丛书系列:
图书标签:
  • 发明
  • 科学
  • 儿童非虚构
  • 问答
  • 好奇心
  • 技术
  • 历史
  • 学习
  • 科普
  • 益智
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具体描述

This introduction to the world of inventions answers questions including: which computer was as big as a bus?, why are bears called teddies? and what did people use before fridges?

length: (cm)21.7                 width:(cm)17.7

探索日常背后的奇妙构造:一本关于机械与发明的百科全书 书名: 《齿轮的秘密:从钟表到太空探索的机械原理与人类智慧的结晶》 内容提要: 人类文明的进步史,很大程度上就是一部关于工具和机械的发明史。从远古时代磨制的石斧,到驱动现代世界的复杂机器,我们身边的每一样物品都隐藏着一套精妙的运作原理。本书并非一部讲述特定发明(如拉链或火柴)起源的科普读物,而是旨在系统性地揭示那些支撑现代生活的核心机械原理、材料科学的突破,以及跨学科创新如何推动社会结构性变革的深度探索。 本书将带领读者潜入机械学的核心领域,通过对动力传输、结构稳定性、以及能源转化的深入剖析,揭示人类如何驯服自然之力,并将其转化为可控的工具。我们将重点探讨那些虽然看似简单,却在工程学史上占据了不可替代地位的构件和概念。 第一部分:基础动力学与结构的力量 本部分着眼于理解机械系统如何运作的基础物理学原理。我们不会局限于对单一发明的描述,而是探讨驱动所有机械运动的共同法则。 杠杆、轮轴与斜面的永恒魅力: 深入分析这三大基础简单机械的数学关系和实际应用。探讨如何通过改变力臂和接触面积,实现对能量的放大或精确控制。例如,分析现代液压系统如何将阿基米德的原理推向极致,实现对巨型建筑和深海设备的精确操作。 摩擦、润滑与效率的博弈: 机械的寿命和效率往往取决于对摩擦力的管理。本章将详细考察摩擦力的物理本质,从静摩擦到动摩擦的转变,并系统介绍润滑剂的演变历程——从早期的动物油脂到现代的合成纳米涂层。讨论轴承技术(滚动轴承、流体轴承、磁悬浮轴承)如何彻底改变了机器运转的平稳度和寿命,从而影响了从精密仪器到高速交通工具的性能极限。 连接件的艺术:螺栓、铆接与焊接: 现代工程结构之所以能屹立不倒,依赖于可靠的连接技术。本章将超越“零件如何组合”的表层认知,深入探讨不同连接方式在承受应力、温度变化和疲劳载荷下的表现差异。特别是对高强度合金螺栓预紧力的计算,以及疲劳极限理论在桥梁和飞机设计中的应用。 第二部分:材料科学与工程的边界扩展 伟大的发明往往是新材料的副产品。本部分关注支撑现代机械的物质基础,探讨人类如何通过控制材料的微观结构来赋予其宏观的超凡性能。 从铸铁到超级合金:金属的韧性与强度: 详细回顾冶金学的发展历程,着重分析碳钢在工业革命中的关键作用,以及现代航空航天工业对镍基和钛基超级合金的依赖。探讨晶体结构、晶界强化以及热处理工艺(如淬火和回火)如何精确调控金属的强度、延展性和耐腐蚀性。 聚合物与复合材料的革命: 深入研究塑料、橡胶等高分子材料如何改变了机械设计的范式,使轻量化设计成为可能。重点解析碳纤维增强复合材料(CFRP)的层合结构设计原则,以及它们在提高能源效率和减轻结构重量方面的颠覆性作用。 精密加工与表面工程: 探讨如何通过超精密加工(如激光切割、电火花加工)实现亚微米级的精度。同时,介绍表面改性技术,如镀膜和渗碳,如何通过改变材料的表面特性来大幅提升其耐磨性和抗氧化能力,延长关键部件的使用寿命。 第三部分:复杂系统的控制与反馈机制 现代机械不再是孤立的执行者,而是复杂控制系统的一部分。本部分聚焦于信息的获取、处理和反馈,这是实现自动化和智能化操作的关键。 反馈回路与自动调节: 阐述反馈控制理论(如PID控制器)的基本思想,并追溯其在蒸汽机调速器(瓦特调节器)上的早期应用。讨论传感器技术(压力、温度、位置传感器)如何成为机械的“感官”,实时监测系统状态,并驱动执行器做出调整,确保系统稳定运行。 机械计时与精确同步: 探讨钟表和计时装置从摆轮到石英晶体振荡器的演变,这不仅是时间测量的进步,更是对高频振荡与能量耗散精确控制的典范。分析同步技术在大型电力系统和数据传输中的核心地位。 流体动力学的应用:液压与气动: 深入分析帕斯卡原理在现代工业中的大规模应用。探讨液压系统如何实现巨大的推力和精确的位置控制(如工程机械和注塑机),以及气动系统如何在高速、清洁的环境下执行任务。讨论泵、阀门和执行器的设计如何决定整个流体系统的响应速度和可靠性。 总结:跨越学科的创新思维 本书的最终目标是培养读者一种“系统思维”——认识到每一项伟大的发明都不是孤立的奇迹,而是基于对物理法则的深刻理解、对现有材料潜能的极限挖掘,以及对反馈控制原理的巧妙集成。通过对这些核心工程概念的系统梳理,读者将能以全新的视角审视我们周围的世界,理解从微小的电子设备到宏伟的交通网络,背后所蕴含的坚实而优美的工程逻辑。这是一部关于人类如何通过智慧和双手,不断重塑物质世界的探索之旅。

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读后感

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用户评价

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我必须强调这本书在逻辑构建上的严谨性,尽管它的语言非常活泼易懂,但其背后的研究深度却不容小觑。作者显然花了很多时间进行考证,确保了每一个引用的历史事件和技术细节都是站得住脚的。最让我印象深刻的是,它不仅仅满足于告诉我们“是什么”,更深入地探讨了“为什么会是这样”。例如,当解释某项技术是如何在特定历史时期和地理环境下被催生出来时,作者会将发明置于当时的社会经济背景和技术限制中去分析,这种宏观与微观结合的分析角度,极大地提升了这本书的学术价值,同时又保持了极高的可读性。它引导我思考技术发展的必然性和偶然性,让我意识到,很多时候,一项伟大的发明并非灵光乍现,而是特定历史条件下的必然产物。对于那些对技术史和人类文明发展脉络感兴趣的读者来说,这本书绝对能提供一个非常扎实且富有洞察力的入门视角。

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这本书的装帧和排版设计,简直是艺术品级别的。我是一个非常注重实体书手感和视觉体验的读者,而这本平装书的纸张质量、油墨的清晰度,都达到了我心中的高标准。更妙的是,它的版式设计,有效地利用了页边距和留白空间,使得文字块看起来疏密有致,不会给人造成压迫感。那些穿插其中的历史性插图和示意图,位置安排得恰到好处,往往在你思考某个概念的结构时,图画就适时地出现在视野中,完美地解答了你的疑惑。这种无声的引导,体现了排版设计者对读者阅读流程的深刻理解。拿在手里翻阅时,那种沉甸甸的质感和翻页时轻微的沙沙声,都让人感到一种踏实的满足感,让人忍不住想一遍又一遍地摩挲、品味。在电子书横行的时代,能读到一本如此用心对待物理形态的书籍,实属难得的享受。

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这本书的行文风格,简直是一股清新的泥土气息,非常贴近生活,充满了生活化的智慧和对人类创造力的赞美。我特别喜欢它叙事中那种不经意的幽默感,它总能在严肃的知识点之间巧妙地穿插一些有趣的、甚至有点荒诞的小故事,这极大地减轻了阅读的压力,让学习变成了一种享受。阅读过程中,我经常忍不住笑出声来,不是那种夸张的哄笑,而是一种会心的、对发明家们奇思妙想的由衷敬佩。而且,它对那些被历史遗忘的小发明家的致敬,也让我非常感动。很多时候,我们只记住了那些伟大的名字,却忽略了无数默默无闻、靠着一腔热忱推动技术进步的先行者。这本书似乎在为他们发声,讲述他们那些充满曲折和失败的研发历程,这种对“人”的关注,使得原本冰冷的技术史变得有血有肉,充满了人性的光辉。它让我明白,每一次伟大的发明背后,都凝结着无数次的尝试、挫折,以及那份不服输的坚持。

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这本书最成功之处在于它成功地打破了年龄和知识背景的界限,真正实现了一本老少咸宜的科普读物。我观察到家里的不同年龄层的亲戚朋友在翻阅这本书时,都能找到属于自己的乐趣点。我的侄女对那些新奇的机械结构表现出极大的热情,而我的长辈则对某些古老发明背后的工匠精神产生了浓厚的兴趣。这本书的叙事结构非常巧妙,它似乎没有一个严格的线性主线,而是像一个精心布置的知识迷宫,你随时可以从任何一个入口进入,探索一个独立而完整的小世界,然后带着新的发现,跳跃到另一个完全不同的领域。这种自由探索的阅读体验,极大地激发了我的求知欲,让我不再将“学习”视为一项任务,而更像是一场充满惊喜的探险。它教会了我,即便是最平凡的物品,也蕴含着值得我们去挖掘的非凡故事。

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这本书简直是为我这样对世界充满好奇心的人量身定做的!从翻开第一页开始,我就被作者那种深入浅出、层层递进的叙事方式牢牢抓住了。它不像那种枯燥的教科书,而是像一位知识渊博的老朋友,带着你一同探索那些我们习以为常却从未深究过的日常事物背后的奇妙原理。比如,它对于某些常见工具的起源描述,简直让人茅塞顿开,你会忍不住想,天哪,我竟然从未这样想过!而且,这本书的插图设计也极其用心,那些精美的、充满年代感的复古风格绘图,不仅仅是装饰,更是对文字内容的有力补充,让那些抽象的科学概念变得生动立体起来。我尤其欣赏作者在解释复杂发明原理时所采用的比喻和类比,它们巧妙地搭建起我们现有认知与未知知识之间的桥梁,使得即便是对于初次接触这些领域的读者来说,也能毫不费力地跟上思路。那种“原来如此”豁然开朗的感觉,贯穿了整本书的阅读体验,让人读完后,对周围的世界产生了全新的观察视角。

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