Uitvinder Zadoc Dederick experimenteerde in 1868 met robotisering in transportmiddelen

De stoomman oftwel the steamman was een bijzondere uitvinding van de uitvinder Zadoc Dederick. Hij had halverwege de negentiende eeuw een oplossing bedacht voor het aandrijven van voertuigen die gebaseerd was op de stoommachine. Daarvoor had Zadoc Dederick een mechanische robot bedacht in de vorm van een mens die doormiddel van stoomkracht in beweging kon worden gebracht.

De zogenaamde stoomman zag er uit als een man met een hoge hoed. De armen van de stoomman konden worden bevestigd aan een de handvaten van een kar. Op die manier kon de stoomman een kar trekken net zoals een paar dat zou kunnen. De maximale snelheid van de stoomman was 45 kilometer per uur. In de buik van de stoomman werden de steenkolen geplaatst waarmee water werd omgezet in stoom. Ieder drie uur moest de stoomman opgestookt worden met kolen. De hoge hoed diende als een schoorsteen. Op 24 maart 1868 had Zadoc Dederick patent gevraagd op zijn stoomman onder het patentnummer 75874.

Het oorspronkelijke prototype kostte ongeveer 2000 dollar. Als men dat omrekent naar de huidige waarde van de munt dan zou het prototype in totaal 32.487 moderne Amerikaanse dollars kosten. De stoomman werd gebouwd in Newark, New Jersey. De stoomman moest er voor zorgen dat paarden overbodig werden. In feite was de combinatie tussen de stoomman en een kar een aanloop naar de ontwikkeling van auto’s. Halverwege de negentiende eeuw werden veel voertuigen en machines nog ontwikkeld op een manier dat men er menselijke of dierlijke kenmerken in kon zien. Daarom was de stoomman in feite een soort robot die er uit zag als een man, compleet met jas en hoge hoed. De stoomman had metalen benen die daadwerkelijk konden lopen en werd bediend met een aantal hendels in de wagen die door de stoomman in beweging werd gebracht.

De stoomman zorgde voor veel belangstelling in de technische wereld. Het idee van de stoomman was gebaseerd op een idee uit The Steam Man of the Prairies van Edward S. Ellis. Dit was een van de eerste sciencefictionboeken. Die in grote oplage werd gedrukt. Toch was het concept nooit een succes geworden. Dederick slaagde er echter nooit in om de stoomman goedkoop in massaproductie te produceren.

Wat wordt in de mechanica bedoelt met buiging en flexuur?

Elk materiaal heeft eigenschappen. Deze eigenschappen maken een materiaal geschikt of juist ongeschikt voor een bepaalde toepassing. De flexuur of buiging is ook een eigenschap van een voorwerp of materiaal. Met buiging doelt men op de mate waarmee een materiaal vervormd of vervormbaar is in de richting die loodrecht staat op de lange as.

De vervorming van een materiaal of voorwerp is een gevolg van een kracht die wordt uitgeoefend. Buiging is een samengestelde vorm van belasting omdat aan de ene kant van het voorwerp trek optreed en aan de andere kant druk. Dit is afhankelijk van de richting waarin het voorwerp buigt. De ene kant van het voorwerp wordt iets langer doordat deze oprekt en de andere kant heeft te maken met druk omdat deze in elkaar wordt geperst.

Doorbuiging of deflectie
De mate waarin doorbuiging van een materiaal plaatsvindt wordt ook wel de mate van deflectie genoemd. Omdat materialen een bepaalde mate van elasticiteit hebben is doorbuiging niet per definitie schadelijk. Een balk die gemaakt is van staal kan in een beperkte mate doorbuigen omdat deze balk over elasticiteit beschikt. De elasticiteitsgrens moet echter niet worden overschreden omdat er dan plastische vervorming optreed. Dan is het materiaal zover doorgebogen dat het niet meer in de oorspronkelijke vorm terugkeert.

Metaalmoeheid
Door regelmatig op metaal een bepaalde druk of kracht uit te oefenen kan een metaal meerdere keren buigen. Hierdoor kan metaalmoeheid optreden. Door het voortdurend ineendrukken en oprekken van het metaal ontstaan kleine scheurtjes die er uiteindelijk voor kunnen zorgen dat de mechanische belastbaarheid van het metaal zo wordt verlaagd dat het materiaal knapt of uiteen getrokken wordt.

Wat is mechanica en wat wordt in dit vakgebied bestudeert?

Mechanica valt onder de natuurkunde. Deze studie is gericht op het beschrijven en onderzoeken van de manier waarop krachten op systemen en materie werken. De krachten en systemen worden hiervoor geïdentificeerd en beschreven in oorzaak-gevolg verbanden. Mechanica houdt zich bezig met zowel evenwicht als beweging van materie. Beweging ontstaat alleen wanneer er krachten op materie worden uitgeoefend. Daarom is mechanica een leer der krachten.

Mechanica bestaat uit verschillende onderdelen. De onderdelen van mechanica zijn van toepassing op verschillende situaties. De situaties zijn onder andere afhankelijk van de materie en de toestand waarin de materie zich bevind. Zo kan een stof vloeibaar zijn maar ook vast of gasvormig. De uitwerking van krachten kan daardoor verschillend zijn. Daarom is mechanica opgedeeld in verschillende onderdelen. Hierdoor kan men de juiste toepassing hanteren per stof of materie. Een aantal voorbeelden waarin mechanica kan worden toegepast:

  • Kinematica, dit wordt ook wel de bewegingsleer genoemd.
  • Dynamica, ook wel krachtenleer.
  • Statica, wordt ook wel evenwichtsleer genoemd.
  • Kinetica, dit is de samenhang tussen bewegingen en krachten.
  • Aerodynamica, dit zijn gedragingen van gassen.
  • Hydrodynamica, dit zijn gedragingen van vloeistoffen.
  • Sterkteleer, dit is toegepaste mechanica.

Het belang van mechanica
In de techniek is mechanica een belangrijk vak. Op constructies en bewegende machinedelen worden krachten uitgeoefend. Het is belangrijk dat constructies over de juiste sterkte beschikken. Daarom moet een engineer of constructeur goed weten hoe krachten werken op een bepaalde materie. Deze informatie kan net als constructieprincipes worden gebruikt bij het ontwerpen of verbeteren van statische en dynamische constructies. Het vakgebied mechanica wordt onder andere gegeven aan opleidingen in de werktuigbouwkunde en mechatronica. Daarnaast wordt het vakgebied mechanica ook in verschillende andere technische opleidingen aangeboden aan studenten.