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ジョン・スミートン（1724年6月8日 - 1792年10月28日）は、橋、運河、港、灯台の設計を担当したイギリスの土木技師でした。[ 1 ]彼はまた、有能な機械技師であり、工学にさまざまな科学的方法論を導入した著名な学者でもありました。[ 2 ]スミートンは、自らを「土木技師」と称した最初の人物であり、「土木工学の父」とみなされることが多いです。[ 3 ]彼は、小石や粉末レンガを骨材として使用し、コンクリートに水硬性石灰を使用する先駆者でした。[ 4 ]スミートンは、ルナー協会と関係がありました。
スミートンはイングランドのリーズ、オーストープで生まれた。リーズ・グラマー・スクールで学んだ後、父の法律事務所に入ったが、後に辞めて数学機器製作者となり（ヘンリー・ヒンドレーと共同で）、他の機器の中でも特に物質の膨張を研究するための高温計を開発した。1750年、彼の事務所はホルボーンのグレート・ターンスタイルにあった。 [ 5 ]
彼は1753年に王立協会のフェローに選出され、1759年には水車と風車の力学の研究でコプリー・メダルを受賞した。[ 6 ] 1759年の論文「水と風の自然力による水車やその他の円運動に依存する機械の回転に関する実験的調査」[ 7 ]では、空気中を移動する物体の圧力と速度の関係について論じており（スミートンは、この表は実際には「私の友人であるラウズ氏」、「レスターシャー州ハーバラの独創的な紳士」」によって提供され、ラウズの実験に基づいて計算されたと述べている）、彼の概念は後に「スミートン係数」を考案するために発展した。[ 8 ]スミートンの水車実験は、7年間にわたってさまざまな構成をテストした小型モデルで行われた。[ 9 ]その結果、水力の効率が向上し、産業革命に貢献した。
1759年から1782年にかけて、彼は水車に関する一連の実験と測定を行い、その結果、ドイツのゴットフリート・ライプニッツの「vis viva理論」（エネルギー保存の法則の初期の定式化）を支持し、擁護するに至った。しかし、このことが、ライプニッツの理論はアイザック・ニュートンの運動量保存の法則と矛盾するとして、彼の理論を否定する学界の人々との対立を招いた。
1759年の論文「水と風の自然力による水車やその他の円運動に依存する機械の回転に関する実験的調査」の中で、スミートンはライト兄弟が使用した揚力方程式であるスミートン係数[ 10 ]の基礎となる概念とデータを開発した。その形式は次の通りである。[ 11 ]
どこ：
ライト兄弟は風洞実験により、スミートン係数の値が0.005 [ 10 ]と誤っており、0.0033 [ 12 ]であるべきであったことを突き止めた。現代の解析では、揚力係数はスミートン係数ではなく動圧で正規化される。
スミートンは、近代セメントの歴史、再発見、そして発展において重要な役割を果たしました。彼は石灰に「水硬性」を持たせるために必要な組成要件を特定し、その研究は最終的にポートランドセメントの発明につながりました。ポートランドセメントの登場は、コンクリートを近代建築材料として再び普及させるきっかけとなりましたが、これは主にスミートンの影響によるものです。
王立協会の推薦を受け、スミートンは3番目のエディストーン灯台（1755～59年）を設計した。[ 13 ]彼は「水硬性石灰」（水中で固まるモルタルの一種）の使用を先駆的に行い、灯台の建設に花崗岩のダブテールブロックを用いる技術を開発した。灯台の設計において、スミートンは地質学、電気研究、気象学、古典学など、さまざまな分野の知識を組み合わせた。[ 14 ]
彼の灯台は、構造物の基礎の下にある岩盤が浸食され始めた1877年まで使用され続けました。その後、灯台は解体され、プリマス・ホーに部分的に再建され、現在はスミートンの塔として知られています。[ 15 ] 2020年には、プリマスのザ・ボックスが依頼し、トリニティ・ハウスが資金提供した、フィリップ・チャットフィールドによるスミートンのコーンウォール産花崗岩の胸像が、灯台の再開前に灯室に設置されました。この胸像は、 1980年頃に土木学会から寄贈された石膏像を基にしていますが、後に安全上の理由で撤去されました。[ 16 ]
彼は収益性の高い土木工学の分野に専念することを決意し、以下のような大規模な一連の依頼に着手した。
スミートンは、イギリスの法廷に出廷した最初の専門家証人と考えられている。工学の専門知識があったため、 1782年にノーフォークのウェルズ・ネクスト・ザ・シーの港の堆積物に関する訴訟で証言を求められた。 [ 21 ]また、ウィンチェルシー港の堆積物対策として設計された、 63年にも及ぶ悲惨なライの新港建設プロジェクトでもコンサルタントを務めた。このプロジェクトは現在、非公式に「スミートンの港」として知られているが、その名前にもかかわらず、彼の関与は限定的で、港の工事開始から30年以上後のことだった。[ 22 ]港は1839年に閉鎖された。 [ 23 ]
機械技師としてのスキルを活かし、1761年にキュー王立植物園に水車を、1767年にカンブリア州アルストンに水車を設計した（水車用の鋳鉄製車軸を発明したとされることもある）。1782年には、ニューカッスル・アポン・タインのスピタル・タングスに、イギリス初の5枚羽根のスモックミルであるチムニーミルを建設した。また、トーマス・ニューコメンの大気圧機関を改良し、1775年にコーンウォールのウィール・ビジーにあるチャスウォーター鉱山に、当時最も効率的で強力な機関を建設した。[ 24 ]
1789年、スミートンはデニス・パパンの発案を応用し、強制ポンプを使って潜水鐘内の圧力と新鮮な空気を維持した。[ 25 ] [ 26 ]ヘクサム橋プロジェクトのために建造されたこの潜水鐘は、水中作業用ではなかったが、1790年にラムズゲート港の防波堤で水中で使用できるように設計が変更された。[ 26 ]スミートンは、オーバーショット式水車とアンダーショット式水車の根本的な違いと利点を説明したことでも知られている。スミートンはニューコメン式蒸気機関を実験し、ジェームズ・ワットが最初の機関を建造していた頃（ 1770年代後半頃）に著しい改良を加えた。[ 27 ]
スミートンは、オーストープにある実家の庭を散歩中に脳卒中を起こして亡くなり、ウェストヨークシャーのウィットカークの教区教会に埋葬された。生き残った娘たちは、教会の内陣の壁に彼と妻の記念碑を建てた。 [ 28 ] [ 29 ]
エディストーン灯台の下の岩盤が劣化していたため、構造物を交換する必要がありました。スミートン灯台の上部（灯室、倉庫、居住室、監視室を含む）が撤去されようとしていたとき、その一部をウィットカークに移設して彼の記念碑として設置することが提案されました。残念ながら、この計画は費用が約1800ポンドと見積もられたため、費用がかかりすぎると判断されました。[ 30 ]
彼は他の技術者から高く評価されており、月協会に貢献し、 1771年に土木技術者協会を設立した。彼はウーリッジの王立陸軍士官学校を卒業した軍事技術者と区別するために土木技術者という用語を作り出した。[ 3 ]この協会は1818年に設立された土木技術者協会の前身であり、1830年にスミートニアン土木技術者協会と改名された。彼の教え子には運河技師のウィリアム・ジェソップや建築家兼技術者のベンジャミン・ラトローブなどがいる。
空気中を移動する物体に適用した場合、圧力が速度の二乗に反比例するという比例定数の先駆的な概念は、スミートンの功績を称えてスミートン係数と名付けられました。[ 10 ]彼の概念とデータに基づいて、ライト兄弟は、初の成功した重航空機の開発にこの定数を使用しました。
1860年から1894年の間、旧ペニー硬貨の裏面のデザインには（ブリタニアの後ろに）スミートンのエディストーン灯台の描写が描かれていた。[ 29 ]
スミートンは、ウィリアム・ウェイルズが設計し、 1862年にウェストミンスター寺院で公開されたステファンソンのステンドグラス窓に描かれた6人の土木技師のうちの1人である。 [ 31 ]スミートン自身を記念する記念碑は、1994年11月7日にスミートン土木技師協会の会長であるノエル・オードマンによって寺院で除幕された。[ 32 ] [ 33 ]
リーズ郊外、オーストープ近郊のペンダス・フィールズ団地に隣接する中等学校、ジョン・スミートン・アカデミーは、スミートンにちなんで名付けられた。プリマス大学でも彼の功績が称えられており、数学・技術学部は彼の名を冠した建物に入居している。2008年に開通したリーズ環状道路の最終段階にある高架橋も、彼の名にちなんで名付けられた。
スミートンは、リーズ出身のインディーロックバンド、カイザー・チーフスの楽曲「I Predict a Riot 」の中で言及されている（リーズの歴史におけるより威厳があり平和な時代の象徴として、またリードシンガーのリッキー・ウィルソンが通っていたリーズ・グラマー・スクールのジュニアスクールハウスへの言及として）。
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