3 preguntas con James H. Williams, Jr., profesor de ingeniería mecánica



En dos nuevos libros de texto, el profesor de ingeniería mecánica James H. Williams, Jr. comparte sus conocimientos de ingeniería, alegría y estilo de enseñanza que han inspirado a generaciones de estudiantes del MIT, así como a ingenieros y científicos de todo el mundo. Como profesor de ingeniería mecánica, Williams es el primero en recibir el Premio Everett Moore Baker Memorial a la Excelencia en Educación de Pregrado, el primero en recibir el Premio al Educador Distinguido Jacob P. Den Hartog, y el primero en ser nombrado miembro de la facultad MacVicar. También es el primer profesor del MIT en ser nombrado Profesor de Excelencia en Enseñanza en la Escuela de Ingeniería.

El manual inicial, "Fundamentos de la dinámica aplicada", es una publicación ligeramente revisada y revisada de la famosa versión original de 1996. El segundo manual se titula "Propagación de ondas – Introducción al análisis técnico". Los libros se publicaron simultáneamente, un movimiento que Williams atribuye a la "visión brillantemente sinérgica" de la directora de prensa del MIT, Amy Brand. Se enviaron copias firmadas de los dos libros a Dame Sally C. Davies, Maestra del Trinity College de la Universidad de Cambridge, para su colocación en la Biblioteca Wren.

Q: ¿Cómo describirías la cultura, el estilo y el propósito de estos libros?

UNA: la cultura Uno de los dos libros es la mecánica del ingeniero, que convencionalmente incluye la terminología, la estructura disciplinaria y las matemáticas de mecánica de ingeniería hardcore. Pero estilo Uno de los dos libros es familiar, no convencionalmente compuesto de presentaciones extensas y repetitivas de la estructura disciplinaria, las matemáticas y la física subyacente. Mi primaria metas son multiplexados: provienen de mi certeza de que los estudiantes del MIT quieren ser estimulados y estimulados intelectualmente; quieren ser educado y entrenado, y saber y respetar la diferencia.

La escritura técnica y los estilos de enseñanza de la revolución de las ciencias de la ingeniería hace unas pocas generaciones. de hecho, materias cuantitativas en muchas disciplinas se caracterizan por una estructura disciplinaria, expresada en una presentación concisa y no repetitiva. Este estilo escaso, cuando se hace bien, cumple con ciertos objetivos filosóficos y editoriales, pero no es ideal para la mayoría de las enseñanzas. La repetición es una de las mejores técnicas para fortalecer la estructura disciplinaria y matemática en la formulación y análisis de un tema; y la estructura es una de las mejores formas de dar confianza al enfoque de los nuevos problemas.

Por cierto, el propósito de estas observaciones no es aula educación, que es una actividad más compleja. He asistido a conferencias sobre aula educación y los hablantes omitieron invariablemente el atributo que considero el más importante, aunque lejos de ser el único, requerido para enseñar en clase superlativa: a saber, el maestro debería ser aprendido en el material. Observar el desprecio por esta premisa no es bonito. Por cierto, tener conocimiento disciplinario es una razones por las que hay tantos maestros excelentes en el MIT.

Dentro "Principios fundamentales de la dinámica aplicada", que es considerablemente más amplio de los dos libros, comienzo con un capítulo importante sobre la historia de la dinámica, y cito elementos históricos y técnicos a lo largo del libro para mejorar los temas actuales. Los principios y técnicas estudiados en este manual se han desarrollado durante varios milenios. Los estudiantes encontraron algunos de los nombres emblemáticos de las disciplinas citadas, pero a menudo simplemente como adjetivos de un principio o concepto científico, a diferencia de las personas que gradualmente contribuyeron a la ciencia, ; ingeniería o cosmología buscando ubicar nuestro nicho en el universo. . Imhotep, Ptolomeo, Brahe, Kepler, Galileo, Newton, Leibniz, Euler, Lagrange, Maxwell, Einstein, Hubble y otros eran individuos que hicieron contribuciones científicas convincentes, que a veces se encontraron con la resolución de problemas. quien eligió la pelea con dedicación y la posible falta de comodidad y conformidad.

En particular, al comienzo de la procesión de estos contribuyentes de renombre, la humanidad residía en un universo estacionario centrado en la Tierra, porque todos los cuerpos celestes giraban en órbitas circulares alrededor de la Tierra, con el cielo un poco más allá. estrellas visibles Entonces, cualesquiera que sean las dificultades o las deficiencias de los seres humanos, la humanidad podría asumir que somos el objetivo de la creación. Pero después de que estos individuos hablaron, toda la humanidad vivió en un planeta insignificante, orbitando una estrella intermedia, en una galaxia ordinaria de cientos de miles de millones de estrellas, en un universo de cientos de miles de millones de galaxias; y en un mundo así, el cielo había sido movido a un lugar desconocido.

"Propagación de olas: introducción al análisis de ingeniería" es un libro más pequeño y más enfocado que explora el fenómeno omnipresente de la propagación de ondas. Todo lo que todo ser humano ha visto ha sucedido como una ola; Todo lo que todo ser humano ha escuchado ha sucedido como una ola. Entonces, la última vez que nos enamoramos, la propagación de las olas fue el corazón de esta experiencia. Este libro es a la vez revelador y estimulante. En sus objetivos introductorios y presentaciones, este libro también es único. Y, lo prolongado y repetitivo estilo que definí hace décadas y que demostré en "Fundamentos de dinámica aplicada" se ejecuta, quizás cerca de su punto máximo, en este libro.

Q: ¿Qué características especiales o temas inusuales utilizas para lograr tus objetivos en estos libros?

UNA: Durante mi carrera, individualmente o en colaboración con mis antiguos alumnos, he llevado a cabo una amplia colección de proyectos de ingeniería. Estas actividades, incluidos mis análisis dinámicos y de tensión de los sistemas de portaaviones de propulsión nuclear (como ejes de propulsión que conectan turbinas y hélices), secadores de papel Yankee y estructuras de generación de energía. hidroeléctrica construida por Newport News Shipbuilding; asesoramiento a empresas gubernamentales y multinacionales; e investigación universitaria: han proporcionado enormes activos intelectuales que han enriquecido mi enseñanza y mis libros de texto.

Dentro "Fundamentos de dinámica aplicadaAdemás de las perspectivas históricas y filosóficas discutidas anteriormente, el libro trata sobre la dinámica y las vibraciones de los parámetros de bloque y los sistemas mecánicos, eléctricos y electromecánicos continuos. El libro también contiene una extensa colección de ejemplos y apéndices, algunos de los cuales han sido escritos para abordar temas contemporáneos que se han debatido en la literatura profesional. Numeroso otros ejemplos fueron solo análisis fantasiosos, como mi cálculo de las fuerzas en un "pajarito" que observé corriendo a lo largo de la estructura móvil multiaxial en Porter Square, Cambridge.

Dentro "Propagación de olas – Introducción al análisis de ingeniería ", La ubicación de las miniaturas en todo el libro es una característica poco común. Estas viñetas son discursos diversificados de dos o tres páginas que describen logros o fenómenos que me parecen interesantes. No hay un enfoque filosófico en los temas de las miniaturas, pero hay una cosa en común entre las miniaturas: es decir, cada miniatura presenta un ejemplo de propagación de ondas. Los temas de la viñeta incluyen (1) el nacimiento de la mecánica cuántica, (2) la generación y detección de ondas gravitacionales, (3) la comunicación entre mamíferos marinos en el océano, (4) la Evaluación no destructiva de estructuras y materiales compuestos avanzados, (5) dominó volcado y (6) Slinkys caídos.

Los ejemplos a lo largo del libro generalmente se indican con un cuadrado sólido. Para ayudar en el uso de múltiples niveles del libro, hacia el final de los capítulos, los ejemplos relativamente avanzados están marcados con un diamante sólido. Además, estos ejemplos relativamente avanzados son a menudo ilustraciones básicas de logros de investigación o consulta aún más complejos. Por ejemplo, estos sistemas relativamente avanzados ejemplos indicados por diamantes Proporcionamos versiones subyacentes de los análisis que (1) el Dr. Samson S. Lee y yo hemos desarrollado para determinar de manera no destructiva la resistencia residual y la rigidez de los laminados compuestos, juntas unidas y resortes reforzados compuestos fibras y (2) el Dr. Raymond J. Nagem y yo hemos desarrollado para evaluar de forma no destructiva estructuras compuestas multicomponentes en aviones de alto rendimiento y para modelar la respuesta dinámica de uniones estructurales en grandes estructuras espaciales en órbita alrededor de la Tierra.

Q: ¿Qué contribuciones y estímulo de su trabajo le gustaría reconocer?

UNA: Los autores de libros se toman muy en serio los reconocimientos, dedicaciones y premios, al igual que yo. Los reconocimientos combinados de los dos libros son de seis páginas, por lo que se cita a muchas personas, incluidos varios académicos de ingeniería icónicos. Sin embargo, con especial agradecimiento por el aliento personal y profesional, agradezco al presidente L. Rafael Reif, al vicecanciller y ex decano de ingeniería Ian A. Waitz y ex jefe del departamento de el MechE, Gang Chen.

Yo dediqué "Fundamentos de dinámica aplicada" a Charles M. Vest, de la siguiente manera: en memoria del hombre empático – poseedor de una sonrisa atractiva, un parpadeo en los ojos y el coraje de actuar – Charles Marstiller Vest (Presidente del MIT, 1990-2004), quien agradecidamente declaró y escribió su relación conmigo como "un vehículo para nuevas ideas y aprendizaje" para él: Hombres, Manus y Cor (en latín "Mente, Mano y Corazón").

Para "Propagación de olas – Introducción al análisis de ingeniería", la dedicación dice lo siguiente: a A. Neil (1964) y Jane Pappalardo, por medida de profunda e indeleble devoción y amor, MIT Royalty.

A lo largo de mi carrera universitaria, he donado todo de mis tarifas de publicación en el MIT. Esta costumbre permanece intacta con estos libros. Creo que durante varias décadas, el MIT ha liderado el mundo académico en el campo de la educación. Entonces, como parte del regalo Wave Propagation, con la inspiración del ex decano de ingeniería Ian A. Waitz, estoy particularmente complacido de apoyar la filantropía estratégica del MIT, implementado en dos empresas de divulgación educativa de gran reputación.

Para "Fundamentos de la dinámica aplicada" Todas las regalías se donan al Instituto de Tecnología de Massachusetts a través del Fondo James H. Williams, Jr. (1967).

Para "Propagación de olas – Introducción a los análisis técnicos" todas las regalías se comparten por igual con el Instituto de Tecnología de Massachusetts (i) la Oficina de Programas de Extensión de Ingeniería del MIT (Director Ejecutivo Eboney Hearn) y (ii) el Programa de Investigación de Verano del MIT (Decano Asociado Senior para Educación de Graduados Blanche E. Staton) en nombre del profesor James H. Williams, Jr. y el Dr. Raymond J. Nagem, quienes se unieron a un equipo funcional y se quedaron hasta el final.

Ningún reconocimiento de libros de texto podría satisfacerme sin pensar en mis alumnos. Les pregunté y me dieron una apertura y una profunda curiosidad intelectual sobre dónde y por qué tan a menudo como sus objetivos pragmáticos de cómo: cuanto más sofisticados, mejor. En una conferencia de 80 a 120 estudiantes, buscaron alianza y camaradería conmigo, realzados por la diversión de que en la tercera semana de cada semestre, había memorizado cada uno de sus nombres y, por lo tanto, durante la conferencia. Los invité en consecuencia. (En otras ocasiones, en una recitación de 10 a 15 estudiantes, mis estudiantes se han distinguido varias veces a través de los exámenes del curso.) Debido a que no he usado notas de clase con guión, algunas de las pinturas más fascinantes se han convertido en una colaboración entre ellos y yo. Y expresaron su gratitud de una manera divertida y diversa. Durante las conferencias, aplaudieron los análisis de los problemas improvisados ​​que crearon (y que resolvimos juntos), así como las explicaciones esclarecedoras de las conclusiones no intuitivas; ciertos chocolates distribuidos en o cerca de días festivos; otros han colgado pancartas de homenaje en los sitios de revisión final; Como ex alumnos, a lo largo de los años, muchos han continuado compartiendo recuerdos duraderos y expresando su continuo aprecio mientras traen a sus padres, cónyuges e hijos a conocerme; y mucho más.

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