Jacob Leupold

Familie og bakgrunn

Leupold ble født den 22. juli 1674 i Planitz i nærheten av Zwickau, Saksen. Hans sønn av George Leupold (1647-1707) og Magdalena Leupold. Hans far var kabinettmaker, skulptør og urmaker og kom fra Johanngeorgenstadt, Erzgebirgskreis.
Allerede tidlig i barndommen hadde Leupold interesse for mekaniske innretninger. Han ble sendt på latinske skole, og i  1693 begynte han å studere teologi ved Universitet i Jena. Han hadde fortsatt interesse for mekanikk og naturvitenskap, og deltok derfor også på forelesningene til astronomen og matematikeren Erhard Weigel (1625–1699). I 1694 forlot Leupold Jena fordi hadde ikke hadde råd til studieavgiften. Han begynte studier ved Universitetet i Wittenberg, men forlot også dette på grunn av pengeproblemer.
I 1696 ble Leupold opptatt ved Universitetet i Leipzig uten at det ble krevd studieavgift av ham. Her fikk han utdannelse som instrumentmaker. I 1698 begynte han å produsere globuser, kvadranter (instrument for å måle himmellegemers høyde over horisonten), solur og forskjellige måle- og tegneinstrumenter. Han avbrøt studiene for å sette opp et mekanisk verksted for å produsere instrumenter på fulltid. Han konstruerte og bygde instrumenter til bruk ved eksperimentelle studier.
Leupold giftet seg med Anna Elisabeth. Sammen fikk de tre sønner og tre døtre, som alle døde unge, bortsett fra en datter som vokste opp. Hans kone døde i 1713, mens Leupold selv døde den 12. januar 1727 i en alder av bare 53.

Instrumentmaker

Leupold bygget mange instrumenter for eksperimentell studier innenfor fysikk. I 1699 hadde hans interesser endret seg til mekanikk og matematikk. I 1701 fikk Leupold en posisjon som økonom i George militærsykehus. Dermed ble han sikre fast inntekt, men han hadde uansett ikke nok tid til å vie seg til eksperimenter innenfor mekanikk. Han sa opp stillingen ved sykehuset i 1714, for deretter å kun drive med bygging av instrumenter. Han etablerte et instrumentverksted med flere assistenter, hvor både musikk- og måleinstrumenter ble produsert. Verkstedet leverte sogar vitenskapelige instrumenter til Universitetet i Leipzig.
På 1600-tallet er de viktigste hjelpemidler innenfor eksperimentell fysikk teleskop, mikroskop, pendel klokke og vakuumpumpe. Vakuumpumpe var forøvrig en oppfinnelse fra 1656 gjort av Otto von Guericke. Leupold har også blitt kreditert som  tidlig oppfinner av en luftpumpe. Han laget sin første pumpe i 1705, og i 1707 publisert han en bok Antlia pneumatica illustrata. I 1711 anskaffer Gottfried Leibniz (1646-1716) ved det Prøyssiske vitenskapsakademiet pumpen til Leupold. Noen år senere i 1715 ble Leupold medlem av det samme akademiet. Han blir også utnevnt til gruvekommisjonær og Counselor des Handels i Preussen.

Theatrum Machinarum

I 1720 begynte Leupold å arbeide på manuskriptet til det encyklopediske verket Theatrium machinarum. Dette var verdens første systematisk analyse av mekaniske konstruksjoner, det bestod av hele ni illustrert bind. Verket ble utgitt i Leipzig i årene 1724-1739. Verket var ikke skrevet for høyt utdannede, men for andre instrumentmakere og andre med interesse for mekaniske innretninger.
Leupold både beskrev den første dampmaskin som arbeidet ved hjelp av dampens trykk i Theatri Machinarum Hydraulicaru. Dampmaskiner som som var bygget før hans tid virket på en helt annet måte, da det var atmosfærens trykk som drev stemplet inn i sylinderen. Dette fungerte ved at dampen ble nedkjølt slik at den den kondenserte. Leupold's dampmaskin hadde to sylindre der damp ble ledet inn i den ene og så den andre vekselvis, derved gikk det ene stemplet inn mens det andre gikk ut. Videre var stemplene tilknyttet veivstenger som beveget stempler i en vannpumpe. Imidlertid hadde denne dampmaskinen den ulempen at den var utsatt for å eksplodere. Dermed tok det lang tid før den ble introdusert og videreutvikle i Storbritannia og USA. Blant den største fordeler var overlegen bedre brennstofføkonomi, laver friksjon og mer kompakt utførelse. Leupolds dampmaskin hadde innflytelse på konstruksjonen av det dampdrevne kjøretøyet som Nicolas-Joseph Cugnot bygde i 1771. Dette holdes for å være verdens første bil.
I bind åtte av Theatrium machinarum med tittelen Theatri Machinarvm Svpplementvm, er det flere beskrivelser av mekaniske regnemaskiner. Flere er beskrivelser av maskiner kjent på denne tiden, men det er også beskrivelser av regnemaskiner som han selv stod bak.