Archimedes ist die perfekte Verkörperung eines Mannes, seiner Zeit Voraus. Selbst unter Gleichaltrigen, die Philosophie und Kunst sowie etablierte Demokratie praktizierten, überstrahlte Archimedes von Syrakus sie alle.,Als wahrer Polymath war Archimedes in den Bereichen Astronomie, Geometrie, Logik, Physik und Mathematik aktiv und wurde als der beste Ingenieur und Erfinder seiner Zeit anerkannt. Als Teil seines großen Erbes sind viele seiner Erfindungen und Entdeckungen von vor über 2.000 Jahren noch heute im Einsatz.

Archimedes ‚ Schraube

Dieses ausgeklügelte Gerät wurde von Archimedes erfunden, um armen Bauern bei der Bewässerung ihrer Ernte zu helfen. Das Gerät besteht aus einem Schraubmechanismus in einem Hohlgehäuse., Wenn die Schraube entweder durch Windmühle oder Handarbeit gedreht wird, schöpft das untere Ende der Schraube Wasser und bewegt es dann gegen die Schwerkraft durch das Gehäuse, bis es durch das letzte Gewinde entweicht, um Bewässerungskanäle zu erreichen.

Heute wird das gleiche Prinzip in modernen Maschinen für Entwässerung und Bewässerung sowie in einigen Arten von Hochgeschwindigkeitswerkzeugen verwendet., Es kann auch für den Umgang mit leichten, losen Materialien wie Getreide, Sand und Asche angewendet werden. Natürlich sehen diese beeindruckender aus. Seit 1980 verwendet Texas City, TX, USA acht 12-ft.- durchmesser Archimedes Schrauben Regensturm Abfluss zu verwalten. Jede Schraube wird von einem 750-PS-Dieselmotor angetrieben und kann bis zu 125.000 Gallonen pro Minute pumpen. Die SS Archimedes war ein nach dem großen Erfinder benanntes Schiff, das als erstes Dampfschiff mit einem Schraubpropeller ausgestattet war.

Brennende Spiegel

Während seiner Karriere als Erfinder wurde Archimedes häufig von den Herrschern von Syrakus beauftragt, Kriegsmaschinen zum Schutz ihrer schönen Stadt zu erfinden., Dies ist der Fall bei seinen „brennenden Spiegeln“ – einem System großer Spiegel an den Wänden der Stadt, das die Sonnenenergie konzentrierte, um Schiffe töricht genug zu verbrennen, um gegen Syrakus zu segeln. Die Geschichte ist äußerst umstritten, und bis heute diskutieren Historiker und Ingenieure gleichermaßen, ob dies eine Tatsache oder ein Mythos ist.

Der früheste Bericht über Archimedes ‚ alten Todesstrahl wurde im 12. Jahrhundert von Zonares und Tzetzes geschrieben, die ein früheres, aber jetzt verlorenes Werk namens Die Belagerung von Syrakus zitierten.,

Als Marcellus die Schiffe mit einem abgeschossenen Bogen platziert hatte, baute der alte Mann eine Art sechseckigen Spiegel. Er stellte in angemessenen Abständen vom Spiegel andere kleinere Spiegel der gleichen Art auf, die mittels ihrer Scharniere und bestimmter Metallplatten bewegt wurden. Er legte es mittags zwischen die Sonnenstrahlen, sowohl im Sommer als auch im Winter. Die Strahlen, die dadurch reflektiert wurden, ein schreckliches feuriges Anzünden wurde auf den Schiffen erregt, und es reduzierte sie aus der Entfernung eines Bogenschusses zu Asche. So verblüffte der alte Mann Marcellus mit seinen Erfindungen.,

Crafty alter Mann, in der Tat, aber ist es wirklich passiert? Die Fähigkeit von Spiegeln, die Sonne zu konzentrieren und hohe Temperaturen zu erzielen, ist kein Mythos, wie jedes Kind bezeugen kann, das mit einer Lupe Reste verbrennt. In diesem Jahr eröffnete Marokko das größte Kraftwerk für konzentrierte Solarenergie (CSP) der Welt, das genug Strom erzeugen wird, um die Häuser von einer Million Menschen mit Strom zu versorgen., CSP-Anlagen verwenden typischerweise 12m hohe Parabolspiegel, die Sonnenlicht auf Rohrleitungen reflektieren, die eine Wärmeübertragungsflüssigkeit (HTF) enthalten, typischerweise thermisches Öl. Dies erhöht die Temperatur des Fluids auf fast 400°C. Das HTF wird dann verwendet, um Dampf in einem Standardturbinengenerator zu erhitzen. Einige CSPs erhitzen den Zielturm auf Temperaturen von mehr als 1.000 Grad Fahrenheit (537 Grad Celsius), so dass es leicht vorstellbar ist, wie Archimedes etwas Ähnliches wie das Verbrennen feindlicher Schiffe gezogen haben könnte.,

Die eigentliche Frage ist nicht, ob es per se möglich ist, sondern ob Archimedes vor zweitausend Jahren tatsächlich ein brennendes Spiegelsystem mit den ihm zur Verfügung stehenden Werkzeugen und Ressourcen hergestellt hat.

Anscheinend wurde 1973 ein griechischer Wissenschaftler, Dr. Ioannis Sakkas, neugierig, ob Archimedes wirklich ein „brennendes Glas“ hätte verwenden können, um die römische Flotte zu zerstören, und so richtete er ein Experiment mit 60 griechischen Seeleuten ein, die jeweils einen länglichen 3′ x 5′ flachen Spiegel verwendeten, um das Licht auf ein 160 Fuß entferntes hölzernes Ruderboot zu fokussieren., Das Boot wurde ziemlich schnell in Brand gesetzt, obwohl es erwähnenswert ist, dass das Boot mit Teerfarbe beschichtet war, die leicht entflammbar ist. Teerfarbe wurde häufig verwendet, um Schiffe in Archimedes Zeit zu beschichten.In jüngerer Zeit, als die Mythbusters ihre eigene Nachstellung machten, verliefen die Dinge jedoch nicht ganz so reibungslos. Im Jahr 2010 konzentrierten sich 500 flache Spiegel, die von 500 freiwilligen Mittel-und Gymnasiasten kontrolliert wurden, auf das Segel eines Schiffes, das bei 500°F hätte brennen sollen., Jamie Hyneman, der für die Dauer des Experiments auf dem Scheinboot stationiert war, sagte jedoch, dass er kaum sehen könne. Er schlägt vor, dass Archimedes ‚ brennende Spiegel real gewesen sein könnten, aber vielleicht wurde mehr für blendende Feinde als brennende Boote verwendet.

Die goldene Krone und „Eureka!“

Nach Angaben des römischen Architekten Vitruv beauftragte der Syrakus-König Hiero II. eine goldene Krone in Form eines Lorbeerkranzes mit der Platzierung in einem Tempel. Der König selbst wog das Gold und gab dem Goldschmied das Material, um es in ein Kunstwerk zu verwandeln., Am festgesetzten Tag präsentierte der Goldschmied sein Meisterwerk — eine goldene Krone in Form eines Lorbeerkranzes, genau wie der König es befohlen hatte. Als es gewogen wurde, hatte es genau die gleiche Masse wie früher gemessen. Der König war erfreut, aber nur wenige Tage vor der Tempelzeremonie hörte er Gerüchte, dass der Goldschmied ihn betrogen und ihm eine Krone nicht aus reinem Gold gegeben hatte, sondern aus Gold, das Silber damit vermischt hatte.,

Hiero glaubte, dass es in Syrakus nur einen Mann gab, der in der Lage war, die Wahrheit zu entdecken und sein Problem zu lösen — seinen Cousin Archimedes, einen jungen Mann von 22, der sich bereits in der Messestadt für seine Arbeit in Mathematik, Physik und Technik auszeichnete.

Angesichts der Herausforderung entwickelte Archimedes ein kluges wissenschaftliches Experiment, um den Dingen auf den Grund zu gehen, aber erst, nachdem er gründlich über die Situation nachgedacht hatte.

Die Legende besagt, dass Archimedes eines Tages beim Baden in den öffentlichen Bädern an die goldene Krone dachte., Als er anfing, eine kalte Badewanne für sein letztes Bad zu betreten, bemerkte er, dass Wasser an den Seiten tropfte. Als er seinen Körper weiter in die Badewanne senkte, lief noch mehr Wasser über die Seiten der Wanne. In diesem Moment erkannte er die Lösung von Hieros Problem, sprang sofort aus der Wanne und rannte den ganzen Weg nach Hause, ohne sich daran zu erinnern, sich anzuziehen, und rief die ganze Zeit: „Eureka, Eureka!“- was auf Griechisch bedeutet: „Ich habe es gefunden! Ich habe es gefunden!‘

Leider die “ Eureka!,“die Geschichte selbst ist wahrscheinlich eine Erfindung, aber Archimedes wird wirklich als der erste zugeschrieben, der die Gesetze des Auftriebs festlegt.

Er wusste, dass, wenn die Krone reines Gold wäre, ihr Volumen das gleiche wäre wie das des Goldklumpens (den er sicher gewogen hatte wie die Krone), unabhängig von der Form, und es würde die gleiche Menge Wasser verdrängen wie das Gold., Wenn der Goldschmied tatsächlich etwas Gold betrogen und durch Silber ersetzt hätte, wäre das Volumen von Gold und Silber größer und die Krone würde mehr Wasser verdrängen. Laut Vitruv benutzte Archimedes diese Methode und stellte fest, dass der Goldschmied tatsächlich betrogen hatte.

Skeptiker waren jedoch nicht überzeugt. Bereits 1586 schrieb Galileo eine kurze Abhandlung namens La Bilancetta oder The Little Balance, in der er argumentierte, dass diese Methode nicht angewendet werden könne, da die Unterschiede in den Gold-und Silbervolumina zu gering seien., Stattdessen schlug er vor, dass Archimedes eine ähnliche, aber schlauere Technik verwendete. Kurz gesagt, Archimedes hängte wahrscheinlich die goldene Krone an einem Ende einer Skala und einen Goldklumpen gleicher Masse am anderen Ende auf.

Die Waage wäre dann in Wasser getaucht worden, wobei sich beide Inhalte noch an den Enden der Waage befanden. Da ein in Wasser getauchter Körper durch eine Kraft aufgestoßen wird, die dem Gewicht des vom Körper verdrängten Wassers entspricht, würde der dichtere Körper, der ein kleineres Volumen für das gleiche Gewicht hat, tiefer im Wasser sinken als der weniger dichte., Wenn die Krone reines Gold wäre, würden sich die Schuppen auch unter Wasser weiter ausgleichen.

Die eiserne Klaue

Wir fahren mit einer weiteren von Archimedes entworfenen Kriegsmaschine fort: der sogenannten Eisenklaue. Getreu seinem Namen wurde dieses mechanische Gerät an den Wänden der Altstadt von Syrakus installiert. Das genaue Design ist mit der Zeit verloren gegangen, aber wir wissen, dass sein Zweck darin bestand, die römischen Schiffe zu stürzen., Sobald sich die Klaue am Unterbauch eines Schiffes befestigte, würde sie nach oben gezogen und dann aus der Ferne freigegeben. Im Jahr 2005 forderten die Produzenten der Superwaffen der Antike von Discovery Channel die Ingenieure auf, dieses arkane Gerät unter der Bedingung zu replizieren, dass sie nur Techniken und Materialien verwenden würden, von denen bekannt ist, dass sie im 3.Jahrhundert vor Christus verfügbar waren. Innerhalb von sieben Tagen konnten sie ihre Kreation testen und es gelang ihnen, ein Modell eines römischen Schiffes umzukippen, um es sinken zu lassen.,

Der Kilometerzähler

Derselbe Vitruv, der Archimedes „Eureka!“moment berichtete auch, Archimedes habe“ ein großes Rad mit bekanntem Umfang in einem kleinen Rahmen montiert, ähnlich wie das Rad auf einer Schubkarre montiert ist; Wenn es von Hand über den Boden geschoben wurde, ließ es bei jeder Umdrehung automatisch einen Kieselstein in einen Behälter fallen und gab ein Maß für die zurückgelegte Entfernung an. Es war in der Tat der erste Kilometerzähler“, so Encyclopedia Britannia., Dieser Mechanismus soll von Archimedes während des Ersten Punischen Krieges erfunden worden sein. Es scheint bis zur Zeit von Kaiser Commodus (192A.D.) verwendet worden zu sein und ging dann in Europa bis zur Mitte des fünfzehnten Jahrhunderts verloren.

Die block und tackle pulley system

„Gib mir einen Platz zum stehen, und ich kann die Erde bewegen,“Archimedes sagte einmal sprechen von der Kraft des Hebels., Während er den Hebel nicht erfand, erklärte er das Prinzip seiner Arbeit über das Gleichgewicht von Ebenen.

Der bekannte König Hieron war sehr beeindruckt von dieser Aussage und fragte Archimedes, um es zu beweisen., Der Anlass schien sehr passend zu sein, denn Syracuse beißte damals mehr ab, als es kauen konnte. Die Stadt baute ein prächtiges 55 Meter langes Schiff namens Syracusia, das mit einem prächtigen Dekor aus exotischen Hölzern und Marmor sowie Türmen, Statuen, einem Gymnasium, einer Bibliothek und sogar einem Tempel gefüllt war. Oh, und das Schiff wurde von Archimedes. Laut Plutarch gelang es Archimedes, den Syrakus mit einem komplizierten System von Riemenscheiben aus dem Hafen zu bringen, obwohl sein Bericht etwas zu poetisch erscheint.,

“ hatte angegeben, dass angesichts der Kraft jedes gegebene Gewicht bewegt und sogar gerühmt werden könnte, und uns wird gesagt, dass er dies entfernen könnte, wenn es eine andere Erde gäbe, indem er hineingeht.,ich war erstaunt darüber und bat ihn, dieses Problem durch tatsächliche Experimente zu lösen und ein großes Gewicht zu zeigen, das von einem kleinen Motor bewegt wurde, und fixierte dementsprechend ein Lastschiff aus dem Arsenal des Königs, das nicht ohne große Arbeit und viele Männer aus dem Dock gezogen werden konnte; und, sie mit vielen Passagieren und einer vollen Fracht beladen, Er saß die ganze Zeit fern, ohne große Anstrengung, aber nur den Kopf der Riemenscheibe in der Hand halten und die Schnüre nach Grad ziehen, Er zog das Schiff in einer geraden Linie, so glatt und gleichmäßig, als hätte sie war im Meer.,“

“ Archimedes wählte für seine Demonstration einen Dreimasthändler der königlichen Flotte, der von einer großen Männerbande mit immenser Arbeit an Land gezogen worden war, und er ließ das Schiff mit ihrer üblichen Fracht beladen und startete eine große Anzahl von Passagieren., Er setzte sich dann in einiger Entfernung und ohne spürbare Kraft, sondern nur Traktion mit der Hand durch ein komplexes System von Riemenscheiben ausübend, zog er das Schiff auf ihn mit so glatt und sogar eine Bewegung, als ob sie durch das Wasser gleiten.,” Plutarch.,

Geometrie von Kugeln und Zylindern

Laut Plutarch, dem berühmten griechischen Biographen, hatte Archimedes eine geringe Meinung über die mechanischen Apparate, die er erfand und für die er in der gesamten antiken Welt anerkannt wurde. Stattdessen, er genoss in seinen theoretischen Erkundungen der Mathematik und Physik. Archimedes werden neun erhaltene Abhandlungen zugeschrieben, darunter der zweibändige Auf Kugel und Zylinder., In dieser fantastischen Arbeit hat Archimedes bestimmt, dass die Oberfläche einer Kugel mit Radius r viermal so groß ist wie die ihres größten Kreises (in moderner Notation S = 4nr2) und dass das Volumen einer Kugel zwei Drittel des Zylinders beträgt, in den sie eingeschrieben ist ( V = 4/3nr3). Archimedes war so stolz auf diese Leistung, dass er Anweisungen für sein Grab mit „einer Kugel in einem Zylinder eingeschrieben“ hinterließ.“Marcus Tullius Cicero (106-43 v. Chr.) fand das mit Vegetation bewachsene Grab anderthalb Jahrhunderte nach Archimedes‘ Tod.,

Die Messung des Kreises

Bestimmung der Fläche eines Kreises galt einst als eine große mathematische Herausforderung. Archimedes fand einen Weg, ihn mit einer Methode namens „Quadratur des Kreises“anzunähern. Er schuf zuerst ein Quadrat, das in den Kreis eingeschrieben war (beschriftet bedeutet, dass es genau hineinpasst, wobei seine Eckpunkte nur den Rand des Kreises berühren)., Da er wusste, dass die Fläche des Quadrats (das Produkt zweier Seiten) ist, war klar, dass die Fläche des Kreises größer ist als die Fläche dieses eingeschriebenen Quadrats. Er passte dann ein Polygon mit sechs statt vier Seiten innerhalb des Kreises an und berechnete seine Fläche;Er arbeitete sich allmählich mit komplexeren Polygonen nach oben, um der wahren Fläche des Kreises noch näher zu kommen.

Schließlich wurde Archimedes wirklich gut darin und entdeckte π (pi) — das Verhältnis des Umfangs zum Durchmesser eines Kreises., Seine Berechnungen unter Verwendung eines erstaunlichen 96-seitigen Polygons deuten darauf hin, dass pi „zwischen den Grenzen von 3 und 10/71 und 3 und 1/7“ liegt. Mit anderen Worten, er berechnete eine Schätzung, die pi gleich zweistellig war (3.14). Bis zum Aufkommen von Kalkül und Berechnung unendlicher Reihen 1.500 Jahre später wurden nicht viele Ziffern zu den von Archimedes gefundenen hinzugefügt.Ein großer Durchbruch wurde 1655 erzielt, als der englische Mathematiker eine Formel für pi als Produkt einer unendlichen Reihe von Verhältnissen ableitete.