Articles

Archimedes’ perintö: keksintöjä ja löytöjä

Luotto: Wikimedia Commons

Arkhimedes on täydellinen ruumiillistuma mies aikaansa edellä. Jopa sellaisten ikätovereiden keskuudessa, jotka harjoittivat filosofiaa ja taiteita sekä vakiintunutta demokratiaa, Syrakusalainen Arkhimedes päihitti heidät kaikki.,Todellinen polymaatti Arkhimedes oli aktiivinen tähtitieteen, geometrian, logiikan, fysiikan ja matematiikan aloilla, ja hänet tunnustettiin aikansa parhaaksi insinööriksi ja keksijäksi. Osana hänen suurta perintöään monet hänen yli 2 000 vuoden takaisista keksinnöistään ja löydöistään ovat yhä käytössä.

Arkhimedeen ruuvi

Tämä nerokkaasti keinotekoinen laite keksi Arkhimedes auttaa köyhiä maanviljelijöitä kastelee viljelyksiä. Laite koostuu ruuvimekanismista onton kotelon sisällä., Kun ruuvi on kierretty, joko tuulimylly tai ruumiillista työtä, alapään ruuvi kauhallista vettä, sitten siirtää sen läpi kotelon painovoimaa vastaan, kunnes se pakenee läpi viimeisen langan päästä kastelukanavia.

malli Arkhimedeen ruuvi, luultavasti myöhään Ptolemaiosten aikana, on löydetty ala-Egypti.Luotto: New York Times, 18. kesäkuuta 1898

Tänään, samaa periaatetta käytetään nykyaikaisia koneita salaojitus ja kastelujärjestelmät, ja myös joidenkin korkea-nopeus työkaluja., Sitä voidaan soveltaa myös kevyiden, irtonaisten materiaalien, kuten viljan, hiekan ja tuhkan käsittelyyn. Nämä näyttävät tietysti vaikuttavammilta. Vuodesta 1980, Texas City, TX, USA käyttää kahdeksan 12-ft.- halkaisija Arkhimedes ruuvit hallita sadeaalto valuminen. Jokaisen ruuvin voimanlähteenä on 750 hevosvoiman dieselmoottori ja se voi pumpata jopa 125 000 gallonaa minuutissa. SS Archimedes oli suuren keksijän mukaan nimetty alus, joka oli ensimmäinen höyrylaiva, johon tuli ruuvipotkuri.

Yksi kahdeksasta 12-ft.- halkaisija Arkhimedes ruuvit Texas CIty, Texas, Yhdysvallat., Luotto: Popular Mechanics (Huhtikuu 1980, S.62).

Burning peilit

Seinän maalaus Stanzino delle Matematiche, Galleria degli Uffizi (Firenze, Italia). Maalannut Giulio Parigi (1571-1635) vuosina 1599-1600.

Koko uransa keksijä Arkhimedes olisi usein olla tilaamassa hallitsijat Syracuse keksiä sota koneita suojella niiden käypää kaupunki., Kuten on tapauksessa, jossa hänen ”palava peilit” – järjestelmä suuret peilit sijoitettu kaupungin muurien, että aurinkolämmön jotta polttaa kaikki alukset typerä tarpeeksi purjehtia vastaan Syracuse. Tarina on äärimmäisen kiistanalainen, ja vielä nykyäänkin historioitsijat ja insinöörit väittelevät siitä, onko tämä fakta vai myytti.

aikaisintaan huomioon Arkhimedes antiikin death ray oli kirjoitettu 12-luvulla Zonares ja Tzetzes, jotka olivat lainaten aiemmin, mutta nyt menetetty työ nimeltä Siege of Syracuse.,

Kun Marcellus oli sijoitettu alusten keula ammuttu pois, vanha mies rakensi eräänlaisen kuusikulmainen peili. Hän sijoitti sopivilla etäisyyksillä peilistä muita samantyyppisiä pienempiä peilejä, joita liikuteltiin niiden saranoiden ja tiettyjen metallilevyjen avulla. Hän sijoitti sen auringon säteiden keskelle keskipäivällä sekä kesällä että talvella. Säteet heijastuu tämän kauhean tulinen sytykkeet oli innoissaan aluksia, ja se vähentää niitä tuhkaa, etäisyys keula laukaus. Näin vanhus hämmensi marcellusta keksintöjensä avulla.,

Että ’Gemasolar’ CSP kasvi sijaitsee lähellä Sevillan Espanjassa. Luotto: TORRESOL ENERGY

Ovela, vanha mies, todellakin, mutta tapahtuiko se todella? Kyky peilit keskittävät auringon ja saada korkeita lämpötiloja ei ole myytti, kuten mikä tahansa lapsi, joka käyttää suurennuslasia polttaa tähteet voi todistaa. Tänä vuonna, Marokko avasi suurin concentrated solar power (CSP) kasvi maailmassa, joka tuottaa riittävästi sähköä koteihin miljoona ihmistä., CSP-laitokset käyttävät tyypillisesti 12m korkeita parabolisia peilejä, jotka heijastavat auringonvaloa putkistoon, joka sisältää lämmönsiirtonestettä (HTF), tyypillisesti lämpööljyä. Tämä lisää nesteen lämpötila lähes 400°C. HTF käytetään sitten lämpö höyry vakio turbiini generator. Joitakin Maakohtaisia lämpöä kohde tornin lämpötila on yli 1000 astetta Fahrenheit (537 Celsius-astetta), joten se on helppo kuvitella, miten Arkhimedes olisi voinut vetää jotain vastaavaa polttaa vihollisen aluksia.,

todellinen kysymys ei ole, onko se mahdollista sinänsä, mutta onko Arkhimedes itse tehnyt burning mirror-järjestelmä käyttää työkaluja ja resursseja käytettävissään kaksi tuhatta vuotta sitten.

Ilmeisesti, vuonna 1973 kreikkalainen tiedemies, Tohtori Ioannis Sakkas, tuli uteliaita, onko Arkhimedes voisi todella käyttää ”burning lasi” tuhota Rooman laivaston, niin hän perustaa kokeilun, johon osallistui 60 kreikan merimiehet kukin käyttää pitkänomainen 3′ 5′ tasainen peili focus kevyt puinen soutuvene 160 metrin päässä., Vene syttyi palamaan melko nopeasti, vaikka on syytä mainita, että vene oli pinnoitettu tervamaalilla, joka on herkästi syttyvää. Tervamaalia käytettiin usein laivojen päällystämiseen Arkhimedeen aikana.Mutta viime aikoina, kun Myytinmurtajat tekivät oman uusintansa, asiat eivät menneet aivan yhtä sujuvasti. Vuonna 2010, 500 tasainen peilit määräysvallassa 500 vapaaehtoinen keski-ja lukion oppilaat keskittyivät purje aluksen, jonka pitäisi olla poltetaan 500°F. tunnin Jälkeen, enintään 230°F voisi olla saavutettu, joten joukkue on luokiteltu tätä ’epäselvä’., Pilkkiveneeseen kokeen ajaksi sijoitettu Jamie Hyneman sanoi kuitenkin, että hän tuskin näki. Hän ehdottaa, että Archimedes’ polttava peilit olisi ollut todellinen, mutta ehkä oli käytetty enemmän häikäisevä vihollisia kuin polttaa veneitä.

kultakruunu ja ” Eureka!”

roomalaisen arkkitehdin Vitruviuksen mukaan Syrakusan kuningas Hiero II teetti temppeliin sijoitettavaksi laakeriseppeleen muotoisen kultaisen kruunun. Kuningas itse punnitsi kullan ja antoi kultasepälle materiaalin, jotta se muuttuisi taideteokseksi., Sovittuna päivänä kultaseppä esitteli mestariteoksensa-laakeriseppeleen muotoisen kultaisen kruunun, juuri niin kuin kuningas määräsi. Punnituksessa massa oli täsmälleen sama kuin aiemmin mitattuna. Kuningas oli tyytyväinen, mutta vain päivää ennen temppeliin seremonia, hän kuuli huhuja, että kultaseppä oli pettänyt hänet ja antanut hänelle kruunun ole puhdasta kultaa, mutta kulta, joka oli hopea sekoitetaan sen kanssa.,

Hiero uskoi, että siellä oli vain yksi mies Syracuse pystytään löytämään totuuden ja ratkaista hänen ongelma — hänen serkkunsa, Arkhimedes, nuori mies, 22, joka on jo kunnostautunut käyvän kaupungin hänen työstään matematiikan, fysiikan ja tekniikan.

Kun edessä haaste, Arkhimedes keksi fiksu tiede kokeilu saada pohjaan asioita, mutta vasta sen jälkeen huolellisesti miettien tilannetta.

legendan mukaan Arkhimedes mietti kultaista kruunua kylpiessään eräänä päivänä julkisissa kylpylöissä., Kun hän alkoi astua viimeiseen pulahdukseensa kylmään kylpyammeeseen, hän huomasi, että vettä alkoi tippua sivuille. Kun hän jatkoi ruumiin laskemista kylpyyn, ammeen kylkien yli valui vielä enemmän vettä. Tässä hetkessä, hän tunnisti ratkaisu Hiero ongelma, hyppäsi ulos purkista, ja juoksi koko matkan kotiin ilman muistaa laittaa vaatteet päälle, kaikki samalla huutaen, ’Eureka, Eureka!”- mikä kreikaksi tarkoittaa, ” Olen löytänyt sen! Löysin sen!”

valitettavasti ” Eureka!,”tarina itsessään on todennäköisesti väärennös, mutta Arkhimedes on aidosti hyvitetty ensimmäisenä, joka esittää kelluvuuslakeja.

Arkhimedeen

Arkhimedes Periaate todetaan, että noste on veden alla esine on yhtä suuri paino nestettä, joka on siirrettävä objekti.

Hän tiesi, että jos kruunu oli puhdasta kultaa, sen tilavuus olisi sama kuin kertakorvauksen kultaa (jonka hän oli tehnyt varma, punnitaan sama kuin kruunu), riippumatta siitä, muoto, ja se syrjäyttää sama määrä vettä kuin kulta., Jos kultaseppä olisi todella huijannut ja korvannut osan kullasta hopealla, niin kullan ja hopean määrä olisi suurempi, ja siten kruunu syrjäyttäisi enemmän vettä. Vitruviuksen mukaan Arkhimedes käytti tätä menetelmää ja huomasi kultasepän huijanneen.

skeptikot eivät kuitenkaan olleet vakuuttuneita. Niin pitkälle taaksepäin kuin 1586, Galileo kirjoitti lyhyt tutkielma nimeltään La Bilancetta, tai Vähän Tasapainoa, jossa hän väitti, että tämä menetelmä ei voi toimia, koska erot kulta ja hopea määrät ovat liian pieniä., Sen sijaan hän ehdotti Arkhimedeen käyttäneen samanlaista, mutta ovelampaa tekniikkaa. Lyhyesti sanottuna Arkhimedes luultavasti keskeytti kultakruunun asteikon toisessa päässä ja yhtä massaisen kultakimpaleen toisessa päässä.

asteikko olisi tällöin uponnut veteen, jolloin molemmat sisällöt olisivat vielä asteikon päissä. Koska kehon upotetaan veteen on kohottaneet ylös voimalla, joka vastaa veden paino siirtymään kehon, tiheämpi elin, joka on pienempi määrä sama paino, pesuallas matalampi vedessä kuin vähemmän tiheä yksi., Jos kruunu oli puhdasta kultaa, asteikot olisi edelleen tasapaino jopa veden alla.

Iron Claw

maalaus Kynsiä Arkhimedes Giulio Parigi, ottaen nimi ”iron hand” kirjaimellisesti.

jatkamme vielä toinen sota kone on suunniteltu Arkhimedes: ns Rauta Kynsiä. Nimensä mukaisesti tämä mekaaninen laite asennettiin Syrakusan vanhan kaupungin seiniin. Tarkka suunnittelu on menetetty ajoissa, mutta tiedämme, että sen tarkoitus oli kaataa innokkaita roomalaisia laivoja., Kun kynsiä kiinnittynyt alus on heikointa, se olisi nykäisi ylöspäin muoti ja sitten vapautetaan kaukaa. Vuonna 2005, tuottajat Discovery Channel on Superaseiden Antiikin Maailmassa haastoi insinöörit jäljitellä tätä mystistä laitteen sillä ehdolla, että he käyttävät vain tekniikoita ja materiaaleja tiedetään olevan saatavilla vuonna 3. vuosisadalla EKR. Seitsemän päivän kuluessa, he pystyivät testaamaan niiden luomiseen, ja he onnistuvat kaatumisen malli Roman aluksen, jotta se uppoaa.,

Matkamittari

Kuva: YouTube

sama Vitruvius, joka oli Archimedes’ ”Eureka!”hetki myös todettu, Arkhimedes on ”asennettu suuri pyörä tunnetun ympärysmitta pieni runko, paljon samalla tavalla kuin pyörä on asennettu kottikärryt; kun se oli ajanut pitkin maahan käsin se automaattisesti pudonnut kivi astiaan jokaisen vallankumouksen, jolloin mittaa kuljetun matkan. Se oli itse asiassa ensimmäinen matkamittari”, kertoo Encyclopedia Britannia., Mekanismin sanotaan olleen Arkhimedeen keksimä ensimmäisen puunilaissodan aikana. Sitä on ilmeisesti käytetty keisari Commoduksen (192A.K.) aikoihin asti, ja sen jälkeen se katosi Euroopassa 1000-luvun puoliväliin saakka.

lohkon ja tackle talja järjestelmä

Kaiverrus on Mekaanikko-Lehti (kansi sidottu Volume II, Knight & Lacey, Lontoo, 1824)

”Anna minulle paikka seistä, ja en voi liikkua maan”Arkhimedes sanoi kerran puhuessaan valtaa vipu., Vaikka hän ei keksinyt vipua, hän antoi selityksen periaatteelle, joka liittyy hänen työstään tasapainon lentokoneita.

Arkhimedeen laki vivun

Yhtä suuri painoja yhtä etäisyydet ovat tasapainossa, ja tasa-painon epätasainen etäisyydet eivät ole tasapainossa, mutta rinne kohti paino, joka on sitä suurempi etäisyys.

Jos, kun painot tietyissä etäisyydet ovat tasapainossa, jotain on lisätty, yksi painot, ne eivät ole tasapainossa, mutta rinne kohti, että paino, jonka lisäksi oli tehty.,

Vastaavasti, jos jotain otetaan pois yksi painot, ne eivät ole tasapainossa, mutta rinne kohti paino, josta ei viety mitään.

kun yhtäläiset ja samankaltaiset tasoluvut osuvat yksiin, jos niitä sovelletaan toisiinsa, niiden painopisteet vastaavat toisiaan.

Arkhimedes, Tasapainoon Lentokoneita tai Keskusten painopisteen Lentokoneita minä, Suuri Kirjoja Läntisen Maailman, v-11, Britannica, 1952, s. 502-509

tuttu kuningas Hieron oli hyvin vaikuttunut tämän lausunnon ja pyysi Arkhimedes todistaa sen., Tilaisuus tuntui hyvin osuvalta, sillä Syrakusa Puri tuolloin enemmän kuin pystyi pureskelemaan. Kaupunki rakensi upean 55 metriä pitkän Syrakusaksi kutsutun laivan, joka oli täynnä eksoottista metsää ja marmoria sekä torneja, patsaita, voimistelusalia, kirjastoa ja jopa temppeliä. Aluksen suunnitteli Arkhimedes. Mukaan Plutarkhos, Arkhimedes onnistunut asettaa Syracuse ulos satama käyttämällä monimutkainen järjestelmä hihnapyörät, vaikka hänen huomioon näyttää hieman liian runollista.,

” oli ilmoittanut, että ottaen huomioon voimassa, mitä tahansa koska paino saattaa olla siirretty, ja jopa kehui, olemme kertoi, vedoten vahvuus esittelyä, että jos toisen maan päällä, menee se, että hän voisi poistaa tämän.,iero iski hämmästyneenä tätä, ja entreating häntä korjaamaan tämän ongelman todellinen kokeilu, ja näyttää joitakin suuri paino muutti pieni moottori, hän korjattu vastaavasti, kun laiva taakka pois kuninkaan arsenal, joka voisi olla vedetty ulos dock-telakka ilman suurta työ-ja monet miehet; ja lastaus hänen kanssa monet matkustajat ja rahti koko, istuu itse samalla kun kaukana, joilla ei ole suuri ponnistus, mutta vain pitämällä pään hihnapyörän kädessään ja vetää johdot astetta, hän kiinnitti aluksen suorassa linjassa, niin sujuvasti ja tasaisesti kuin jos hän olisi ollut meressä.,”

Taiteilija vaikutelman Syracusia.

”Arkhimedes valitsi hänen esittelyn kolme mastoinen kauppalaiva kuninkaallisen laivaston, joka oli ollut hauledashore kanssa valtava työvoiman suuri joukko miehiä, ja hän eteni alus on täynnä hänen tavallista rahtia ja aloitti suuren määrän matkustajia., Sitten hän istuutui jonkin matkan päässä ja ilman mitään havaittavissa voima, mutta vain kohdistamaan veto kanssa hänen kätensä läpi monimutkainen järjestelmä hihnapyörät, hän kiinnitti aluksen kohti häntä niin sileä ja tasainen liike kuin jos hän olisi liukua veden läpi., ”Plutarkhos.,

Geometria aloilla ja sylinterit

Credit: Wikipedia

Mukaan Plutarkhos, kuuluisa kreikkalainen kirjailija, Arkhimedes oli alhainen lausunnon mekaaniset contraptions hän keksi, ja jossa hän oli tunnustettu koko antiikin maailmassa. Sen sijaan hän nautti hänen teoreettinen tutkimusmatkoja matematiikan ja fysiikan. Arkhimedes hyvitetään yhdeksän extant treatises, joista on kaksiosainen pallo ja Sylinteri., Tässä fantastinen työtä, Arkhimedes määritti pinta-ala pallon säteen r on neljä kertaa, että sen suurin ympyrä (nyky-notaatio, S = 4nr2) ja sen tilavuuden on kaksi kolmasosaa, että sylinterin, jossa se on kirjoitettu ( V = 4/3nr3). Arkhimedes oli niin ylpeä tästä saavutuksesta, että hän jätti ohjeet hautansa kaiverrettu ”pallo merkitty sylinteri.”Marcus Tullius Cicero (106-43 eaa.) löysi haudan kasvillisuuden kyllästämänä puolitoista vuosisataa Arkhimedeen kuoleman jälkeen.,

mittaus ympyrän

Luotto: YouTube

Määrittämiseksi ympyrän pinta-ala oli kerran pidetään suuri matemaattinen haaste. Arkhimedes löysi tavan lähentää sitä menetelmällä, jota kutsutaan ”ympyrän neliöimiseksi”. Hän ensin luonut neliön kaiverrettu sisällä ympyrän (kirjoitettu tarkoittaa, että se täsmälleen sopii sisällä, sen vertices vain koskettaa reuna ympyrän)., Koska hän tiesi pinta-ala neliön on (tuote kaksi sivua), oli selvää, että alue ympyrän on suurempi kuin alueen, että kaiverrettu neliö. Hän sitten asennettu monikulmio, jossa on kuusi sivua sijasta neljä ympyrän sisällä ja computed sen alueella;hän vähitellen työskennellyt tiensä ylös monimutkaisempia monikulmioita päästä vielä lähemmäksi ympyrän todellinen alue.

Luotto: uchicago.edu

Lopulta, Arkhimedes on todella hyvä tässä ja huomasin, π (pi) — suhde kehällä, halkaisija ympyrän., Hänen laskelmat käyttäen hämmästyttävä 96–sivuinen monikulmio ehdottaa, että pi valheita ”väliset rajat 3 ja 10/71 ja 3 1/7”. Toisin sanoen hän laski arvion, joka oli yhtä suuri kuin pi kaksi numeroa (3,14). Kunnes kynnyksellä calculus ja tietojenkäsittelyn ääretön sarja 1500 vuotta myöhemmin, ei monta numeroa lisättiin ne löytyvät Arkhimedes.Merkittävä läpimurto tapahtui vuonna 1655, kun englantilainen matemaatikko sai piin kaavan äärettömän suhdeluvun tuotteena.