Archimedes öröksége: találmányok és felfedezések
Archimedes az ember tökéletes megtestesülése az idő előtt. Még a filozófiát és a művészetet gyakorló társaik, valamint a kialakult demokrácia között is, Syracuse Archimédészei felülmúlták őket.,Archimedes a csillagászat, a geometria, a logika, a fizika és a matematika területén tevékenykedett, és korának legjobb mérnöke és feltalálója volt. Nagy hagyatékának részeként számos, több mint 2000 évvel ezelőtti találmánya és felfedezése ma is használatban van.
Archimedes csavar
ezt a zseniálisan kitalált eszközt Archimedes találta ki, hogy segítse a szegény gazdálkodókat a növények öntözésében. A készülék egy csavaros mechanizmusból áll egy üreges házban., Amikor a csavart elforgatják, akár szélmalom, akár kézi munka, a csavar alsó vége vizet ragad, majd a burkolaton keresztül a gravitáció ellen mozgatja, amíg az utolsó szálon keresztül el nem jut az öntözőcsatornákhoz.
ma ugyanezt az elvet alkalmazzák a modern vízelvezető és öntözési gépekben, valamint bizonyos típusú nagysebességű szerszámokban is., Azt is fel lehet használni kezelésére könnyű, laza anyagok, mint a gabona, homok, hamu. Természetesen ezek lenyűgözőbbek. Mivel 1980, Texas City, TX, USA használ nyolc 12-ft.- átmérő Archimedes csavarok kezelésére zivatar lefolyás. Minden csavar 750 lóerős dízelmotorral működik, percenként akár 125 000 gallont is képes pumpálni. Az SS Archimedes a nagy feltalálóról elnevezett hajó volt, amely volt az első gőzhajó, amely csavaros propellerrel jött.
égő tükrök
feltalálói karrierje során Archimedes gyakran megbízta a Syracuse uralkodóit, hogy feltalálják a háborús gépeket, hogy megvédjék tisztességes városukat., Ez a helyzet az ő “égő tükrökkel” – a város falaira helyezett nagy tükrök rendszere, amely a napenergiát koncentrálta annak érdekében, hogy minden olyan hajót elégessen, amely elég ostoba ahhoz, hogy vitorlázzon a Syracuse ellen. A történet rendkívül ellentmondásos, és még a mai napig történészek és mérnökök egyaránt vitatják, hogy ez tény vagy mítosz.
Archimedes ősi halálsugárának legkorábbi beszámolóját a 12. században írták Zonares és Tzetzes, akik egy korábbi, de most Elveszett munkát idéztek, Syracuse ostromának.,
amikor Marcellus egy íj lövést adott le a hajóknak, az öreg egyfajta hatszögletű tükröt épített. A tükörtől megfelelő távolságra más, hasonló típusú kisebb tükröket helyezett el, amelyeket zsanérok és bizonyos fémlemezek mozgattak. Délben a nap sugarai közé helyezte, mind nyáron, mind télen. A sugarak visszatükröződnek, egy félelmetes tüzes gyújtás izgatta a hajókat, és egy íj lövés távolságából hamuvá tette őket. Így az öreg összezavarta Marcellust találmányai révén.,
ravasz öregember, valóban, de valóban megtörtént? A tükrök arra való képessége, hogy a napot koncentrálják és magas hőmérsékletet érjenek el, nem mítosz, mivel minden gyerek, aki nagyítóval használta a maradványok égetését, igazolhatja. Ebben az évben Marokkó megnyitotta a világ legnagyobb koncentrált napenergia-erőművét (CSP), amely elegendő villamos energiát termel az egymillió ember otthonainak táplálására., A CSP-üzemek általában 12 m magas parabolikus tükröket használnak, amelyek napfényt tükröznek a hőátadó folyadékot (HTF) tartalmazó csővezetékekre, jellemzően termikus olajra. Ez majdnem 400°C-ra növeli a folyadék hőmérsékletét. Egyes CSP-k a céltornyot 1000 Fahrenheit fokot meghaladó hőmérsékletre (537 Celsius fok) melegítik, így könnyű elképzelni, hogy Archimedes hogyan húzhatott valami hasonlót az ellenséges hajók égetéséhez.,
az igazi kérdés nem az, hogy önmagában lehetséges-e, hanem az, hogy Archimedes valóban készített-e égő tükörrendszert a rendelkezésére álló eszközök és erőforrások felhasználásával kétezer évvel ezelőtt.
úgy Tűnik, 1973-ban egy görög tudós, Dr. Ioannis Sakkas, kíváncsi lettem, hogy Arkhimédész is használt “égő üveg”, hogy elpusztítsa a Római flotta, ezért egy kísérletet járó 60 görög tengerészek minden használ egy hosszúkás 3′ 5′ sík tükör koncentrálni fény a fa csónakot 160 méterre., A hajót elég gyorsan felgyújtották, bár érdemes megemlíteni, hogy a hajót kátrányfestékkel vonták be, amely nagyon gyúlékony. A kátrányfestéket gyakran használták Archimedes idejében a hajók bevonására.Azonban a közelmúltban, amikor a Mythbusters saját újrajátszást hajtott végre, a dolgok nem mentek olyan simán. 2010-ben, 500 lapos tükör által ellenőrzött 500 önkéntes középiskolai diákok elsősorban a vitorla a hajó, ami kellett volna égetni 500°F. Után egy óra, nem több, mint 230°F érhető el, így a csapat minősített ez, mint a ‘kétes’., Jamie Hyneman, aki a kísérlet időtartama alatt a próbahajón állomásozott, azt mondta, hogy alig lát, azonban. Azt sugallja, hogy Archimedes égő tükrei valódiak voltak, de talán inkább káprázatos ellenségekre használták, mint a hajók égetésére.
az Aranykorona és az ” Eureka!”
Vitruvius római építész szerint a II. A király maga mérte meg az aranyat, és adta az aranyművesnek az anyagot, hogy műalkotássá alakítsa., A kijelölt napon az aranyműves bemutatta remekművét-egy babérkoszorú alakú arany koronát, pontosan úgy, ahogy a király elrendelte. Amikor lemérték, pontosan ugyanolyan tömegű volt,mint korábban. A király elégedett volt, de csak néhány nappal a templomi szertartás előtt hallotta a pletykákat, hogy az aranyműves becsapta őt, és nem tiszta aranyból, hanem aranyból adott neki koronát, amely ezüstöt kevert vele.,
Hiero úgy vélte, hogy Syracuse — ban csak egy ember képes felfedezni az igazságot és megoldani a problémáját-unokatestvére, Archimedes, egy 22 éves fiatalember, aki már megkülönböztette magát a tisztességes városban matematikai, fizikai és mérnöki munkájáért.
amikor a kihívással szembesült, Archimedes okos tudományos kísérletet dolgozott ki a dolgok aljára, de csak a helyzet alapos átgondolása után.
A legenda szerint Archimedes az arany koronára gondolt, miközben egy nap fürdött a nyilvános fürdőkben., Ahogy elkezdett belépni egy hideg fürdőkád Az utolsó dip, észrevette, hogy a víz kezdett csöpög az oldalán. Ahogy tovább csökkentette a testét a fürdőbe, még több víz futott ki a kád oldalán. Ebben a pillanatban felismerte a megoldás, hogy Hiero problémája, kiugrott a kádból egyszerre futott hazáig anélkül, hogy emlékezne arra, hogy tegye a ruhát, miközben kiabálva, ‘Eureka Eureka!- ami görögül azt jelenti, hogy megtaláltam! Megtaláltam!”
Alas, the ” Eureka!,”maga a történet valószínűleg kitaláció, de Archimedes valóban jóváírásra kerül, mint az első, aki kimondja a felhajtóerő törvényeit.
Archimedes’ elve
tudta, hogy ha a korona tiszta arany, akkor annak térfogata megegyezik az aranycsomó térfogatával (amelyet biztosan lemért, mint a koronát), alakjától függetlenül, és ugyanolyan mennyiségű vizet fog kiszorítani, mint az arany., Ha az aranyműves valóban csalt volna, és az arany egy részét ezüstre cserélte volna, akkor az arany és ezüst mennyisége nagyobb lenne, így a korona több vizet bocsátana ki. Vitruvius szerint Archimedes ezt a módszert alkalmazta, és úgy találta, hogy az aranyműves valóban csalt.
a szkeptikusok azonban nem voltak meggyőződve. Már 1586-ban Galileo írt egy rövid értekezést La Bilancetta, vagy a kis egyensúly, amelyben azt állította, ez a módszer nem lehet munka, mert a különbségek az arany és ezüst kötetek túl kicsi., Ehelyett azt javasolta, hogy Archimedes hasonló, de ravaszabb technikát használjon. Röviden: Archimedes valószínűleg felfüggesztette az arany koronát egy skála egyik végén, a másik végén pedig egy egyenlő tömegű aranydarab.
a skála ezután vízbe merült volna, mindkét tartalom még mindig a skála végén van. Mivel a vízbe merített testet a test által elmozdított víz súlyával megegyező erő hajtja fel, a sűrűbb test, amelynek kisebb térfogata van ugyanarra a súlyra, alacsonyabb a vízben, mint a kevésbé sűrű., Ha a korona tiszta arany lenne, a mérlegek még a víz alatt is egyensúlyba kerülnének.
A Vaskarom
folytatjuk egy újabb háborús gépet, amelyet Archimedes tervezett: az úgynevezett Vaskarom. A nevére igaz, hogy ezt a mechanikus eszközt Syracuse óvárosának falaira telepítették. A pontos terv elveszett az időben, de tudjuk, hogy a célja az volt, hogy megdöntse a lelkes Római hajókat., Miután a karom egy hajó alsó részéhez rögzült, felfelé húzódott, majd távolról szabadult fel. 2005-ben a Discovery Channel ókori világ Szuperfegyvereinek gyártói arra kérték a mérnököket, hogy reprodukálják ezt az misztikus eszközt azzal a feltétellel, hogy csak olyan technikákat és anyagokat használnak, amelyekről ismert, hogy rendelkezésre állnak az ie 3.században. Hét napon belül próbára tehették alkotásukat, és sikerült egy római hajó modelljét felborítaniuk, hogy elsüllyedjen.,
A kilométer-számláló
ugyanaz a Vitruvius, aki Archimedes “Eureka!”moment is beszámolt Archimedes, hogy “szerelt egy nagy kerék ismert kerülete egy kis keret, nagyjából ugyanolyan módon, mint a kerék van szerelve egy talicska; amikor tolta a föld mentén kézzel automatikusan leesett egy kavicsot egy tartályba minden forradalom, így egy intézkedés a megtett távolság. Ez volt, valójában, az első kilométer-számláló,” szerint Encyclopedia Britannia., Ezt a mechanizmust állítólag Archimedes találta ki az első pun háború alatt. Úgy tűnik, hogy Commodus császár idejéig (192A.D.) használták, majd Európában a tizenötödik század közepéig Elveszett.
a block and tackle csigarendszer
p > “adj egy helyet, ahol állhatok, és meg tudom mozgatni a földet” – mondta Archimedes egyszer a kar erejéről beszélve., Bár nem találta fel a kart, magyarázatot adott a síkok egyensúlyával kapcsolatos munkájában részt vevő elvről.
Archimedes törvénye a karról
egyenlő súlyok egyenlő távolságra vannak egyensúlyban, egyenlő súlyok egyenlőtlen távolságokon nem egyensúlyban vannak, hanem a nagyobb távolságon lévő súly felé hajolnak.
ha bizonyos távolságokon a súlyok egyensúlyban vannak, akkor valamit hozzáadnak az egyik súlyhoz, akkor nem egyensúlyban vannak, hanem hajlamosak arra a súlyra, amelyre a kiegészítést elvégezték.,
hasonlóképpen, ha valamit elvesznek az egyik súlytól, akkor nem egyensúlyban vannak, hanem a súly felé hajolnak, ahonnan semmit sem vettek.
Ha az egyenlő és hasonló síkfigurák egybeesnek, ha egymásra vonatkoznak, a súlypontjaik hasonlóan egybeesnek.
az ismerős Hieron király nagyon lenyűgözte ezt a kijelentést, és felkérte Archimedest, hogy bizonyítsa be., Az alkalom nagyon jónak tűnt, mert Syracuse akkoriban többet harapott le, mint amennyit meg tudott rágni. A város épített egy csodálatos 55 méter hosszú hajó úgynevezett Syracusia tele pazar dekoráció egzotikus erdők és márvány együtt tornyok, szobrok, tornaterem, könyvtár, sőt egy templom. A hajót Archimedes tervezte. Plutarch szerint Archimedes bonyolult csigarendszer segítségével sikerült a Syracuse-t kikötőből beállítani, bár számlája kissé túl költőnek tűnik.,
” azt állította, hogy az erő miatt az adott súlyt meg lehet mozgatni, sőt dicsekedni, azt mondják, a demonstráció erejére támaszkodva, hogy ha lenne egy másik föld, ha belemenne, ezt eltávolíthatja.,iero, hogy kötött csodálkozva ezt, könyörögve neki, hogy jó ez a probléma, amelyet általában a kísérlet, egy kicsit nagy tömeg mozgott egy kis motor, hogy rögzített ennek megfelelően amikor egy hajó a teher, ki a király az arsenal, amely nem lehet levonni, a dokkoló nélkül nagy munkaerő-sok emberek; de, betöltése a sok utas a teljes árat, ül magát, miközben messze van, nem nagy törekvés, de csak akkor tartja a fejét a csigát, a kezében pedig a rajz, a kábelek által fok, behúzta a hajó egyenes vonalban, olyan simán, egyenletesen, mintha ő volt a tengerben.,”
“Arkhimédész választotta a bemutató egy három árbócos kereskedőhajót a királyi flotta, amely már hauledashore a hatalmas munkaerő egy nagy csapat férfi, majd azzal folytatta, hogy a hajó tele van a szokásos áruszállító, s kezdett egy nagy utasok száma., Ezután leült egy bizonyos távolságra, anélkül, hogy bármilyen észrevehető erő, de csak gyakorló tapadást a kezével egy komplex rendszer csigák, felhívta a hajó felé olyan sima, sőt a mozgás, mintha siklott át a vízen., “Plutarkhosz.,
gömbök és hengerek geometriája
Plutarch szerint a híres görög életrajzíró, Archimedes alacsony véleményt alkotott a mechanikai szerkezetekről ő találta fel, amelyre az egész ősi világban elismerték. Ehelyett a matematika és a fizika elméleti felfedezéseivel foglalkozott. Archimedes jóváírásra kilenc fennmaradt értekezések, amelyek közül a két kötet a gömb és a henger., Ebben a fantasztikus munkában Archimedes meghatározta, hogy az r sugarú gömb felülete négyszerese a legnagyobb körének (a modern jelölésben S = 4nr2), és hogy egy gömb térfogata kétharmada annak a hengernek, amelybe be van írva ( V = 4/3nr3). Archimedes annyira büszke volt erre az eredményre, hogy utasításokat hagyott arra, hogy sírját “egy hengerbe írt gömbre” írják.”Marcus Tullius Cicero (i.e. 106-43) Archimedes halála után másfél évszázaddal, növényzettel benőtt sírt talált.,
A kör mérése
a kör területének meghatározása egykor nagy matematikai kihívásnak számított. Archimedes megtalálta a módját, hogy megközelítse azt a “kör négyzetének” nevezett módszerrel. Először létrehozott egy négyzetet, amely a kör belsejébe van írva (a Feliratozás azt jelenti, hogy pontosan beleillik, csúcsai csak megérintik a kör szélét)., Mivel tudta, hogy a tér területe (két oldal terméke), egyértelmű volt, hogy a kör területe nagyobb, mint a beírt négyzet területe. Ezután a körön belül négy helyett hat oldalú sokszöget illesztett be, majd kiszámította annak területét;fokozatosan összetettebb sokszögekkel dolgozott fel, hogy még közelebb kerüljön a kör valódi területéhez.
végül Archimedes nagyon jó volt ebben, és felfedezte π (pi) — a kerületnek a kör átmérőjéhez viszonyított arányát., Számításai egy megdöbbentő 96 oldalú sokszög segítségével arra utalnak, hogy a pi “a 3 és a 10/71, valamint a 3 és az 1/7 határai között”fekszik. Más szóval, kiszámított egy becslést, amely egyenlő volt a Pi-vel két számjegyre (3.14). Az 1500 évvel későbbi calculus and computing infinite sorozat megjelenéséig nem sok számjegyet adtak hozzá az Archimedes által talált számokhoz.Nagy áttörés történt 1655-ben, amikor az angol matematikus a PI képletét egy végtelen aránysor termékeként hozta létre.