Archimede, è l’incarnazione perfetta di un uomo più avanti del suo tempo. Anche tra i coetanei che praticavano la filosofia e le arti, così come la democrazia consolidata, Archimede di Siracusa li eclissò tutti.,Un vero polymath, Archimede era attivo nei campi dell’astronomia, geometria, logica, fisica e matematica, ed è stato riconosciuto come il miglior ingegnere e inventore del suo tempo. Come parte della sua grande eredità, molte delle sue invenzioni e scoperte di oltre 2.000 anni fa sono ancora in uso oggi.

Vite di Archimede

Questo ingegnoso dispositivo è stato inventato da Archimede per aiutare i poveri agricoltori ad irrigare i loro raccolti. Il dispositivo è costituito da un meccanismo a vite all’interno di un involucro cavo., Quando la vite viene ruotata, sia dal mulino a vento o lavoro manuale, l’estremità inferiore della vite scoop acqua, poi si muove attraverso l’involucro contro gravità fino a quando fuoriesce attraverso l’ultimo filo per raggiungere canali di irrigazione.

Oggi, lo stesso principio è utilizzato nei moderni macchinari per il drenaggio e l’irrigazione, e anche in alcuni tipi di strumenti ad alta velocità., Può anche essere applicato per la manipolazione di materiali leggeri e sfusi come grano, sabbia e ceneri. Certo, questi sembrano più impressionanti. Dal 1980, Texas City, TX, USA utilizza otto 12 piedi.- diametro viti di Archimede per gestire il deflusso temporale. Ogni vite è alimentata da un motore diesel da 750 HP e può pompare fino a 125.000 galloni al minuto. La SS Archimede era una nave dal nome del grande inventore, che fu la prima nave a vapore a venire con un’elica a vite.

Burning mirrors

Durante la sua carriera di inventore, Archimede fu spesso incaricato dai governanti di Siracusa di inventare macchine da guerra per proteggere la loro bella città., È il caso dei suoi “burning mirrors” – un sistema di grandi specchi posti sulle pareti della città che concentravano l’energia solare per bruciare qualsiasi nave abbastanza sciocca da navigare contro Siracusa. La storia è estremamente controversa, e anche fino ad oggi gli storici e gli ingegneri discutono se questo è un fatto o un mito.

Il primo resoconto dell’antico raggio della morte di Archimede fu scritto nel 12 ° secolo da Zonares e Tzetzes che citavano un’opera precedente, ma ora perduta, chiamata L’assedio di Siracusa.,

Quando Marcello aveva piazzato le navi con un colpo di prua, il vecchio costruì una sorta di specchio esagonale. Collocò a debita distanza dallo specchio altri specchi più piccoli dello stesso tipo, che furono spostati per mezzo dei loro cardini e di alcune lastre di metallo. Lo mise in mezzo ai raggi del sole a mezzogiorno, sia in estate che in inverno. I raggi di essere riflessa da questo, una spaventosa accensione di fuoco è stato eccitato sulle navi, e li ha ridotti in cenere, dalla distanza di un colpo di prua. Così il vecchio sconcertò Marcello, per mezzo delle sue invenzioni.,

Vecchio furbo, davvero, ma è successo davvero? La capacità degli specchi di concentrare il sole e ottenere temperature elevate non è un mito, come può attestare qualsiasi bambino che ha usato una lente d’ingrandimento per bruciare gli scarti. Quest’anno, il Marocco ha aperto il più grande impianto di energia solare concentrata (CSP) al mondo che genererà abbastanza elettricità per alimentare le case di un milione di persone., Gli impianti CSP utilizzano tipicamente specchi parabolici alti 12 m che riflettono la luce solare su tubazioni che contengono un fluido termovettore (HTF), tipicamente olio termico. Questo aumenta la temperatura del fluido a quasi 400°C. L’HTF viene quindi utilizzato per riscaldare il vapore in un generatore a turbina standard. Alcuni CSP riscaldano la torre bersaglio a temperature superiori a 1.000 gradi Fahrenheit (537 gradi Celsius), quindi è facile immaginare come Archimede possa aver tirato qualcosa di simile a bruciare le navi nemiche.,

La vera domanda non è se sia possibile di per sé, ma se Archimede abbia effettivamente realizzato un sistema burning mirror utilizzando gli strumenti e le risorse a sua disposizione duemila anni fa.

Apparentemente, nel 1973 uno scienziato greco, il dottor Ioannis Sakkas, divenne curioso di sapere se Archimede potesse davvero usare un “vetro ardente” per distruggere la flotta romana, così organizzò un esperimento che coinvolse 60 marinai greci ciascuno usando uno specchio piatto oblungo da 3′ per 5′ per focalizzare la luce su una barca a remi di legno a 160 piedi di distanza., La barca è stata data alle fiamme abbastanza rapidamente, anche se vale la pena ricordare che la barca era rivestita di vernice catrame, che è altamente infiammabile. La vernice di catrame veniva usata frequentemente per rivestire le navi ai tempi di Archimede.Tuttavia, più recentemente, quando i Mythbusters hanno fatto la loro rievocazione, le cose non sono andate altrettanto bene. Nel 2010, 500 specchi piatti controllati da 500 studenti volontari delle scuole medie e superiori si sono concentrati sulla vela di una nave, che avrebbe dovuto bruciare a 500°F. Dopo un’ora, non è stato possibile raggiungere più di 230°F, quindi il team ha classificato questo come “inconcludente”., Jamie Hyneman, che era di stanza sulla barca finta per tutta la durata dell’esperimento, ha detto che riusciva a malapena a vedere, però. Suggerisce che gli specchi infuocati di Archimede avrebbero potuto essere reali, ma forse erano usati più per abbagliare i nemici che per bruciare le barche.

La corona d’oro e ” Eureka!”

Secondo l’architetto romano Vitruvio, il re siracusano Iero II commissionò una corona d’oro a forma di corona d’alloro da collocare in un tempio. Il re stesso pesò l’oro e diede all’orafo il materiale per trasformarlo in un’opera d’arte., Al giorno stabilito, l’orafo presentò il suo capolavoro: una corona d’oro a forma di corona d’alloro, esattamente come ordinato dal re. Quando è stato pesato, aveva esattamente la stessa massa misurata in precedenza. Il re fu contento, ma solo pochi giorni prima della cerimonia del tempio, sentì voci che l’orafo lo aveva ingannato e gli aveva dato una corona non d’oro puro, ma d’oro che aveva mescolato l’argento con esso.,

Hiero credeva che a Siracusa ci fosse solo un uomo in grado di scoprire la verità e risolvere il suo problema: suo cugino, Archimede, un giovane di 22 anni che si era già distinto nella città giusta per il suo lavoro in matematica, fisica e ingegneria.

Di fronte alla sfida, Archimede escogitò un intelligente esperimento scientifico per andare a fondo delle cose, ma solo dopo aver riflettuto a fondo sulla situazione.

La leggenda vuole che Archimede stesse pensando alla corona d’oro mentre faceva il bagno nei bagni pubblici un giorno., Mentre cominciava ad entrare in una vasca da bagno fredda per il suo ultimo tuffo, notò che l’acqua iniziava a gocciolare sui lati. Mentre continuava ad abbassare il suo corpo nella vasca da bagno, ancora più acqua corse fuori sui lati della vasca. In questo istante, riconobbe la soluzione al problema di Hiero, saltò subito fuori dalla vasca e corse fino a casa senza ricordarsi di mettersi i vestiti, gridando per tutto il tempo: ‘Eureka, Eureka!- che in greco significa: ‘L’ho trovato! L’ho trovato!’

Ahimè, il ” Eureka!,”la storia stessa è probabilmente una fabbricazione, ma Archimede è sinceramente accreditato come il primo a dichiarare le leggi della galleggiabilità.

Sapeva che se la corona fosse oro puro, il suo volume sarebbe stato uguale a quello del pezzo d’oro (che aveva fatto in modo pesasse lo stesso della corona), indipendentemente dalla forma, e avrebbe spostato la stessa quantità d’acqua dell’oro., Se l’orafo avesse davvero imbrogliato e sostituito parte dell’oro con argento, allora il volume di oro e argento sarebbe stato maggiore, e quindi la corona avrebbe spostato più acqua. Secondo Vitruvio, Archimede usò questo metodo e scoprì che l’orafo aveva effettivamente imbrogliato.

Gli scettici non erano convinti, tuttavia. Già nel 1586, Galileo scrisse un breve trattato chiamato La Bilancetta, o Il piccolo equilibrio, in cui sosteneva che questo metodo non poteva funzionare perché le differenze nei volumi d’oro e d’argento sono troppo piccole., Invece, suggerì che Archimede usasse una tecnica simile, ma più astuta. In breve, Archimede probabilmente sospese la corona d’oro su un’estremità di una scala e un pezzo d’oro di uguale massa sull’altra estremità.

La scala sarebbe stata poi sommersa in acqua, con entrambi i contenuti ancora alle estremità della scala. Poiché un corpo immerso nell’acqua è sostenuto da una forza pari al peso dell’acqua spostata dal corpo, il corpo più denso, che ha un volume più piccolo per lo stesso peso, affonderebbe più in basso nell’acqua di quello meno denso., Se la corona fosse oro puro, la bilancia continuerebbe a bilanciarsi anche sott’acqua.

L’Artiglio di Ferro

Continuiamo con un’altra macchina da guerra progettata da Archimede: il cosiddetto Artiglio di Ferro. Fedele al suo nome, questo dispositivo meccanico è stato installato sulle mura della città vecchia di Siracusa. Il progetto esatto è stato perso nel tempo, ma sappiamo che il suo scopo era quello di rovesciare le navi romane desiderose., Una volta che l’artiglio si è fissato al ventre di una nave, sarebbe stato tirato verso l’alto e poi rilasciato da una distanza. Nel 2005, i produttori delle Superarmi del mondo Antico di Discovery Channel hanno sfidato gli ingegneri a replicare questo dispositivo arcano a condizione che utilizzassero solo tecniche e materiali noti per essere disponibili nel 3 ° secolo AC. Nel giro di sette giorni, furono in grado di testare la loro creazione, e riuscirono a ribaltare un modello di una nave romana per farlo affondare.,

Il contachilometri

Lo stesso Vitruvio che ha rappresentato “Eureka” di Archimede!”moment riferì anche che Archimede aveva” montato una grande ruota di circonferenza nota in una piccola cornice, nello stesso modo in cui la ruota è montata su una carriola; quando veniva spinta lungo il terreno a mano faceva cadere automaticamente un ciottolo in un contenitore ad ogni giro, dando una misura della distanza percorsa. Era, in effetti, il primo contachilometri”, secondo Encyclopedia Britannia., Si dice che questo meccanismo sia stato inventato da Archimede durante la prima guerra punica. Sembra che sia stato utilizzato fino al tempo dell’imperatore Commodo (192 a.D.) e poi è stato perso in Europa fino alla metà del XV secolo.

Il blocco e affrontare il sistema di pulegge

“datemi un punto di appoggio, e sono in grado di muovere la terra,” Archimede disse una volta parlando del potere di leva., Mentre non ha inventato la leva, ha dato una spiegazione del principio coinvolto nel suo lavoro sull’equilibrio dei piani.

Il familiare re Ierone fu molto colpito da questa affermazione e chiese ad Archimede di dimostrarlo., L’occasione sembrava molto adatta perché Siracusa all’epoca stava mordendo più di quanto potesse masticare. La città costruì una magnifica nave lunga 55 metri chiamata Syracusia ricca di un sontuoso arredamento di legni esotici e marmo insieme a torri, statue, una palestra, una biblioteca e persino un tempio. Oh, e la nave è stata progettata da Archimede. Secondo Plutarco, Archimede riuscì a far uscire Siracusa dal porto usando un intricato sistema di pulegge, anche se il suo racconto sembra un po ‘ troppo poetico.,

” aveva dichiarato che data la forza, un dato peso poteva essere spostato, e persino vantato, ci viene detto, basandosi sulla forza della dimostrazione, che se ci fosse un’altra terra, entrando in essa avrebbe potuto rimuovere questo.,iero di essere colpito con stupore, e chiedendo a lui di fare bene questo problema da esperimento vero e proprio, e mostra grande peso mosso da un piccolo motore, ha fissato la conseguenza su di una nave da carico, del re arsenal, che non poteva essere tirato fuori la dock senza grandi fatiche, e molti uomini; e, carico di lei con molti passeggeri e un pieno di merci, seduto stesso, mentre non lontano, senza grande sforzo, ma solo tenendo la testa della puleggia in mano e disegnare le corde per gradi, ha disegnato la nave in linea retta, come senza intoppi e in modo uniforme, come se fosse stata in mare.,”

“Archimede scelse per la sua dimostrazione un mercantile a tre alberi della flotta reale, che era stato trasportato con immenso lavoro da una grande banda di uomini, e procedette a far caricare la nave con il suo solito carico e imbarcò un gran numero di passeggeri., Poi si sedette a una certa distanza e senza usare alcuna forza evidente, ma semplicemente esercitando trazione con la mano attraverso un complesso sistema di pulegge, attirò la nave verso di lui con un movimento liscio e uniforme come se stesse scivolando attraverso l’acqua.,” Plutarco.,

Geometria delle sfere e cilindri

Secondo Plutarco, il famoso biografo greco, Archimede aveva una bassa opinione di aggeggi meccanici che ha inventato e per il quale gli è stato riconosciuto in tutto il mondo antico. Invece, ha gustato nelle sue esplorazioni teoriche della matematica e della fisica. Archimede è accreditato per nove trattati esistenti, tra i quali è il due volumi sulla sfera e cilindro., In questo fantastico lavoro, Archimede determinato la superficie di una sfera di raggio r è quattro volte quella del suo cerchio più grande ( in notazione moderna, S = 4nr2) e che il volume di una sfera è due terzi quello del cilindro in cui è inscritto (V = 4/3nr3). Archimede era così orgoglioso di questo risultato che ha lasciato le istruzioni per la sua tomba per essere inscritto con ” una sfera inscritta in un cilindro.”Marco Tullio Cicerone (106-43 a.C.) trovò la tomba, ricoperta di vegetazione, un secolo e mezzo dopo la morte di Archimede.,

La misurazione del cerchio

Determinare l’area di un cerchio era una volta considerata una grande sfida matematica. Archimede trovò un modo per approssimarlo con un metodo chiamato “quadratura del cerchio”. Per prima cosa ha creato un quadrato inscritto all’interno del cerchio (inscritto significa che si adatta esattamente all’interno, con i suoi vertici che toccano solo il bordo del cerchio)., Poiché sapeva che l’area del quadrato è (il prodotto di due lati), era chiaro che l’area del cerchio è più grande dell’area di quel quadrato inscritto. Ha quindi montato un poligono con sei lati invece di quattro all’interno del cerchio e calcolato la sua area;ha gradualmente lavorato la sua strada con poligoni più complessi per avvicinarsi ancora di più alla vera area del cerchio.

Alla fine, Archimede è diventato davvero bravo in questo e ha scoperto π (pi) — il rapporto tra la circonferenza e il diametro di un cerchio., I suoi calcoli usando un sorprendente poligono a 96 lati per suggerire che pi si trova “tra i limiti di 3 e 10/71 e 3 e 1/7”. In altre parole, ha calcolato una stima pari a pi a due cifre (3.14). Fino all’avvento del calcolo e del calcolo delle serie infinite 1.500 anni dopo, non molte cifre sono state aggiunte a quelle trovate da Archimede.Un importante passo avanti è stato fatto nel 1655, quando il matematico inglese derivato una formula per pi come il prodotto di una serie infinita di rapporti.