Archimedes jest idealnym ucieleśnieniem człowieka wyprzedzającego swój czas. Nawet wśród rówieśników, którzy praktykowali filozofię i sztukę, a także ustanowili demokrację, Archimedes z Syrakuz przyćmił ich wszystkich.,Prawdziwy Polimat, Archimedes był aktywny w dziedzinie astronomii, geometrii, logiki, fizyki i matematyki, i został uznany za najlepszego inżyniera i wynalazcę swoich czasów. Jako część jego wielkiego dziedzictwa, wiele jego wynalazków i odkryć sprzed ponad 2000 lat jest nadal w użyciu.

śruba Archimedesa

to genialnie wymyślone urządzenie zostało wynalezione przez Archimedesa, aby pomóc biednym rolnikom nawadniać swoje uprawy. Urządzenie składa się z mechanizmu śrubowego wewnątrz wydrążonej obudowy., Gdy śruba jest obracana, albo za pomocą wiatraka lub pracy ręcznej, dolny koniec śruby zbiera wodę, a następnie przesuwa ją przez obudowę wbrew grawitacji, aż ucieknie przez ostatni gwint, aby dotrzeć do kanałów nawadniających.

dziś ta sama zasada jest stosowana w nowoczesnych maszynach do drenażu i nawadniania, a także w niektórych rodzajach narzędzi szybkobieżnych., Może być również stosowany do przenoszenia lekkich, sypkich materiałów, takich jak ziarno, piasek i popiół. Oczywiście te wyglądają bardziej imponująco. Od 1980, Texas City, TX, USA używa osiem 12-ft.- średnica śrub Archimedesa do zarządzania spływem deszczu. Każda śruba jest napędzana silnikiem wysokoprężnym o mocy 750 KM i może pompować do 125 000 galonów na minutę. SS Archimedes był statkiem nazwanym na cześć wielkiego wynalazcy, który był pierwszym parowcem, który miał śmigło śrubowe.

płonące lustra

podczas swojej kariery jako wynalazca, Archimedes często był zlecany przez władców Syrakuz do wynalezienia maszyn wojennych, aby chronić swoje sprawiedliwe miasto., Tak jest w przypadku jego ” płonących luster – – systemu dużych luster umieszczonych na murach miasta, które koncentrowały energię słoneczną, aby spalić wszelkie statki na tyle głupie, aby popłynąć przeciwko Syrakuzom. Historia jest niezwykle kontrowersyjna i nawet do dziś historycy i inżynierowie dyskutują, czy jest to fakt, czy mit.

Najwcześniejsza wzmianka o starożytnym promieniu śmierci Archimedesa została napisana w XII wieku przez Zonaresa i Tzetzesa, którzy cytowali wcześniejsze, ale teraz utracone dzieło o nazwie Oblężenie Syrakuz.,

Kiedy Marcellus postawił okręt na dziobie, starzec skonstruował coś w rodzaju sześciokątnego zwierciadła. Umieścił w odpowiedniej odległości od lustra inne mniejsze lustra tego samego rodzaju, które były przesuwane za pomocą zawiasów i niektórych płyt metalowych. Umieścił go wśród promieni Słońca w południe, zarówno latem, jak i zimą. Odbite przez to promienie wzbudzały przerażające ogniste podpalenie na okrętach, które z odległości strzału dziobowego obróciło je w popiół. W ten sposób staruszek zdumiał Marcellusa swoimi wynalazkami.,

sprytny staruszek, rzeczywiście, ale czy to się naprawdę stało? Zdolność luster do koncentracji słońca i uzyskiwania wysokich temperatur nie jest mitem, o czym może świadczyć każde dziecko, które paliło resztki szkła powiększającego. W tym roku Maroko otworzyło największą na świecie elektrownię skoncentrowanej energii słonecznej (CSP), która wygeneruje wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zasilić domy miliona ludzi., Instalacje CSP zazwyczaj używają 12-metrowych zwierciadeł parabolicznych, które odbijają światło słoneczne na rurociągach zawierających płyn do wymiany ciepła (HTF), zazwyczaj olej termiczny. Zwiększa to temperaturę płynu do prawie 400°C. HTF jest następnie używany do podgrzewania pary w standardowym generatorze turbinowym. Niektórzy CSP podgrzewają cel do temperatury powyżej 1000 Stopni Fahrenheita (537 stopni Celsjusza), więc łatwo sobie wyobrazić, jak Archimedes mógł pociągnąć coś podobnego do spalenia wrogich statków.,

prawdziwe pytanie nie brzmi, czy jest to możliwe samo w sobie, ale czy Archimedes faktycznie stworzył system płonącego lustra, używając narzędzi i zasobów, którymi dysponował dwa tysiące lat temu.

najwyraźniej, w 1973 roku grecki naukowiec, dr Ioannis Sakkas, stał się ciekawy, czy Archimedes naprawdę mógł użyć „płonącego szkła”, aby zniszczyć rzymską flotę, więc zorganizował eksperyment z udziałem 60 greckich marynarzy, każdy za pomocą podłużnego 3′ na 5′ płaskie lustro, aby skupić światło na drewnianej łodzi wiosłowej 160 stóp dalej., Łódź została podpalona dość szybko, choć warto wspomnieć, że łódź została pokryta smołową farbą, która jest wysoce łatwopalna. Farba smołowa była często używana do pokrywania statków w czasach Archimedesa.Jednak ostatnio, gdy Pogromcy mitów stworzyli własną rekonstrukcję, sprawy nie potoczyły się tak gładko. W 2010 roku 500 płaskich luster sterowanych przez 500 wolontariuszy gimnazjalistów i licealistów skupiło się na żaglu statku, który powinien spalić się w temperaturze 500°F. po godzinie nie można było osiągnąć więcej niż 230°F, więc zespół zaklasyfikował to jako „niejednoznaczne”., Jamie Hyneman, który stacjonował na makiecie przez czas trwania eksperymentu, powiedział, że ledwo widzi. Sugeruje, że płonące lustra Archimedesa mogły być prawdziwe, ale być może były używane bardziej do oślepiania wrogów niż do płonących łodzi.

złota korona i „Eureka!”

według Rzymskiego architekta Witruwiusza, Syrakuzański Król Hiero II zlecił umieszczenie w Świątyni Złotej Korony w kształcie wieńca laurowego. Sam król zważył złoto i dał złotnikowi materiał, aby przekształcić je w dzieło sztuki., W wyznaczonym dniu złotnik zaprezentował swoje arcydzieło-złotą koronę w kształcie wieńca laurowego, dokładnie tak, jak kazał król. Kiedy był ważony, miał dokładnie taką samą masę, jak mierzony wcześniej. Król był zadowolony, ale zaledwie kilka dni przed ceremonią świątynną usłyszał pogłoski, że złotnik oszukał go i dał mu koronę nie z czystego złota, ale ze złota, które zmieszało się ze srebrem.,

Hiero wierzył, że tylko jeden człowiek w Syrakuzach jest w stanie odkryć prawdę i rozwiązać swój problem — jego kuzyn, Archimedes, młody człowiek w wieku 22 lat, który już wyróżnił się w pięknym mieście za swoją pracę w dziedzinie matematyki, fizyki i inżynierii.

w obliczu wyzwania Archimedes wymyślił sprytny eksperyment naukowy, aby dotrzeć do sedna sprawy, ale dopiero po dokładnym rozważeniu sytuacji.

legenda głosi, że Archimedes myślał kiedyś o złotej koronie podczas kąpieli w łaźniach publicznych., Kiedy zaczął wchodzić do zimnej wanny na ostatnią kąpiel, zauważył, że woda zaczęła kapać po bokach. Gdy kontynuował opuszczanie ciała do wanny, jeszcze więcej wody wybiegało po bokach wanny. W tej chwili rozpoznał rozwiązanie problemu Hiero, wyskoczył natychmiast z wanny i pobiegł całą drogę do domu, nie pamiętając o założeniu ubrania, cały czas krzycząc: „Eureka, Eureka!- co po grecku oznacza: „znalazłem! Znalazłem!”

Niestety ” Eureka!,”sama historia jest prawdopodobnie zmyślona, ale Archimedes jest autentycznie uznawany za pierwszego, który podaje prawa pływalności.

wiedział, że jeśli korona jest czystym złotem, jej objętość będzie taka sama, jak bryła złota (którą upewnił się, że waży tyle samo, co Korona), niezależnie od kształtu, i wypiera taką samą ilość wody, jak złoto., Gdyby złotnik rzeczywiście oszukał i zastąpił część złota srebrem, wówczas objętość złota i srebra byłaby większa, a tym samym Korona wyparłaby więcej wody. Według Witruwiusza Archimedes użył tej metody i stwierdził, że złotnik rzeczywiście oszukiwał.

sceptycy nie byli jednak przekonani. Już w 1586 roku Galileusz napisał krótki Traktat o nazwie La Bilancetta, czyli mała równowaga, w którym twierdził, że ta metoda nie może być praca, ponieważ różnice w tomach złota i srebra są zbyt małe., Zamiast tego zasugerował Archimedesowi użycie podobnej, ale bardziej przebiegłej techniki. Krótko mówiąc, Archimedes prawdopodobnie zawiesił złotą koronę na jednym końcu skali, a bryłę złota o równej masie na drugim końcu.

skala zostałaby wtedy zanurzona w wodzie, przy czym obie treści nadal znajdowały się na końcach skali. Ponieważ ciało zanurzone w wodzie jest wypierane siłą równą masie wody przemieszczonej przez ciało, gęstsze ciało, które ma mniejszą objętość dla tej samej masy, tonałoby w wodzie mniej niż mniej gęste., Gdyby korona była czystym złotem, łuski nadal balansowałyby nawet pod wodą.

żelazny pazur

kontynuujemy kolejną machinę wojenną zaprojektowaną przez Archimedesa: tak zwany żelazny pazur. Zgodnie ze swoją nazwą, to urządzenie mechaniczne zostało zainstalowane na murach Starego Miasta Syrakuz. Dokładny projekt został utracony w czasie, ale wiemy, że jego celem było obalenie rzymskich okrętów., Gdy pazur przytwierdzał się do podbrzusza statku, był ciągnięty w górę, a następnie wypuszczany z daleka. W 2005 roku producenci superweapons Of The Ancient World Discovery Channel wezwali inżynierów do replikowania tego tajemnego urządzenia pod warunkiem, że użyją tylko technik i materiałów, o których wiadomo, że są dostępne w III wieku p. n. e. W ciągu siedmiu dni byli w stanie przetestować swoje stworzenie i udało im się wywrócić Model Rzymskiego statku, aby zatonął.,

Licznik kilometrów

ten sam Witruwiusz, który rozliczał Archimedesa „Eureka!”moment poinformował również, że Archimedes” zamontował duże koło o znanym obwodzie w małej ramie, w taki sam sposób, jak koło jest zamontowane na taczce; kiedy było popychane ręcznie po ziemi, automatycznie upuszczało kamyk do pojemnika przy każdym obrocie, podając miarę przebytej odległości. Był to w efekcie pierwszy licznik kilometrów ” według Encyclopedia Britannia., Mechanizm ten został wynaleziony przez Archimedesa podczas I wojny punickiej. Wydaje się, że był używany aż do czasów cesarza Kommodusa (192A.D.), a następnie zaginął w Europie aż do połowy XV wieku.

block and tackle pulley system

„daj mi miejsce do stania, a będę mógł poruszać ziemią” – powiedział kiedyś Archimedes mówiąc o mocy dźwigni., Chociaż nie wynalazł dźwigni, podał Wyjaśnienie Zasady związanej z jego pracą nad równowagą płaszczyzn.

znajomy król Hieronim był pod wielkim wrażeniem tego stwierdzenia i poprosił Archimedesa, aby to udowodnić., Okazja wydawała się bardzo odpowiednia, ponieważ Syrakuzy w tym czasie odgryzały więcej niż mogły przeżuć. Miasto zbudowało wspaniały 55-metrowy statek o nazwie Syrakuzy pełen wystawnego wystroju egzotycznych lasów i marmuru wraz z wieżami, posągami, Gimnazjum, biblioteką, a nawet świątynią. Okręt został zaprojektowany przez Archimedesa. Według Plutarcha, Archimedesowi udało się wyprowadzić Syrakuzy z harbor za pomocą skomplikowanego systemu kół pasowych, chociaż jego relacja wydaje się nieco zbyt poetycka.,

” stwierdził, że biorąc pod uwagę siłę, każda dana waga może być przesunięta, a nawet chwalił się, mówi się nam, polegając na sile demonstracji, że gdyby istniała inna Ziemia, wchodząc w nią, mógłby to usunąć.,iero został uderzony ze zdumieniem i błagając go, aby naprawił ten problem przez rzeczywisty eksperyment i pokazał jakąś wielką wagę poruszaną przez mały silnik, odpowiednio przymocował statek ciężarowy z królewskiego arsenału, który nie mógł zostać wyciągnięty z doku bez wielkiej pracy i wielu ludzi; i załadowując go wieloma pasażerami i pełnym ładunkiem, siedząc daleko, bez wielkiego wysiłku, ale tylko trzymając głowę koła pasowego w ręku i ciągnąc sznury stopniami, narysował statek w linii prostej, tak gładko i równomiernie, jak gdyby ona miała 10 lat.byłem w morzu.,”

„Archimedes wybrał na swoją demonstrację trójmasztowy statek handlowy floty królewskiej, który został przewieziony z ogromną siłą przez Wielką bandę mężczyzn, i przystąpił do załadowania statku zwykłym ładunkiem i zaokrętowania dużej liczby pasażerów., Następnie usiadł w pewnej odległości i bez użycia żadnej zauważalnej siły, a jedynie wywierając przyczepność ręką poprzez złożony system kół pasowych, przyciągnął naczynie w jego kierunku z tak gładkim, a nawet ruchem, jakby ona szybowała po wodzie., „Plutarch.,

Geometria sfer i cylindrów

według Plutarcha, słynnego greckiego biografa, Archimedes miał niską opinię o ustrojach mechanicznych, jakie miał.wymyślony i za co został uznany w całym starożytnym świecie. Zamiast tego rozkoszował się w swoich teoretycznych poszukiwaniach matematyki i fizyki. Archimedesowi przypisuje się dziewięć zachowanych traktatów, wśród których jest dwutomowy o kuli i cylindrze., W tej fantastycznej pracy Archimedes ustalił, że pole powierzchni każdej sfery o promieniu R jest czterokrotnie większe od jej największego okręgu ( we współczesnej notacji S = 4nr2) i że objętość kuli wynosi dwie trzecie objętości cylindra, w którym jest ona wpisana (V = 4/3nr3). Archimedes był tak dumny z tego osiągnięcia, że zostawił instrukcje, aby jego grób został wpisany „kulą wpisaną w cylinder.”Marcus Tullius Cicero (106-43 p. n. e.) odnalazł zarośnięty roślinnością Grobowiec półtora wieku po śmierci Archimedesa.,

pomiar okręgu

określenie obszaru okręgu było kiedyś uważane za wielkie wyzwanie matematyczne. Archimedes znalazł sposób na przybliżenie go metodą zwaną „kwadratem okręgu”. Po raz pierwszy stworzył kwadrat wpisany wewnątrz okręgu (wpisany oznacza, że dokładnie pasuje do środka, a jego wierzchołki dotykają tylko krawędzi okręgu)., Ponieważ wiedział, że powierzchnia kwadratu jest (iloczynem dwóch boków), było jasne, że powierzchnia okręgu jest większa niż powierzchnia tego wpisanego kwadratu. Następnie zamontował wielokąt z sześcioma bokami zamiast czterech w okręgu i obliczył jego obszar;stopniowo pracował nad bardziej złożonymi wielokątami, aby jeszcze bardziej zbliżyć się do prawdziwego obszaru okręgu.

ostatecznie Archimedes był w tym naprawdę dobry i odkrył π (pi) – stosunek obwodu do średnicy okręgu., Jego obliczenia przy użyciu zadziwiającego 96-bocznego wielokąta sugerują, że pi leży „między granicami 3 i 10/71 i 3 i 1/7”. Innymi słowy, obliczył oszacowanie, które było równe pi do dwóch cyfr (3.14). Do czasu pojawienia się rachunku i obliczeń nieskończonych szeregów 1500 lat później, niewiele cyfr zostało dodanych do tych znalezionych przez Archimedesa.Przełom nastąpił w 1655 roku, kiedy angielski matematyk wyprowadził wzór na pi jako iloczyn nieskończonego szeregu współczynników.