Archimedes valószínűleg a világ legnagyobb tudósa volt — legalábbis a klasszikus korban a legnagyobb. Fizikus, matematikus, csillagász, feltaláló és mérnök volt. Számos találmánya, elmélete és koncepciója ma is használatban van. Talán legismertebb eredménye az “Eureka” pillanat volt, amikor felfedezte a felhajtóerő elvét.
életrajz
Archimedes Szicília szigetén élt Syracuse – ban az I. E. harmadik században., Abban az időben Syracuse volt az ókori világ egyik legbefolyásosabb városa, a Scientific American szerint. Kereskedelmi hajók Egyiptomból, Görögországból és Föníciából töltötték meg a város-állam kikötőjét. Az Archimedes Palimpsest szerint a kereskedelem, a művészet és a tudomány központja is volt.
miután tanulmányozta a geometriát és a csillagászatot Alexandriában, az “ókori világ legnagyobb szellemi központjában”, a tudományos Amerikai szerint Archimedes Syracuse-ban telepedett le, hogy gondolkodási és találmányi életet folytasson.
egyik találmánya az Archimedes csavar volt., Ez az eszköz egy üreges csővel ellátott dugóhúzót használ. Amikor a csavar megfordul, a víz fel van húzva a csőbe. Eredetileg a tengervíz kiürítésére használták a hajótestből. Az Archimedes Palimpsest szerint ma is használják öntözési módszerként a fejlődő országokban.
Archimedes híresen azt mondta: “Adj egy kart és egy helyet, ahol állhatok, és megmozgatom a világot.”Ez a dicsőséges állítás kifejezi a tőkeáttétel erejét, amely legalábbis képletesen mozgatja a világot., Archimedes rájött, hogy ahhoz, hogy ugyanazt az összeget vagy munkát elérje, az erő és a távolság közötti kompromisszumot lehet elérni egy kar segítségével. A kar törvénye kimondja,” a nagyságok egyensúlyban vannak a távolságokkal, amelyek arányosak a súlyukkal, “szerint” Archimedes a 21.században, ” Chris Rorres virtuális könyve A New York-i Egyetemen.
Archimedes is kidolgozott védelmet Syracuse ellen megszálló hadseregek. Megerősítette Syracuse falait, és hadigépeket épített. Művei két évig visszatartották a rómaiakat. I. E. 212-ben azonban II.,, Marcellus tábornok alatt álló erők megelőzték a várost.
Marcellus tisztelte Archimédészt, és katonákat küldött érte, hogy megismerhesse a híres matematikust. Az Archimedes Palimpsest szerint annyira összpontosított egy matematikai probléma megoldására, hogy nem tudta, hogy a rómaiak megrohamozták a várost. Amikor egy katona azt mondta neki, hogy kísérje el a tábornokot, Archimedes azt mondta neki, hogy menjen el. A feldühödött katona leütötte. Marcellus elrendelte, hogy Archimedest kitüntetéssel temessék el., Archimedes sírkövét egy henger belsejében lévő gömb képével gravírozták, bemutatva az egyik geometriai értekezését.
” Eureka! Eureka!,”
Archimedes a történelem során lement, amikor a fickó, aki meztelenül futott át Syracuse utcáin, azt kiabálta: “Eureka!”- vagy ” megvan!”görögül. A történet mögött, hogy az esemény az volt, hogy Archimedes vádolták bizonyítva, hogy egy új koronát tett Hieron, a király Syracuse, nem volt tiszta arany, mint az aranyműves állította. A történetet először az I.E. első században írta le Vitruvius római építész.
Archimedes sokáig és keményen gondolkodott, de nem talált módszert annak bizonyítására, hogy a korona nem volt szilárd arany., Nem sokkal később egy fürdőkádat töltött meg, és észrevette, hogy a víz a beszállás közben a szélére ömlik, és rájött, hogy a teste által elmozdított víz egyenlő a testének súlyával. Tudva, hogy az arany nehezebb, mint más fémek, amelyeket a koronakészítő helyettesíthetett volna, Archimedes módszerével meghatározta, hogy a korona nem tiszta arany. Elfelejtve, hogy levetkőzött, meztelenül rohant az utcán otthonából a királyhoz, kiabálva: “Eureka!,”
az Archimedes-elv
határtalan, az Archimedes-elv szerint az Archimedes-elv kimondja, hogy a folyadékba merített tárgy felhajtóereje megegyezik az objektum által elmozdított folyadék súlyával.
Ha egy pohár vízzel van feltöltve, majd jégkockákat adnak hozzá, mi történik? Csakúgy, mint a szélére ömlött víz, amikor Archimedes belépett a fürdőkádjába, az üvegben lévő víz átfolyik, amikor jégkockákat adnak hozzá., Ha a kiömlött vizet lemérjük (a súly lefelé irányuló erő), akkor megegyezik a tárgy felfelé (felhajtóerő) erejével. A felhajtóerő alapján meghatározható az objektum térfogata vagy átlagos sűrűsége.
Archimedes meg tudta állapítani, hogy a korona nem tiszta arany a kiszorított víz mennyisége miatt, mert annak ellenére, hogy a korona súlya megegyezik az arany súlyával, amelyet a király adott a koronakészítőnek, a térfogat eltérő volt a fémek különböző sűrűsége miatt.,
az Archimedes-elv használata
az Archimedes-elv nagyon hasznos és sokoldalú eszköz. Hasznos lehet a szabálytalan tárgyak, például az aranykoronák mennyiségének mérésében, valamint bármely folyadékba helyezett tárgy viselkedésének magyarázatában. Archimedes elve leírja, hogy a hajók úsznak, a tengeralattjárók merülnek, a hőlégballonok repülnek, és még sok más példa, a tudomány szerint tisztázva. Az Archimedes-elvet számos tudományos kutatási témában is alkalmazzák, beleértve az orvosi, mérnöki, entomológiai, mérnöki és geológiai ismereteket.,
víz átvitele egy alacsonyan fekvő víztestből öntözőárkákba. (Image credit: Nor Gal/)
jelenlegi kutatás
csontmennyiség/sűrűség
az Archimedes-elvnek számos felhasználási területe van az orvosi és fogorvosi területen, és a csontok és fogak sűrűségének meghatározására használják., A Medical Engineering & Physics folyóiratban megjelent 1997-es tanulmányban a kutatók az Archimedes elvet használták a csont belső szivacsos részének, más néven a rákos csont térfogatának mérésére. A cancellous csont térfogatfrakciója különböző életkori és egészségügyi vizsgálatokban alkalmazható, beleértve az öregedési vizsgálatok, csontritkulás, csontszilárdság, merevség és rugalmassági vizsgálatok indexét., Különböző módszerek segítségével Arkhimédész elv tesztelt annak érdekében, hogy növelje a mérések reprodukálhatósága: az egyik, hol a csont volt víz alatt desztillált víz, egy másik, ahol a csont volt, elmerült a vízben, majd felületaktív anyag megoldás, a harmadik, ahol a csont került egy lezárt tartályban, ahol a változások a benzin nyomás voltak rögzítve.,
Az Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, Oral Radiology folyóiratban 2017-ben közzétett cikk hasonló az előző cikkhez, ahol különböző módszereket alkalmaztak a reprodukálhatóság meghatározására, amelyek közül az egyik az Archimedes elvet alkalmazta. Az Archimedes elvet összehasonlítottuk a kúpos sugár számítógépes tomográfia (CBCT) alkalmazásával a fogak térfogatának mérésére. Az Archimedes-elvet és a CBCT-méréseket összehasonlító vizsgálatok azt mutatták, hogy ez utóbbi pontos eszköz lenne a fogászati eljárások tervezésében.,
tengeralattjárók
egy egyszerű, megbízható, költséghatékony kialakítás egy tengeralattjáró számára, amelyet az informatika, az elektronika és a Vision folyóirat 2014-es cikke ír le, az Archimedes elvén alapul. A szerzők szerint a tengeralattjárókat úgy tervezték, hogy a víz alatt teljesen elmerüljenek, és az Archimedes elvre támaszkodjanak az állandó mélység fenntartása érdekében., A design a prototípus tengeralattjáró használ számításokat a tömeg, sűrűség, hangerő, mind a tengeralattjáró, a kiszorított víz annak érdekében, hogy meghatározzák a szükséges méret a tartályom, amely meghatározza, hogy a víz mennyisége, mint töltse ezért a mélységet, amely a tengeralattjáró lehet merülni.
water-walking bugs
míg az Archimedes-elvet a tengeralattjáró tervezésében használják, hogy segítsen nekik merülni és újra felbukkanni, ez is megmagyarázza, hogy miért lehet néhány hiba a vízen járni., Az Applied Physics Letters című 2016-os tanulmányban a kutatók a vízcsíkok által létrehozott árnyékok mérési módszerét alkalmazták a vízfelület görbületeinek mérésére. Ezek Mártogatós ezután lehet használni, hogy levezetni a víz térfogata, hogy elmozdult, ami az erő, hogy tartsa a víz-bugs felszínen. A szerzők szerint nagy az érdeklődés a vízjáró bogarak mögötti fizika megértése iránt, hogy biomimetikus vízjáró robotokat hozzanak létre.,
Geológia
a puha anyagban 2012-ben megjelent tanulmány az Archimedes-elv mélyebb nézetét írja le, amelyet a szerzők az Általános Archimedes-elvnek neveznek. Az Archimedes-elv, mivel általában használják, csak közelítésként használható sok esetben az ülepedési profilok tanulmányozására, míg az általánosított elv olyan jelenségekre utalhat, mint például a sűrűbb részecskék, amelyek egy könnyű folyadék tetején lebegnek., A szerzők legfontosabb pontja a folyadékban szuszpendált részecskék által kiváltott sűrűség-perturbációk, amelyeket az Archimedes-elv hagyományos használata nem vesz figyelembe, és az Archimedes-elv új megközelítése származik.