Archimede era forse il più grande scienziato del mondo — almeno il più grande in età classica. Era un fisico, matematico, astronomo, inventore e ingegnere. Molte delle sue invenzioni, teorie e concetti sono ancora in uso oggi. Forse il suo successo più noto è stato il suo momento “Eureka”, quando ha scoperto il principio della galleggiabilità.
Biografia
Archimede visse a Siracusa nell’isola di Sicilia nel III secolo a. C., A quel tempo, Siracusa era una delle città più influenti del mondo antico, secondo Scientific American. Navi commerciali provenienti dall’Egitto, dalla Grecia e dalla Fenicia riempivano il porto della città-stato. Era anche un centro di commercio, arte e scienza, secondo il Palinsesto di Archimede.
Dopo aver studiato geometria e astronomia ad Alessandria, il “più grande centro intellettuale del mondo antico”, secondo Scientific American, Archimede si stabilì a Siracusa per perseguire una vita di pensiero e invenzione.
Una delle sue invenzioni era la vite di Archimede., Questo dispositivo utilizza un cavatappi con un tubo cavo. Quando la vite gira, l’acqua viene tirata sul tubo. Originariamente era usato per svuotare l’acqua di mare dallo scafo di una nave. È ancora usato oggi come metodo di irrigazione nei paesi in via di sviluppo, secondo il Palinsesto di Archimede.
Archimede disse notoriamente: “Dammi una leva e un posto dove stare, e muoverò il mondo.”Questa affermazione vanitosa esprime il potere della leva, che, almeno in senso figurato, muove il mondo., Archimede si rese conto che per realizzare la stessa quantità o lavoro, si poteva fare un compromesso tra forza e distanza usando una leva. La sua Legge della leva afferma: “Le grandezze sono in equilibrio a distanze reciprocamente proporzionali ai loro pesi”, secondo” Archimede nel 21 ° secolo”, un libro virtuale di Chris Rorres alla New York University.
Archimede ideò anche le difese di Siracusa contro gli eserciti invasori. Rafforzò le mura di Siracusa e costruì macchine da guerra. Le sue opere trattennero i Romani per due anni. Tuttavia, nel 212 a. C.,, le forze sotto il generale Marcello raggiunsero la città.
Marcello aveva rispetto per Archimede e mandò dei soldati a prenderlo in modo che potesse incontrare il famoso matematico. Secondo il Palinsesto di Archimede, era così concentrato sulla risoluzione di un problema matematico che non sapeva che i Romani avevano preso d’assalto la città. Quando un soldato gli disse di accompagnarlo a vedere il generale, Archimede gli disse di andare via. Il soldato infuriato lo colpì. Marcello ordinò che Archimede fosse sepolto con onore., La lapide di Archimede fu incisa con l’immagine di una sfera all’interno di un cilindro, illustrando uno dei suoi trattati geometrici.
‘Eureka! Eureka!,’
Archimede è passato alla storia come il ragazzo che correva nudo per le strade di Siracusa gridando ” Eureka!”- o ” Ce l’ho!”in greco. La storia dietro quell’evento fu che Archimede fu incaricato di dimostrare che una nuova corona fatta per Ierone, il re di Siracusa, non era oro puro come l’orafo aveva affermato. La storia fu scritta per la prima volta nel I secolo a.C. da Vitruvio, un architetto romano.
Archimede pensò a lungo e duramente, ma non riuscì a trovare un metodo per dimostrare che la corona non era in oro massiccio., Poco dopo, riempì una vasca da bagno e notò che l’acqua si riversava sul bordo mentre entrava e si rese conto che l’acqua spostata dal suo corpo era uguale al peso del suo corpo. Sapendo che l ” oro era più pesante di altri metalli il creatore corona avrebbe potuto sostituito in, Archimede aveva il suo metodo per determinare che la corona non era oro puro. Dimenticando che era svestito, andò a correre nudo per le strade dalla sua casa al re gridando ” Eureka!,”
Il principio di Archimede
Secondo Boundless, il principio di Archimede afferma che la forza di galleggiamento su un oggetto immerso in un fluido è uguale al peso del fluido che viene spostato da quell’oggetto.
Se un bicchiere viene riempito con acqua e poi vengono aggiunti cubetti di ghiaccio, cosa succede? Proprio come l’acqua rovesciata sul bordo quando Archimede entrò nella sua vasca da bagno, l’acqua nel bicchiere si rovescierà quando vengono aggiunti cubetti di ghiaccio., Se l’acqua che fuoriusciva fosse pesata (il peso è una forza verso il basso), sarebbe uguale alla forza verso l’alto (galleggiante) sull’oggetto. Dalla forza di galleggiamento, è possibile determinare il volume o la densità media dell’oggetto.
Archimede fu in grado di determinare che la corona non era oro puro a causa del volume dell’acqua spostata, perché anche se il peso della corona era identico al peso dell’oro che il re dava al creatore della corona, il volume era diverso a causa delle varie densità dei metalli.,
Usi del principio di Archimede
Il principio di Archimede è uno strumento molto utile e versatile. Può essere utile per misurare il volume di oggetti irregolari, come le corone d’oro, oltre a spiegare i comportamenti di qualsiasi oggetto inserito in qualsiasi fluido. Il principio di Archimede descrive come galleggiano le navi, i sottomarini si tuffano, volano le mongolfiere e molti altri esempi, secondo la Scienza chiarita. Il principio di Archimede è utilizzato anche in una grande varietà di soggetti di ricerca scientifica tra cui medico, ingegneria, entomologia, ingegneria e geologia.,
Ricerca attuale
Volumi/densità ossea
Il principio di Archimede ha molti usi nel campo medico e odontoiatrico e viene utilizzato per determinare le densità di ossa e denti., In un articolo del 1997 pubblicato sulla rivista Medical Engineering & Fisica, i ricercatori hanno utilizzato il principio di Archimede per misurare il volume della parte spugnosa interna dell’osso, nota anche come osso spugnoso. La frazione di volume dell’osso spongioso può essere utilizzata in vari studi di età e salute, tra cui un indice negli studi di invecchiamento, osteoporosi, resistenza ossea, rigidità ed elasticità., Per aumentare la riproducibilità delle misurazioni sono stati testati vari metodi che utilizzano il principio di Archimede: uno in cui l’osso è stato immerso in acqua distillata, un altro in cui l’osso è stato immerso in una soluzione di acqua e tensioattivo e un terzo in cui l’osso è stato posto in un contenitore sigillato in cui sono state registrate le variazioni,
Un articolo pubblicato nel 2017 sulla rivista Chirurgia orale, Medicina orale, Patologia orale, radiologia orale è simile in natura all’articolo precedente in cui sono stati utilizzati vari metodi per determinare la riproducibilità, uno dei quali stava usando il principio di Archimede. Il principio di Archimede è stato confrontato con l’utilizzo di tomografia computerizzata a fascio di cono (CBCT) per misurare il volume dei denti. I test che confrontano il principio di Archimede e le misurazioni CBCT hanno dimostrato che quest’ultimo sarebbe uno strumento accurato nella pianificazione delle procedure dentali.,
Sottomarini
Un design semplice, affidabile e conveniente per un sottomarino descritto in un articolo del 2014 sulla rivista Informatics, Electronics, and Vision, si basa sul principio di Archimede. I sottomarini, secondo gli autori, sono progettati per viaggiare completamente sommersi sott’acqua e si basano sul principio di Archimede per mantenere una profondità costante., Il progetto di questo prototipo di sottomarino utilizza calcoli che coinvolgono la massa, la densità e il volume sia del sottomarino che dell’acqua spostata al fine di determinare le dimensioni necessarie del serbatoio di zavorra, che determinerà la quantità di acqua che può riempirlo e quindi la profondità a cui il sottomarino può immergersi.
Insetti che camminano con l’acqua
Mentre il principio di Archimede viene utilizzato nella progettazione di sottomarini per aiutarli a immergersi e riemergere, spiega anche il motivo per cui alcuni insetti possono camminare sull’acqua., In uno studio del 2016 pubblicato su Applied Physics Letters, i ricercatori hanno utilizzato un metodo per misurare le ombre create dagli striders dell’acqua per misurare le curvature nella superficie dell’acqua. Queste immersioni possono quindi essere utilizzate per ricavare il volume d’acqua che è stato spostato portando alla forza utilizzata per mantenere a galla gli insetti acquatici. Gli autori hanno detto che c’è un grande interesse nella comprensione della fisica dietro gli insetti che camminano con l’acqua al fine di creare robot biomimetici che camminano con l’acqua.,
Geologia
Un articolo pubblicato nel 2012 su Soft Matter descrive una visione più approfondita del principio di Archimede, che gli autori chiamano il principio di Archimede generalizzato. Il principio di Archimede come viene tipicamente utilizzato può essere utilizzato solo come approssimazione in molti casi di studio dei profili di sedimentazione, mentre il principio generalizzato può spiegare fenomeni come particelle più dense che galleggiano sopra un fluido leggero., Il punto chiave degli autori risiede nelle perturbazioni di densità indotte dalle particelle sospese nel fluido, che non vengono prese in considerazione nell’uso tradizionale del principio di Archimede, e ne deriva un nuovo approccio al principio di Archimede.