アルキメデスはおそらく世界で最も偉大な科学者であった—少なくとも古典時代で最も偉大な科学者であった。 彼は物理学者、数学者、天文学者、発明家、エンジニアでした。 彼の発明、理論、概念の多くは今日でも使用されています。 おそらく彼の最もよく知られている成果は、彼が浮力の原理を発見した彼の”ユーレカ”の瞬間でした。
伝記
アルキメデスは紀元前三世紀にシチリア島のシラキュースに住んでいた。, 当時、シラキュースはサイエンティフィック-アメリカンによると、古代世界で最も影響力のある都市の一つでした。 エジプト、ギリシャ、フェニキアからの貿易船は、都市国家の港を満たしました。 アルキメデス-パリンプセストによると、それは商業、芸術、科学の中心地でもあった。
サイエンティフィック-アメリカンによると、”古代世界で最も偉大な知的センター”であるアレクサンドリアで幾何学と天文学を学んだ後、アルキメデスはシラキュースに落ち着き、思考と発明の生活を追求した。
彼の発明の一つは、アルキメデスのねじでした。, この装置は空の管が付いているコルクせん断を使用する。 ねじが回るとき、水は管引き上げられます。 それはもともと船の船体から海水を空にするために使用されました。 アルキメデス-パリンプセストによると、今日でも発展途上国で灌漑の方法として使用されている。
アルキメデスは有名に言った、”私にレバーと立つ場所を与えなさい、そして私は世界を動かすでしょう。”この自慢の主張は、少なくとも比喩的に、世界を動かすレバレッジの力を表現しています。, アルキメデスは、同じ量または作業を達成するために、レバーを使用して力と距離の間のトレードオフを作ることができることに気付きました。 ニューヨーク大学のクリス-ローレスによる”21世紀のアルキメデス”によると、レバーの法則は”大きさは体重に反比例する距離で平衡している”と述べている。
アルキメデスはまた、侵略軍に対するシュラクサイのための防御を考案しました。 彼はシュラクサイの壁を強化し、戦争マシンを構築しました。 彼の作品は、二年間ローマ人をオフに開催しました。 しかし、紀元前212年には, マルケッラス将軍率いる軍がこの街を追い抜いた。
マルケッルスはアルキメデスを尊敬しており、有名な数学者に会うことができるように彼を得るために兵士を送った。 アルキメデス-パリンプセストによると、彼は数学の問題を解決することに集中していたので、ローマ人が街を襲撃したことを知らなかった。 兵士が将軍に会うために彼に同行するように彼に言ったとき、アルキメデスは彼に離れて行くように言った。 激怒した兵士は彼を打ち倒した。 マルケッルスはアルキメデスを名誉をもって埋葬するよう命じた。, アルキメデスの墓石には、円柱の中の球体のイメージが刻まれており、彼の幾何学的論文の一つを示しています。
‘Eureka! ユーレカ！,’
アルキメデスは、シラキュースの通りを裸で走った男として歴史の中でダウンしてしまった”ユーレカ！”—または”私はそれを持っています！”ギリシャ語で。 その出来事の背後にある物語は、アルキメデスがシュラクサイの王ヒエロンのために作られた新しい王冠が金細工師が主張していたように純金ではないことを証明したことで起訴されたということでした。 この物語は、ローマの建築家ウィトルウィウスによって紀元前の最初の世紀に書き留められました。
アルキメデスは長くて難しいと考えましたが、王冠が純金ではないことを証明する方法を見つけることができませんでした。, すぐ後、彼は浴槽を満たし、彼が入ったと同時に水が端にこぼれたことに気づき、彼は彼の体によって転置された水が彼の体の重量と等しいことに気 金が王冠メーカーが置き換えることができる他の金属より重かったことを知っていて、アルキメデスは王冠が純粋な金ではなかったことを定める彼の 彼が服を脱いでいたことを忘れて、彼は家から王に叫んで通りを裸で走って行きました”Eureka！,”
アルキメデスの原理
Boundlessによれば、アルキメデスの原理は、流体に沈んだ物体に対する浮力は、その物体によって変位した流体の重さに等しいと述べている。
ガラスが水で上に満たされ、氷が加えられた場合、どうなりますか？ ちょうどアルキメデスが彼の浴槽に入ったときに水が端にこぼれたように、氷がそれに加えられるときガラスの水はこぼれる。, こぼれた水が秤量された場合（重量は下向きの力である）、それは物体に対する上向きの（浮力）力に等しくなります。 浮力から、物体の体積または平均密度を決定することができる。
アルキメデスは、王冠の重さが王が王冠メーカーに与えた金の重さと同じであったにもかかわらず、金属の様々な密度のために体積が異なっていたため、王冠が転置された水の量のために純粋な金ではないと判断することができた。,
アルキメデスの原理の使い方
アルキメデスの原理は非常に便利で汎用性の高いツールです。 これは、金の冠のような不規則な物体の体積を測定したり、任意の流体中に置かれた物体の挙動を説明したりするのに役立ちます。 アルキメデスの原理は、船がどのように浮いているか、潜水艦が潜っているか、熱気球が飛んでいるかなど、科学によると多くの例を説明しています。 アルキメデスの原理は、医学、工学、昆虫学、工学、地質学など、さまざまな科学的研究科目でも使用されています。,
現在の研究
骨容積/密度
アルキメデスの原理は、医療および歯科分野で多くの用途があり、骨および歯の密度を決定するために, 1997年に医学工学ジャーナル&Physicsに掲載された論文では、研究者はアルキメデスの原理を使用して、骨の海綿質部分の体積を測定しました。 Cancellous骨の体積分率は老化の調査、osteoporosisしょう症、骨の強さ、剛さおよび伸縮性の調査の索引であることを含むさまざまな年齢および健康の調査で使用す, 測定の再現性を高めるために，アルキメデス原理を用いた種々の方法を試験した。,
2017年に雑誌Oral Surgery,Oral Medicine,Oral Pathology,Oral Radiologyに掲載された記事は、アルキメデスの原理を使用していた再現性を決定するために様々な方法が使用された前回の記事と本質的に似ています。 アルキメデスの原理を歯の体積を測定するためにコーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）を用いたことと比較した。 アルキメデスの原理とCBCT測定を比較したテストでは、後者が歯科処置を計画する際の正確なツールであることが示されました。,
潜水艦
情報学、エレクトロニクス、およびビジョン誌の2014年の論文に記載されている潜水艦のシンプルで信頼性が高く、費用対効果の高い設計は、アルキメデスの原理に基づいている。 著者によると、潜水艦は完全に水中に沈んでいる間に移動し、一定の深さを維持するためにアルキメデスの原則に依存するように設計されています。, このプロトタイプ潜水艦の設計は、潜水艦と変位した水の両方の質量、密度、体積を含む計算を使用して、バラストタンクに必要なサイズを決定し、それを満たすことができるよりも水の量を決定し、したがって潜水艦が潜ることができる深さを決定する。
水歩き虫
アルキメデスの原理は潜水艦設計において潜水や浮上を助けるために使用されていますが、一部の虫が水中を歩くことができる理由も説明しています。, Applied Physics Lettersに掲載された2016の研究では、研究者は水面の曲率を測定するために水のストライダーによって作成された影を測定する方法を使用しました。 これらのすくいが水虫を浮かべておくのに使用される力をもたらす転置された水容積を得るのにそれから使用することができる。 著者らは、バイオミメティックな水歩行ロボットを作成するために、水歩行バグの背後にある物理学を理解することに大きな関心があると述べた。,
地質学
2012年にソフトマターに掲載された論文は、著者らが一般化されたアルキメデス原理と呼ぶアルキメデス原理のより詳細な見解を記述している。 一般的に使用されるアルキメデスの原理は、沈降プロファイルを研究する多くの場合にのみ近似として使用することができ、一般化された原理は、軽い流体の上に浮遊するより密度の高い粒子のような現象を説明することができる。, 著者らのキーポイントは，流体中に浮遊する粒子によって誘起される密度摂動にあり，これは従来のアルキメデス原理の使用では考慮されていない。