Archimedes was mogelijk de grootste wetenschapper ter wereld — althans de grootste in de klassieke tijd. Hij was een natuurkundige, wiskundige, astronoom, uitvinder en ingenieur. Veel van zijn uitvindingen, theorieën en concepten zijn nog steeds in gebruik. Misschien was zijn bekendste prestatie zijn “Eureka” moment, toen hij het principe van drijfvermogen ontdekte.
biografie
Archimedes leefde in Syracuse op het eiland Sicilië in de derde eeuw v. Chr., In die tijd was Syracuse een van de meest invloedrijke steden van de oude wereld, volgens Scientific American. Handelsschepen uit Egypte, Griekenland en Fenicië vulden de haven van de stadstaat. Het was ook een centrum van handel, kunst en wetenschap, volgens de Archimedes Palimpsest.na het bestuderen van meetkunde en astronomie in Alexandrië, het “grootste intellectuele centrum in de oude wereld”, volgens Scientific American, vestigde Archimedes zich in Syracuse om een leven van denken en uitvinding na te streven.een van zijn uitvindingen was de Archimedes schroef., Dit apparaat gebruikt een kurkentrekker met een holle buis. Wanneer de schroef draait, wordt water uit de buis getrokken. Het werd oorspronkelijk gebruikt om zeewater uit de scheepsromp te legen. Het wordt nog steeds gebruikt als een methode van irrigatie in ontwikkelingslanden, volgens de Archimedes Palimpsest.Archimedes zei beroemd: “geef me een hefboom en een plek om te staan, en Ik zal de wereld bewegen.”Deze opschepperige claim drukt de kracht van hefboomwerking uit, die, in ieder geval figuurlijk, de wereld beweegt., Archimedes realiseerde zich dat om hetzelfde bedrag of werk te bereiken, men een trade-off kon maken tussen kracht en afstand met behulp van een hefboom. Zijn Wet van de hefboom stelt, “Magnitudes zijn in evenwicht op afstanden wederkerig proportioneel aan hun gewichten, “volgens” Archimedes in the 21st Century,” een virtueel boek van Chris Rorres aan de New York University.
Archimedes bedacht ook verdedigingswerken voor Syracuse tegen binnenvallende legers. Hij versterkte de muren van Syracuse en bouwde oorlogsmachines. Zijn werken hielden de Romeinen twee jaar tegen. Echter, in 212 B. C., troepen onder generaal Marcellus namen de stad in. Marcellus had respect voor Archimedes en stuurde soldaten om hem te halen zodat hij de beroemde wiskundige kon ontmoeten. Volgens de Archimedes Palimpsest was hij zo gefocust op het oplossen van een wiskundig probleem dat hij niet wist dat de Romeinen de stad hadden bestormd. Toen een soldaat hem zei hem te vergezellen naar de generaal, zei Archimedes hem weg te gaan. De woedende soldaat sloeg hem neer. Marcellus beval Archimedes eervol te begraven., Archimedes ‘ grafsteen werd gegraveerd met de afbeelding van een bol in een cilinder, ter illustratie van een van zijn geometrische verhandelingen.
‘Eureka! Eureka!,’
Archimedes is de geschiedenis ingegaan als de man die naakt door de straten van Syracuse rende en riep ” Eureka!”- of ” ik heb het!”in het Grieks. Het verhaal achter die gebeurtenis was dat Archimedes werd belast met het bewijzen dat een nieuwe kroon gemaakt voor Hieron, de koning van Syracuse, niet puur goud was zoals de goudsmid had beweerd. Het verhaal werd voor het eerst geschreven in de eerste eeuw voor Christus door Vitruvius, een Romeinse architect.
Archimedes dacht lang en hard, maar kon geen methode vinden om te bewijzen dat de kroon niet massief goud was., Kort daarna vulde hij een badkuip en merkte dat er water over de rand morste toen hij binnenkwam en hij realiseerde zich dat het water dat door zijn lichaam werd verplaatst gelijk was aan het gewicht van zijn lichaam. Wetende dat goud zwaarder was dan andere metalen die de kroonmaker had kunnen vervangen, had Archimedes zijn methode om te bepalen dat de kroon niet puur goud was. Vergeten dat hij was uitgekleed, ging hij lopen naakt door de straten van zijn huis naar de koning schreeuwen ” Eureka!,”
het Archimedes-Principe
volgens Boundless stelt het Archimedes-principe dat de drijvende kracht op een object dat ondergedompeld is in een vloeistof gelijk is aan het gewicht van de vloeistof die door dat object wordt verplaatst.
als een glas met water wordt gevuld en er dan ijsblokjes aan worden toegevoegd, Wat gebeurt er dan? Net zoals het water over de rand morste toen Archimedes zijn badkuip binnenkwam, zal het water in het glas overstromen wanneer er ijsblokjes aan worden toegevoegd., Als het water dat uitstroomde werd gewogen (gewicht is een neerwaartse kracht), zou het gelijk zijn aan de opwaartse (drijvende) kracht op het object. Aan de hand van de drijvende kracht kan het volume of de gemiddelde dichtheid van het object worden bepaald.
Archimedes kon vaststellen dat de kroon niet puur goud was vanwege het volume van het verplaatste water, want hoewel het gewicht van de kroon identiek was aan het gewicht van het goud dat de koning aan de kroonmaker gaf, was het volume verschillend vanwege de verschillende dichtheden van de metalen.,
gebruik van het principe van Archimedes
het principe van Archimedes is een zeer nuttig en veelzijdig hulpmiddel. Het kan nuttig zijn bij het meten van het volume van onregelmatige objecten, zoals gouden kronen, evenals het verklaren van het gedrag van een object geplaatst in een vloeistof. Archimedes ‘ principe beschrijft hoe schepen drijven, onderzeeërs duiken, heteluchtballonnen vliegen, en vele andere voorbeelden, volgens de wetenschap verduidelijkt. Het Archimedes principe wordt ook gebruikt in een grote verscheidenheid van wetenschappelijke onderwerpen, waaronder medische, engineering, entomologie, engineering, en geologie.,
lopend onderzoek
Botvolumes/dichtheden
Het Archimedes-principe heeft vele toepassingen in de medische en tandheelkunde en wordt gebruikt om de dichtheden van botten en tanden te bepalen., In een paper uit 1997 gepubliceerd in het tijdschrift Medical Engineering & Physics, gebruikten onderzoekers het Archimedes principe om het volume van het sponsachtige deel van het bot, ook bekend als het cancellous bot, te meten. De volumefractie van het annulerende bot kan worden gebruikt in verschillende leeftijd en gezondheidsstudies, waaronder het zijn van een index in verouderingsstudies, osteoporose, botsterkte, stijfheid en elasticiteitsstudies., Om de reproduceerbaarheid van de metingen te vergroten werden verschillende methoden met behulp van het Archimedes-Principe getest: een methode waarbij het bot werd ondergedompeld in gedestilleerd water, een andere methode waarbij het bot werd ondergedompeld in een water-en oppervlakteactieve oplossing, en een derde methode waarbij het bot in een gesloten container werd geplaatst waar de veranderingen in de gasdruk werden geregistreerd.,
een artikel dat in 2017 werd gepubliceerd in het tijdschrift Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, Oral Radiology is vergelijkbaar met het vorige artikel, waarin verschillende methoden werden gebruikt om de reproduceerbaarheid te bepalen, waaronder het Archimedes-Principe. Het Archimedes principe werd vergeleken met het gebruik van cone beam computed tomography (CBCT) om het volume van de tanden te meten. De tests waarbij het Archimedes-principe en CBCT-metingen werden vergeleken, toonden aan dat dit laatste een nauwkeurig instrument zou zijn bij het plannen van tandheelkundige ingrepen.,
onderzeeërs
een eenvoudig, betrouwbaar, kosteneffectief ontwerp voor een onderzeeër beschreven in een artikel uit 2014 in het tijdschrift Informatica, Electronics, and Vision, is gebaseerd op het Archimedes-Principe. Onderzeeërs, volgens de auteurs, zijn ontworpen om te reizen terwijl volledig onder water en vertrouwen op het Archimedes principe om een constante diepte te handhaven., Het ontwerp van dit prototype onderzeeër maakt gebruik van berekeningen met betrekking tot de massa, dichtheid en volume van zowel de onderzeeër en het verplaatste water om de benodigde grootte van de ballasttank te bepalen, die de hoeveelheid water dan kan vullen en dus de diepte waarop de onderzeeër kan duiken zal bepalen.
waterwandelende bugs
hoewel het Archimedes principe wordt gebruikt in het ontwerp van onderzeeërs om hen te helpen duiken en weer boven water te komen, verklaart het ook de reden waarom sommige bugs op water kunnen lopen., In een studie uit 2016, gepubliceerd in Applied Physics Letters, gebruikten onderzoekers een methode om schaduwen te meten die door de schaatsenrijders werden gecreëerd om de krommingen in het wateroppervlak te meten. Deze dips kunnen dan worden gebruikt om het watervolume af te leiden dat werd verplaatst, wat leidt tot de kracht die wordt gebruikt om de waterwantsen drijvend te houden. De auteurs zeiden dat er veel interesse is in het begrijpen van de fysica achter de waterwandelende insecten om biomimetische waterwandelende robots te creëren.,
Geologie
een paper gepubliceerd in 2012 in Soft Matter beschrijft een meer diepgaande kijk op het Archimedes-principe, dat de auteurs het algemene Archimedes-principe noemen. Het Archimedes principe zoals het gewoonlijk wordt gebruikt kan alleen worden gebruikt als een benadering in veel gevallen van het bestuderen van sedimentatieprofielen, terwijl het gegeneraliseerde principe kan worden gebruikt voor verschijnselen zoals dichtere deeltjes die boven op een lichte vloeistof drijven., Het belangrijkste punt van de auteurs ligt in de dichtheidsverstoringen die worden veroorzaakt door de deeltjes die in de vloeistof zweven, waarmee geen rekening wordt gehouden bij het traditionele gebruik van het Archimedes-principe, en een nieuwe benadering van het Archimedes-principe wordt afgeleid.