Archimedes był prawdopodobnie największym naukowcem na świecie — przynajmniej największym w epoce klasycznej. Był fizykiem, matematykiem, astronomem, wynalazcą i inżynierem. Wiele z jego wynalazków, teorii i koncepcji jest nadal w użyciu. Być może jego najbardziej znanym osiągnięciem był moment „Eureka”, kiedy odkrył zasadę pływalności.
biografia
Archimedes żył w Syrakuzach na wyspie Sycylia w III wieku p. n. e., W tym czasie Syrakuzy były jednym z najbardziej wpływowych miast starożytnego świata, według Scientific American. Statki handlowe z Egiptu, Grecji i Fenicji wypełniały port miasta-państwa. Według Archimedesa Palimpsest był także ośrodkiem handlu, sztuki i nauki.
po studiach geometrii i astronomii w Aleksandrii, „największym centrum intelektualnym w starożytnym świecie”, według Scientific American, Archimedes osiadł w Syrakuzach, aby prowadzić życie myślowe i wynalazcze.
jednym z jego wynalazków była śruba Archimedesa., Urządzenie to wykorzystuje korkociąg z wydrążoną rurką. Gdy śruba obraca się, woda jest podciągana do rury. Pierwotnie służyła do opróżniania wody morskiej z kadłuba statku. Według Archimedesa Palimpsest jest stosowany do dziś jako metoda nawadniania w krajach rozwijających się.
Archimedes powiedział: „Daj mi dźwignię i miejsce do stania, a poruszę świat.”To chełpliwe twierdzenie wyraża siłę dźwigni, która, przynajmniej w przenośni, porusza świat., Archimedes zdał sobie sprawę, że aby osiągnąć taką samą ilość lub pracę, można dokonać kompromisu między siłą a odległością za pomocą dźwigni. Jego prawo dźwigni mówi: „Magnitudy są w równowadze na odległościach proporcjonalnie do ich wagi”, według” Archimedesa w XXI wieku”, wirtualnej książki Chrisa Rorresa Z New York University.
Archimedes opracował również obronę Syrakuz przed najeźdźcami. Wzmocnił mury Syrakuz i skonstruował machiny wojenne. Jego prace powstrzymywały Rzymian przez dwa lata. Jednak w 212 p. n. e.,, siły pod dowództwem gen. Marcellusa opanowały miasto.
Marcellus miał szacunek dla Archimedesa i wysłał po niego żołnierzy, aby mógł poznać słynnego matematyka. Według Archimedesa Palimpsest był tak skoncentrowany na rozwiązaniu problemu matematycznego, że nie wiedział, że Rzymianie szturmowali miasto. Kiedy żołnierz kazał mu towarzyszyć generałowi, Archimedes kazał mu odejść. Rozwścieczony żołnierz uderzył go w głowę. Marcellus rozkazał Archimedesowi pochować go z honorami., Nagrobek Archimedesa został wygrawerowany z wizerunkiem kuli w cylindrze, ilustrującym jeden z jego traktatów geometrycznych.
'Eureka! Eureka!,”
Archimedes przeszedł do historii jako facet, który biegał nago po ulicach Syrakuz krzycząc ” Eureka!”- albo ” mam!”po grecku. Historia tego wydarzenia była taka, że Archimedes został oskarżony o udowodnienie, że nowa korona wykonana dla Hierona, króla Syrakuz, nie było czystym złotem, jak twierdził złotnik. Historia została po raz pierwszy spisana w I wieku p. n. e.przez Witruwiusza, Rzymskiego architekta.
Archimedes myślał długo i ciężko, ale nie mógł znaleźć metody na udowodnienie, że korona nie była litym złotem., Wkrótce potem napełnił wannę i zauważył, że woda rozlała się po krawędzi, gdy wchodził do środka i zdał sobie sprawę, że woda wyparta przez jego ciało jest równa wadze jego ciała. Wiedząc, że złoto jest cięższe od innych metali, które mógł zastąpić twórca korony, Archimedes miał swoją metodę ustalenia, że korona nie jest czystym złotem. Zapominając, że był rozebrany, biegł nago ulicami swojego domu do króla krzycząc ” Eureka!,”
zasada Archimedesa
zgodnie z bezgraniczną zasadą Archimedesa, siła wyporu na obiekt zanurzony w cieczy jest równa masie płynu, który jest przemieszczany przez ten obiekt.
Jeśli szklanka jest wypełniona do góry wodą, a następnie dodaje się do niej kostki lodu, co się dzieje? Tak jak woda rozlała się nad krawędzią, gdy Archimedes wszedł do wanny, woda w szklance rozleje się, gdy zostaną do niej dodane kostki lodu., Jeśli woda, która się wylała, została zważona (waga jest siłą w dół), byłaby równa sile w górę (wyporności) na przedmiot. Na podstawie siły wyporu można określić objętość lub średnią gęstość obiektu.
Archimedes był w stanie stwierdzić, że korona nie była czystym złotem ze względu na objętość wypartej wody, ponieważ chociaż waga korony była identyczna z wagą złota, które król dał twórcy korony, objętość była inna ze względu na różne gęstości metali.,
zastosowanie zasady Archimedesa
zasada Archimedesa jest bardzo użytecznym i wszechstronnym narzędziem. Może być przydatny przy mierzeniu objętości nieregularnych obiektów, takich jak złote korony, a także wyjaśnianiu zachowań dowolnego obiektu umieszczonego w dowolnym płynie. Zasada Archimedesa opisuje jak pływają statki, nurkują okręty podwodne, latają balony na ogrzane powietrze i wiele innych przykładów, według nauki. Zasada Archimedesa jest również stosowana w wielu różnych dziedzinach badań naukowych, w tym w medycynie, inżynierii, entomologii, inżynierii i Geologii.,
bieżące badania
objętość kości/gęstość
zasada Archimedesa ma wiele zastosowań w medycynie i stomatologii i jest używana do określania gęstości kości i zębów., W 1997 roku w czasopiśmie Medical Engineering & Physics, naukowcy wykorzystali zasadę Archimedesa do pomiaru objętości wewnętrznej gąbczastej części kości, znanej również jako kość nowotworowa. Frakcja objętościowa kości nowotworowej może być stosowana w różnych badaniach wieku i zdrowia, w tym jako wskaźnik w badaniach starzenia, osteoporozy,wytrzymałości kości, sztywności i elastyczności., Różne metody wykorzystujące zasadę Archimedesa zostały przetestowane w celu zwiększenia powtarzalności pomiarów: jedna, w której kość została zanurzona w wodzie destylowanej, druga, w której kość została zanurzona w wodzie i roztworze środka powierzchniowo czynnego, a trzecia, w której kość została umieszczona w szczelnym pojemniku, gdzie rejestrowano zmiany ciśnienia gazu.,
artykuł opublikowany w 2017 roku w czasopiśmie Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, Oral Radiology jest podobny do poprzedniego artykułu, w którym zastosowano różne metody w celu określenia odtwarzalności, z których jedną była zasada Archimedesa. Zasada Archimedesa została porównana z zastosowaniem tomografii komputerowej wiązki stożkowej (CBCT) do pomiaru objętości zębów. Testy porównujące zasadę Archimedesa i pomiary CBCT wykazały, że ta ostatnia byłaby dokładnym narzędziem w planowaniu zabiegów stomatologicznych.,
okręty podwodne
prosty, niezawodny i ekonomiczny projekt okrętu podwodnego opisany w 2014 roku w czasopiśmie Informatics, Electronics, and Vision opiera się na zasadzie Archimedesa. Okręty podwodne, według autorów, są zaprojektowane do podróży podczas całkowitego zanurzenia pod wodą i opierają się na zasadzie Archimedesa w celu utrzymania stałej głębokości., Konstrukcja tego prototypowego okrętu podwodnego wykorzystuje obliczenia obejmujące masę, gęstość i objętość zarówno okrętu podwodnego, jak i wypartej wody w celu określenia rozmiaru zbiornika balastowego, który określi ilość wody, która może ją wypełnić, a tym samym głębokość, do której łódź podwodna może zanurzyć.
robaki chodzące po wodzie
chociaż zasada Archimedesa jest używana w projektowaniu okrętów podwodnych, aby pomóc im nurkować i wynurzać się, wyjaśnia również powód, dla którego niektóre robaki mogą chodzić po wodzie., W badaniu z 2016 roku opublikowanym w Applied Physics Letters, naukowcy wykorzystali metodę pomiaru cieni utworzonych przez prążki wody w celu pomiaru krzywizn na powierzchni wody. Zanurzenia te mogą być następnie wykorzystane do uzyskania objętości wody, która została przesunięta, prowadząc do siły użytej do utrzymania pluskwy wodnej na powierzchni. Autorzy stwierdzili, że istnieje duże zainteresowanie zrozumieniem fizyki stojącej za robakami chodzącymi po wodzie w celu stworzenia biomimetycznych robotów chodzących po wodzie.,
Geologia
artykuł opublikowany w 2012 roku w miękkiej materii opisuje bardziej dogłębny pogląd na zasadę Archimedesa, którą autorzy nazywają uogólnioną zasadą Archimedesa. Zasada Archimedesa, jak to jest zwykle stosowane, może być używana tylko jako przybliżenie w wielu przypadkach badania profili sedymentacyjnych, podczas gdy uogólniona zasada może uwzględniać zjawiska takie jak gęstsze cząstki unoszące się na szczycie lekkiego płynu., Kluczowy punkt autorów leży w perturbacjach gęstości, które są indukowane przez cząstki zawieszone w cieczy, co nie jest brane pod uwagę w tradycyjnym stosowaniu zasady Archimedesa i wyprowadzono nowe podejście do zasady Archimedesa.