Archimedes var möjligen världens största vetenskapsman — åtminstone den största i den klassiska åldern. Han var fysiker, matematiker, astronom, uppfinnare och ingenjör. Många av hans uppfinningar, teorier och begrepp är fortfarande i bruk idag. Kanske var hans mest kända prestation hans ”Eureka” ögonblick, när han upptäckte principen om flytkraft.
biografi
Archimedes bodde i Syrakusa på ön Sicilien i det tredje århundradet f. Kr., Vid den tiden var Syracuse en av de mest inflytelserika städerna i den antika världen, enligt Scientific American. Handelsfartyg från Egypten, Grekland och Fenicien fyllde staden-statens hamn. Det var också ett nav för handel, Konst och vetenskap, enligt Arkimedes Palimpsest.
Efter att ha studerat geometri och astronomi i Alexandria, den ”största intellektuella centrum i den antika världen,” enligt vetenskapliga amerikanska, Archimedes bosatte sig i Syrakusa för att driva ett liv av tanke och uppfinning.
en av hans uppfinningar var Archimedes-skruven., Denna enhet använder en korkskruv med ett ihåligt rör. När skruven vänder dras vattnet upp i röret. Det användes ursprungligen för att tömma havsvatten från ett fartygs skrov. Det används fortfarande idag som en metod för bevattning i utvecklingsländer, enligt Arkimedes Palimpsest.
Archimedes sa famously, ”ge mig en spak och en plats att stå, och jag ska flytta världen.”Detta skrytsamma påstående uttrycker hävstångskraften, som åtminstone figurativt flyttar världen., Archimedes insåg att för att uppnå samma mängd eller arbete kan man göra en avvägning mellan kraft och avstånd med hjälp av en spak. Hans lag av spaken säger, ”magnituder är i jämvikt på avstånd ömsesidigt proportionella mot deras vikter”, enligt” Archimedes i 21-talet”, en virtuell bok av Chris Rorres vid New York University.
Archimedes utarbetade också försvar för Syrakusa mot invaderande arméer. Han stärkte väggarna i Syracuse och konstruerade krigsmaskiner. Hans verk höll romarna borta i två år. Men i 212 B. C.,, styrkor under General Marcellus tog över staden.
Marcellus hade respekt för Archimedes och skickade soldater för att få honom så att han kunde träffa den berömda matematikern. Enligt Arkimedes Palimpsest var han så fokuserad på att lösa ett matematiskt problem att han inte visste att romarna hade stormat staden. När en soldat berättade för honom att följa med honom för att se generalen, sa Archimedes till honom att gå iväg. Den upprörda soldaten slog ner honom. Marcellus beordrade att Archimedes skulle begravas med hedersbetygelser., Archimedes gravsten graverades med bilden av en sfär i en cylinder, som illustrerar en av hans geometriska avhandlingar.
’Eureka! Eureka!,’
Archimedes har gått ner i historien som killen som sprang naken genom gatorna i Syracuse ropade ” Eureka!”- eller ” jag har det!”på grekiska. Historien bakom den händelsen var att Archimedes anklagades för att bevisa att en ny krona gjord för Hieron, kungen av Syracuse, inte var rent guld som guldsmeden hade hävdat. Historien skrevs först ner i det första århundradet B. C. av Vitruvius, en Romersk arkitekt.
Archimedes tänkte länge och hårt men kunde inte hitta en metod för att bevisa att kronan inte var fast guld., Strax efter fyllde han ett badkar och märkte att vatten spillde över kanten när han kom in och han insåg att vattnet som förskjutits av hans kropp var lika med kroppens vikt. Att veta att guld var tyngre än andra metaller krontillverkaren kunde ha ersatt i, Archimedes hade sin metod för att bestämma att kronan inte var rent guld. Glömmer att han var avklädd, gick han springa naken ner på gatorna från sitt hem till kungen ropade ” Eureka!,”
Archimedes-principen
enligt gränslös anger Archimedes-principen att den flytande kraften på ett föremål som är nedsänkt i en vätska är lika med vätskans vikt som förskjuts av det objektet.
om ett glas fylls på toppen med vatten och sedan läggs isbitar till det, vad händer? Precis som vattnet som spillts över kanten när Archimedes kom in i sitt badkar, kommer vattnet i glaset att spillas över när isbitar läggs till det., Om vattnet som spillts ut vägdes (vikt är en nedåtgående kraft) skulle det motsvara den uppåtgående (flytande) kraften på objektet. Från den flytande kraften kan objektets volym eller genomsnittliga densitet bestämmas.
Archimedes kunde bestämma att kronan inte var rent guld på grund av volymen av det förskjutna vattnet, för även om kronans vikt var identisk med guldets vikt som kungen gav krontillverkaren, var volymen annorlunda på grund av metallernas olika densiteter.,
användning av Archimedes-principen
Archimedes-principen är ett mycket användbart och mångsidigt verktyg. Det kan vara användbart för att mäta volymen av oregelbundna föremål, såsom guldkronor, samt förklara beteenden hos något föremål som placeras i någon vätska. Archimedes princip beskriver hur fartyg flyter, ubåtar dyka, varmluftsballonger flyga, och många andra exempel, enligt vetenskapen klar. Archimedes-principen används också i ett stort antal vetenskapliga forskningsämnen, inklusive medicinsk, teknik, entomologi, teknik och geologi.,
aktuell forskning
benvolymer/densiteter
Arkimedes-principen har många användningsområden inom medicinsk och tandvård och används för att bestämma tätheten hos ben och tänder., I ett 1997-dokument publicerat i tidskriften Medical Engineering & fysik använde forskare Archimedes-principen för att mäta volymen av den inre svampiga delen av benet, även känt som det cancellösa benet. Volymfraktionen av det cancerformiga benet kan användas i olika ålders-och hälsostudier, inklusive att vara ett index i åldringsstudier, osteoporos, benstyrka, styvhet och elasticitetsstudier., Olika metoder som använder Archimedes princip testades för att öka reproducerbarheten av mätningarna: en där benet var nedsänkt i destillerat vatten, en annan där benet var nedsänkt i en vatten-och ytaktivt lösning, och en tredjedel där benet placerades i en sluten behållare där förändringarna i gastrycket registrerades.,
en artikel publicerad i 2017 i tidskriften Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, Oral Radiology är liknande i naturen till den tidigare artikeln där olika metoder användes för att bestämma reproducerbarheten, varav en använde Archimedes-principen. Archimedes-principen jämfördes med att använda konstråle beräknad tomografi (CBCT) för att mäta tändernas volym. Testerna som jämförde Archimedes-principen och CBCT-mätningarna visade att den senare skulle vara ett korrekt verktyg vid planering av tandprocedurer.,
ubåtar
en enkel, pålitlig, kostnadseffektiv design för en ubåt som beskrivs i ett 2014-papper i tidskriften Informatics, Electronics och Vision bygger på Archimedes-principen. Ubåtar, enligt författarna, är utformade för att resa medan helt nedsänkt under vattnet och förlita sig på Arkimedes-principen för att upprätthålla ett konstant djup., Utformningen av denna prototyp ubåt använder beräkningar som involverar massan, densiteten och volymen av både ubåten och det förskjutna vattnet för att bestämma storleken på ballasttanken, vilket bestämmer mängden vatten än vad som kan fylla det och därför djupet som ubåten kan dyka.
vattenvandrande buggar
medan Archimedes-principen används i ubåtsdesign för att hjälpa dem att dyka och dyka upp igen, förklarar det också anledningen till att vissa buggar kan gå på vatten., I en 2016-studie publicerad i Applied Physics Letters använde forskare en metod för att mäta skuggor skapade av vattenstridarna för att mäta krökningarna i vattenytan. Dessa dips kan sedan användas för att härleda vattenvolymen som förskjutits vilket ledde till den kraft som användes för att hålla vattenbuggar flytande. Författarna sa att det finns ett stort intresse för att förstå fysiken bakom vattenvandrande buggar för att skapa biomimetiska vattenvandrande robotar.,
Geologi
ett papper som publicerades 2012 i Soft Matter beskriver en mer djupgående bild av Archimedes-principen, som författarna kallar den generaliserade Archimedes-principen. Archimedes-principen som den vanligtvis används kan endast användas som en approximation i många fall av att studera sedimenteringsprofiler, medan den generaliserade principen kan redogöra för fenomen som tätare partiklar som flyter ovanpå en ljusvätska., Författarnas nyckelpunkt ligger i densitetsstörningar som induceras av partiklarna suspenderade i vätskan, vilket inte beaktas vid den traditionella användningen av Archimedes-principen, och ett nytt tillvägagångssätt för Archimedes-principen härleds.