Изобретения и открытия архимеда. Закон Архимеда: история открытия и суть явления для чайников. Кто вы, мистер Архимед

Более двух тысячелетий назад вся западная часть берега Средиземного моря была охвачена пламенем грандиозной войны. Военные действия происходили в Италии и Сицилии, Северной Африке и Испании. Эта война известна в мировой истории как вторая Пуническая война, в которой Рим и Карфаген боролись за господство на Средиземноморье.

Известный полководец из Карфагена - Ганнибал, чтобы нанести смертельный удар в самое сердце врага, задумал довольно смелый план борьбы с Римом - в самой Италии. В 218 году до новой эры с большой армией и боевыми слонами он перешел Пиренейские горы, южную Галлию и через Альпы проник в Северную Италию. На полях Италии Ганнибал разбил последовательно три римские армии и в 216 году нанес римлянам сокрушительный удар при Каннах. Вся римская армия была уничтожена. Ряд римских союзников (Капуя и др.) перешли на сторону Карфагена. Восстали против римского владычества и свободолюбивые граждане города Сиракузы.

Сиракузы – один из величайших городов древности, центр греческой науки и искусства на Западе, был греческой колонией, расположенной на юго-восточном берегу Сицилии. Окружность мощной городской стены равнялась 23,5 километров. Долгое время Сиракузы были независимым государством, первой греческой морской державой. Но в III в. до новой эры на Сицилию надвинулись с севера - Рим, а с юга - Карфаген. Во время первой Пунической войны Сицилия была завоевана римлянами, и жителям Сиракуз пришлось признать римскую гегемонию.

Чтобы наказать непокорных за восстание, римский флот и войско под предводительством талантливого полководца Марка Клавдия Марцелла подошли в 213 году к городу. Ужас овладел жителями. Марцелл только что взял штурмом другой сицилийский город - Леонтины и казнил две тысячи перебежчиков из римского лагеря. Такая же участь ожидала и этот город.

Более ста римских кораблей вошли в Сиракузскую гавань. Марцелл построил их в боевом порядке. Попарно связанные пентеры с деревянными башнями, подъемными машинами и осадными орудиями подошли вплотную к стене. Марцелл подал знак, чтобы машины подняли подъемные мосты до уровня стен и опустили их на стены. По опущенным мостам римские воины должны были неукротимой лавиной ворваться в город. Падение города казалось неизбежным. Штурм начался с моря и суши. Но не успели машины на пентерах поднять подъемные мосты, не успели катапульты и баллисты бросить свои снаряды, как произошло нечто неожиданное.

С громадных рычагов, поставленных на зубцах стен, неожиданно спустились железные крючья и «лапы». Они вцеплялись в носы кораблей, поднимали их вверх, опрокидывали, разбивали о прибрежные скалы и утесы у подножия городской стены, топили в морской пучине. Тогда Марцелл, по словам греческого историка Плутарха, продвинул на помосте таран. Когда он приблизился к стене, горожане пустили в него несколько камней весом более сотни килограммов. Они полностью разбили его. За камнями вслед полетели свинцовые шары, громадные бревна, топившие корабли в море.

Разбитые римские корабли отошли от городской стены. Марцелл решил возобновить штурм ночью. Он рассчитывал, что машины, бросающие снаряды, окажутся бессильными ночью. Снаряды, брошенные наугад, перелетят через головы осаждающих. Но талантливый руководитель защиты учел и это обстоятельство: он расположил свои копьеметательные машины так, что они постоянно выбрасывали короткие копья, поражающие врага.

Римский флот получил заслуженный урок. Такая же участь постигла римское войско и со стороны суши. И здесь римские осадные орудия и воины были встречены железными крючьями, зацепами, «скорпионами», подхватывавшими солдат и кидающими их на камни. Гордому римлянину пришлось отказаться от мыслей брать город штурмом. Он решил перейти к блокаде и взять жителей измором. Но войску было трудно оцепить весь город, и жители поддерживали связь с внешним миром.

Архимед – жизнь и научные работы

Кто же был этот талантливейший инженер, организатор обороны, строитель остроумных машин, заставивший отступить непобедимое римское войско?

Это был величайший физик и математик древности – Архимед, приложивший все свои гениальные способности для организации защиты родного города.

Архимед появился на свет в Сиракузах в 287 г. до н.э. По свидетельству известного римского политического деятеля и оратора Цицерона, Архимед был низкого общественного положения, жил бедно. Плутарх утверждает, что Архимед уже в детстве увлекался математикой. Большое влияние оказало на юношу путешествие в Египет, где он посетил город Александрию, центр эллинской культуры. Вернувшись на родину, он всецело отдался науке и написал ряд блестящих математических работ.

Большинство греческих ученых IV-III вв. до н.э. относилось не только свысока, но и несколько презрительно к математике, если она преследовала утилитарные цели. Архимед не отмежевывался от народа и не замыкался в кабинете от бытовых нужд своих сограждан. Он старался применять свои знания к практической жизни, все достижения науки сделать достоянием народа и часто демонстрировал свои открытия перед гражданами Сиракуз.

К сожалению, не все труды гения уцелели. В разное время были найдены следующие его сочинения:

1. О равновесии плоских фигур.
2. О квадратуре параболы.
3. О плавающих телах.
4. Об измерении круга.
5. О шаре и цилиндре.
6. О коноидах и сфероидах, т.е. о телах, подученных от вращения различных фигур.
7. О спиралях.
8. «Псаммит».
9. Отдельные теоремы (леммы).
10. Стамахион - о перестановке плоских фигур.

В 1907 году была найдена новая рукопись «Эфодик» (руководство), где содержатся теоремы об объемах конусов, а также сфероидов и коноидов.

Считаются утерянными, следующие труды ученого:

1. О семиугольнике в круге.
2. О соприкосновении кругов.
3. О параллельных линиях.
4. О треугольниках.
5. Об определениях и данных.
6. Книга «Архаи».

В трудах «О шаре и цилиндре» ученый доказывает, что отношение объемов конуса, полусферы и цилиндра с одинаковыми основаниями и высотами равно отношению 1: 2: 3.

Среди других задач, предложенных во второй книге, есть знаменитая задача о разделении шара плоскостью на две части. Архимед дал правильное решение этой задачи, приведя ее к задаче алгебраического характера. Этой своей работе Архимед придавал особое значение.

В книге о спирали ученый рассматривает свойства так называемой Архимедовой спирали.

В труде «Псаммит» он задался целью доказать, что можно выражать гигантские числа.

В трудах «О плавающих телах» Архимед устанавливает основные начала гидростатики и гидродинамики. Этот закон был найден благодаря следующему случаю. Правитель Сиракуз заказал ювелиру золотую корону. Но ему донесли, что ювелир утаил часть золота и заменил его серебром! Царь не мог проверить правильность донесения и обратился к ученому с просьбой выяснить, сколько серебра подмешано.

Архимед, принимая однажды ванну, обратил внимание на тот факт, что из ванны вытекает столько воды, сколько вытесняет его тело. Обрадованный этим открытием с восклицанием «Эврика! Эврика!», он выскочил из ванны и неодетый побежал проверять свою теорию. Архимеду приписывают до сорока открытий в области механики. Когда сиракузский царь построил свой знаменитый корабль водоизмещением в 4000 тонн, Архимед снабдил этот корабль камнеметательной машиной, выбрасывавшей камни весом 80 кг и копья на значительное расстояние. Он построил винт, названный по его имени архимедовым винтом. Это водоподъемная машина, у которой внутри цилиндрической трубы проходит винтовая спираль. Труба открыта с двух концов и ставится наклонно. При сильном вращении труба нижним концом захватывает воду, вода по спирали подымается вверх и выливается у верхнего конца. Есть данные предполагать, что архимедов винт применялся при осушке болот в Египте. В дальнейшем он послужил основанием для постройки винта корабля, нашел применение и в автомобилестроении.

Ученый разработал теорию составного блока, рычага и винта и применил их в практической жизни. При помощи блоков он передвигал большие тяжести. Архимеду принадлежит знаменитое восклицание: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю».

Он соорудил планетарий или «воздушный глобус», вращавшийся посредством системы блоков. В планетарии были видно движение планет вокруг Земли.

Смерть Архимеда

Но вернемся к осажденному римлянами городу. Третий год тянется осада города. Архимед мобилизовал все свои знания, строя новые машины. К его искусным сооружениям народная молва присоединила и легендарные (некоторые писатели, например, рассказывают, что Архимед якобы построил зажигательные стекла и с их помощью собирал солнечные лучи, наводил их на римские корабли и сжигал их).

Среди осажденных обострилась классовая борьба. Сиракузская знать, поддерживавшая сторону Рима, вошла в переговоры с Марцеллом, и город из-за измены знати был взят римлянами. Марцелл разрешил своим воинам «разграбление сокровищ и захват рабов». Озлобленные долгой осадой, жаждущие добычи, бросились римские воины, как кровожадные шакалы, на беззащитный город. Они врывались в жилища, грабили драгоценности, беспощадно убивая жителей, в том числе стариков и детей.

Углубленный в свои мысли сидел Архимед над чертежами. Он описывал циркулем на полу геометрические фигуры, не замечая происходящей в городе вакханалии грабежа и убийств. Вдруг к нему ворвался римский воин с обнаженным мечом. Увидав вошедшего, Архимед заслонил от него свои геометрические чертежи и сказал: «Не испорти мне моих кругов». Воин, опьяненный жаждой наживы в ответ на слова Архимеда, нанес ему мечом смертельный удар.

Так погасло в 212 году до новой эры великое светило науки древнего мира. Из уважения к гениальному мыслителю, Марцелл приказал похоронить его с большим почетом. На могиле поставили цилиндр с вписанным в него шаром (это было желание самого Архимеда). Но могила вскоре поросла кустарником. Только в 75 г. до н. э., знаменитый Цицерон, будучи правителем в Сицилии, нашел среди заброшенных могил памятник Архимеду, изображавший цилиндр. С горечью восклицает Цицерон: «Так одно из славнейших государств, породившее некогда столько ученых людей, не знало, где надгробный памятник острейшего умом из его граждан».

После падения греческой культуры Архимед был забыт. Только арабы, оценившие математический гений Архимеда, перевели некоторые из его сочинений на арабский язык.

В эпоху Возрождения творения Архимеда были извлечены из неизвестности, изданы и вызвали восхищение у ученых.

Подводя итоги научной и научно-практической деятельности Архимеда, ясно, что он по праву называется отцом физики, физического опыта, физической механики. Архимед основал статику, как математическую науку, дал основания гидростатике, решил множество геометрических задач, выработал методы для вычисления объема тел и центра тяжести, установил связь между геометрией и механикой.

Величайший математик древности – Архимед – был патриотом, горячо любившим свою родину, ее независимость и культуру.

Архимед родился в 287 г. до н.э., в Сиракузах. Родственником будущего ученого был Гиерон, впоследствии ставший правителем Сиракуз Гиероном II. Отец Архимеда Фидий, выдающийся астроном и математик, состоял при дворе. По этой причине мальчик получил приличное образование.

Осознавая, что ему не хватает теоретических знаний, юноша вскоре отправился на обучение в Александрию, где в то время трудились самые светлые умы древности.

Большую часть своего времени Архимед проводил в Александрийской библиотеке. Там он занимался изучением трудов Демокрита и Евдокса. Во время обучения, Архимед сблизился с Эратосфеном и Кононом. Дружба сохранилась на долгие годы.

Труды и достижения

Закончив обучение, Архимед вернулся в родные Сиракузы и вступил в должность астронома при дворе Гиерона II. Но не только звезды привлекали его внимание.

Должность астронома не была обременительной. Архимед имел возможность заниматься механикой, физикой и математикой. В это время для решения нескольких задач по геометрии исследователем был применен принцип рычага.

Выводы были подробно изложены в работе “О равновесии плоских фигур”.

Немногим позже Архимед написал сочинение “Об измерении круга”. Ему удалось вычислить отношение диаметра окружности к ее длине.

Изучая краткую биографию Архимеда, следует знать, что также он уделял внимание геометрической оптике. Им было проведено несколько интересных экспериментов по преломлению света. Теорема дошла и до наших дней. Она доказывает, что на фоне отражения луча света от зеркальной поверхности, угол падения равняется углу отражения.

Дары Сиракузам

Архимед сделал немало полезных открытий. Все они были посвящены родному городу ученого. Архимед активно развивал идеи применения рычага. В сиракузском порту ему удалось создать целую систему рычагово-блочных механизмов, ускоряющих процесс перевозки тяжелых, крупногабаритных грузов.

При помощи архимедова винта, или шнека, стала возможной добыча воды из низколежащих водоемов. Благодаря этому, оросительные каналы стали получать влагу бесперебойно.

Главная услуга Сиракузам была оказана Архимедом в 212 г. Ученый принял активнейшее участие в обороне Сиракуз, которые были осаждены римскими войсками. Архимеду удалось создать несколько мощнейших метательных машин. Когда римляне ворвались в город, многие из них пали под ударами камней, пущенных из этих машин.

Архимедовы краны с легкостью переворачивали корабли римлян. Это привело к тому, что римские воины отказались от штурма города и приступили к продолжительной осаде.

К сожалению, в итоге, город был взят.

Смерть ученого

Рассказ о смерти Архимеда был передан Иоанном Цецем, Плутархом, Диодором Сицилийским и Титом Ливием. Детали гибели великого ученого разнятся. Общим является одно: Архимед был убит неким римским солдатом. По одной из версий, римлянин не стал дожидаться, пока Архимед завершит чертеж, и за отказ следовать к консулу, заколол его мечом.

Другая версия гласит, что ученый был убит на пути к Марцеллу. Римским солдатам показались подозрительными приборы для измерения Солнца, которые нес в руках Архимед.

Консул Марцелл, узнав о гибели ученого, был огорчен. Тело Архимеда было погребено с большими почестями, а его родственникам оказано “великое уважение”.

Другие варианты биографии

• Однажды Архимед воскликнул “Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю!” В глазах современников выдающийся ученый был практически полубогом.
• По легенде, сиракузцам удалось сжечь несколько римских кораблей. Это было сделано при помощи огромных зеркал, удивительные свойства которых также были открыты Архимедом.

Оценка по биографии

Новая функция! Средняя оценка, которую получила эта биография. Показать оценку

Мы в общем обрисовали жизнь изобретателя, его научные и изобретательские достижения. В этой статье мы постараемся перечислить изобретения Архимеда с более детальными пояснением.

Представляем список изобретений Архимеда для быстрой навигации:

Улучшение рычага

«Будь в моем распоряжении другая земля, на которую
можно было бы встать, я сдвинул бы с места нашу.»
(с) Архимед

Архимед, конечно, не был тем, кто изобрёл рычаг, так как это достаточно простое приспособление, но он был тем, кто теоретически описал принципы его работы и, понимая эти принципы, смог его развить и усовершенствовать. Также он объяснил принцип многоступенчатой передачи.

В своей работе «О равновесии плоскостей или центрах тяжести плоскостей» Архимед пишет следующее:

Тела одинакового веса, которые равноудалены от центра, будут находиться в равновесии, но если расстояние у одного из них изменить, то равновесие нарушится в пользу того тела, которое находится на более удалённом расстоянии от центра.
Если взять два тела одинакового веса, которые равноудалены от центра, и добавить к одному из них дополнительный вес, то равновесие нарушится в пользу большего веса.

Принцип рычага и математическое соотношение

Червячная передача

Многие исследователи-историки полагают, что Архимед также сумел изобрести червячную передачу. Учитывая, что Архимед изобрёл винт, поднимающий воду, стоит ли сомневаться, что он мог догадаться и до этого изобретения. Позже описывал винт со специальным полузнком, который скользил вдоль винта по его резьбе. Но для эпохи Герона этот механизм кажется устаревшим, так как в его время уже существовали винты и гайки. Возможно, что Герон описал именно изобретение Архимеда, прочтя какие-то из его сочинений, которые не дошли до нас.

Соединительный шкив

Шкив — это колесо, вдоль которого может быть установлен канат или цепь. Человек, тянущий с одного конца верёвку, может поднять вес на другом конце верёвки. Колесо шкива выполняет роль точки опоры, уменьшая силу, необходимую для подъёма груза. Архимед изобрёл целую систему шкивов, чтобы поднимать и перемещать грузы

Систему шкивов можно продолжить усложнять, чтобы получить больший выигрыш в силе.

Последовательное усложнение системы шкивов и расчёты для них показывают, что можно достигать уменьшения необходимой силы в 4 раза.

Царь Хиерон, услышав о том, что Архимед может сдвигать любые тяжёлые предметы с места не поверил ему и попросил доказать. Время было удачным, так как в Сиракузах как раз имелась проблема с огромным кораблём (корабль звался в честь города), который не могли вывести из гавани. Надо отметить, что корабль был потрясающе красив и в длину достигал 55 метров. По словам Плутарха, Архимеду удалось вывести корабль из гавани Сиракуз, используя сложную систему рычагов и шкивов.

Винт Архимеда

«Эврика!»
(с) Архимед

Также это изобретение иногда называют «улиткой Архимеда» или водяным винтом. Устройство предназначено для подъёма воды, к примеру, для орошения полей. Винт Архимеда представляет из себя спираль, которая вращалась внутри трубы, перенося воду на винтовых лопастях вверх. Вращение спирали задавалось вращением специальной ручки сверху. Саму ручку мог вращать как человек, так и рогатый скот или лошади, а в более поздние времена можно было использовать водяное колесо или ветряную мельницу.. Помимо воды при помощи винта на верх можно транспортировать гранулированные материалы, такие как зола или песок.

Пожалуй, это одно из самых древнейших приспособлений, известных для подъёма воды. Винт до сих пор используется в небольших электростанциях и даже на фермах. Начиная с 1980 года в штате Техас в США используется восемь винтов Архимеда диаметром около 3.6 метра для борьбы с ливневым стоком. Винт приводится в действие двигателем мощностью 551 киловатт и может выкачать до 500 тысяч литров воды в минуту.

Винт Архимеда, использующийся в Техасе в США

Главным преимуществом винта Архимеда является то, что попадание мусора в механизм не приводит к нарушениям работы устройства. К примеру, при помощи винта можно даже поднимать рыбу вместе с водой, при этом винт будет продолжать работать.

Подробное объяснение принципа работы винта Архимеда:

Огромный винт Архимеда, установленный на гидроэлектростанции:

А на этом видео винт Архимеда изготовили из лего:

Железная рука или коготь Архимеда

Коготь Архимеда был оружием, которое изобретатель придумал во время осады его родного города Сиракуз. Город приходилось оборонять от флота Римской империи, поэтому необходимо было разработать эффективные методы для потопления флота прямо с крепостных стен.

Точный дизайн устройства нам не известен, но мы примерно понимаем принципы, на которых он был основан. Если вы внимательно прочли про изобретение шкивов и рычага, то понять принцип когтя будет несложно.

Принцип работы когтя Архимеда

Коготь Архимеда представлял из себя систему шкивов, верёвок и балок. На одном конце верёвки был крюк, который забрасывался на вражеский корабль и зацеплялся под брюхо корабля. На обратной стороне верёвки за стеной уже были наготове быки и люди, которые начинали тянуть верёвку. В результате многотонные корабли переворачивали или бросали на камни, рассеивая флот и экипаж противника вокруг стен.

Жалкий римский флот ничто против разума Архимеда!

В наше время целых две группы людей попробовали построить коготь Архимеда и затопить корабль. Предлагаем посмотреть обе попытки и убедиться, что устройство было работоспособным.

Катапульты, баллисты и скорпионы

Картина, изображающая осаду Сиракуз.

Во время осады Сиракуз Архимед построил артиллерию, которая могла охватить целый ряд диапазонов. Пока атакующие корабли находились на большом расстоянии, он стрелял из катапульт и баллист, забрасывая корабли противника огромными камнями и брёвнами. Если корабли приближались к крепостным стенам для штурма, то их встречал целый поток стрел из «скорпионов» (небольших катапульт, метающих стальные дротики). Кстати, стоит отметить, что именно Архимед предложил сделал бойницы, что было инновацией в фортификации того времени. Из небольших проёмов лучники успешно обстреливали наступающих римлян. Таким образом, подойти к стенам Сиракуз у римлян не удавалось, а если они и подходили, то несли огромные потери.

Правда с исторической точки зрения Архимед не был тем, кто первым изобрёл все эти сооружения, но он явно вносил в них свои модификации (например, улучшал точность) и успешно использовал для обороны.

Поджигающие зеркала

Ну вот это изобретение для своего времени точно поражает любую фантазию. Архимед догадался до того, чтобы сжигать вражеские корабли при помощи солнца. В некоторых статьях это изобретение даже называют «лучи смерти». Как это было организовано?

Римляне встали недалеко от города со своими 60 квинкверемами. Архимед был достаточно образован в плане оптики, чтобы изготовить выпуклые зеркала. Предположительно это было не одно зеркало, а целая система зеркал, направляющиеся в одно место, чтобы фокусировать лучи. Система скорее всего состояла из 24 зеркал, которые были объединены в одну раму и вращались при помощи шарниров, меняя углы поворота.

Принцип работы зеркал

На самом деле до конца непонятно, для чего именно использовал зеркала Архимед. Вполне вероятно, что он не сжигал ими флот, а лишь ослеплял лучников на кораблях. Также существует версия, согласно которой при помощи катапульт на корабли забрасывались специальные снаряды, которые потом при помощи зеркал поджигались, так что можно было подумать, что это зеркала жгут корабли. И ещё есть версия, что зеркала использовались лишь для наведения катапульт.

В 1973 году греческий учёный Ионнис Саккас заинтересовался вопросом возможности сжигания флота при помощи зеркал, поэтому он поставил эксперимент. 60 греческих моряков держали 70 зеркал, каждое из которых имело медное покрытие и было размером 1.5 метра на 1 метр. Зеркала направлялись на фанерный макет корабля, удалённый на 50 метров. Зеркала спокойно подожгли макет, что доказало практическую возможность поджигания флота при помощи зеркал.

В 2005 году Разрушители мифов повторили опыт, правда несколько иначе. Они использовали выпуклые зеркала в количестве 500 штук и с меньшей площадью. Сжечь парус на макете им удалось лишь через 1 час, поэтому их эксперимент показал, что сжигание флота с зеркалами не очень убедительно.

Одометр

Одометр Архимеда

Аристотель создаёт одометр примерно в 330 г. до н.э. Это устройство позволяло измерять пройденное расстояние, что было незаменимо при создании карт или при строительстве больших сооружений.

Принцип работы одометра прост. Колёса вращаются и приводят в движение две шестерни. Через определённые расстояния шестерни высвобождают небольшой шарик, который падает в специальную ёмкость. В конце пути можно подсчитать шарики и узнать, какой путь ты проделал.

В итоге римляне взяли Сиракузы при помощи подкупа. Предатели им открыли ворота, а Архимеда убили. Цицерон позже описывал возвращение римлян в Рим, говоря, что среди военных трофеев оказался и красивый механический планетарий, изобретённый Архимедом. Планетарий демонстрировал движение пяти планет и затмения. Эта реконструкция показывала ежедневное движение звёзд вокруг Земли, затмения Солнца и Луны и их движение по эклиптике.

😉 Приветствую неизменных читателей и гостей сайта! В статье «Архимед: биография, открытия, интересные факты» — о жизни древнегреческого математика, физика и инженера. Годы жизни 287-212 до н.э. В конце статьи размещен интересный и познавательный видеоматериал о жизни ученого.

Биография Архимеда

Знаменитый ученый древности Архимед был сыном астронома Фидиуса и получил хорошее образование в Александрии, где познакомился с трудами Демокрита, .

При осаде Сиракуз, Архимед разработал осадные машины (огнеметы), которые уничтожили значительную часть неприятельской армии. Архимед был убит римским солдатом, несмотря на приказы генерала Марка Марцелла.

Эдуар Вимон (1846-1930). Смерть Архимеда

Легенда, распространенная греками, говорит, что великий математик был зарезан, когда он писал уравнение на песке, тем самым желая противопоставить свое превосходство римской некомпетентности. Возможно, что его смерть также стала местью за ущерб, нанесенный его изобретениями римскому флоту.

«Эврика!»

Самый известный анекдот об Архимеде рассказывает, как он изобрел метод определения объема объекта неправильной формы. Гиерон II приказал пожертвовать золотую корону в храм.

Архимеду пришлось определить, не заменил ли ювелир часть материала серебряным. Он должен был выполнить эту задачу, не повреждая корону, поэтому он не мог расплавить ее в простой форме, чтобы вычислить ее плотность.

Во время купания ученый заметил, что уровень воды в ванне увеличивается, когда он входит в нее. Он понимает, что этот эффект можно использовать для определения объема короны.

С точки зрения этого эксперимента, вода имеет практически постоянный объем. Корона же будет вытеснять количество воды собственным объемом. Деля массу короны на объем смещенной воды, получается ее плотность. Эта плотность была бы ниже, чем у золота, если бы к ней были добавлены менее дорогие и более легкие металлы.

Архимед, выскочив из ванны, нагим бежит по улице. Он так возбужден своим открытием и забывает одеться. Он громко кричит «Эврика!» («Я нашел»). Опыт был успешным и доказывал, что серебро действительно было добавлено к короне.

История с золотой короной не присутствует ни в одном из известных произведений Архимеда. Кроме того, практическая применимость описанного метода является сомнительной из-за необходимости предельной точности измерения изменений уровня воды.

Мудрец, скорее всего, использовал принцип, известный в гидростате как закон Архимеда, и описанный впоследствии в его трактате о плавающих телах.

По его словам, тело, погруженное в жидкость, подвергается силе, равной весу жидкости, смещенной им. С помощью этого принципа можно сравнить плотность золотой короны с плотностью золота.

Тепловой луч

Архимед, возможно, использовал группу зеркал, действующих вместе как параболическое зеркало, чтобы поджечь корабли, атакующие Сиракузы. Лукиан писатель II столетия пишет, что Архимед разрушил корабли огнем.

В VI веке Антимий из Тралла назвал «горящим стеклом» оружие Архимеда. Устройство, также называемое «Thermim Beam Archimedes», использовалось для фокусировки солнечного света на кораблях, таким образом освещая их.

Это предполагаемое оружие в эпоху Возрождения стало предметом споров по поводу его реального существования. отверг его, как невозможное. Современные ученые пытаются воссоздать описанные эффекты, используя только инструменты, доступные во время Архимеда.

Есть предположения, что большое количество хорошо полированных бронзовых экранов, действующих как зеркала, можно использовать для фокусировки солнечных лучей на судне с использованием принципа параболического зеркала.

Опыты Архимеда в современном мире

В 1973 г. ученый Иоаннис Сакас из Греции провел эксперимент с тепловым лучом Архимеда на военно-морской базе в Скарамаге. Он использовал 70 зеркал с медным покрытием и размером 1,5 на 1 м. Они были нацелены на фанерный макет корабля на расстоянии в 50 м.

Когда зеркала сфокусировались, макет корабля воспламеняется за несколько секунд. Раньше корабли покрывали смолистой краской, которая, вероятно, способствовала воспламенению.

В октябре 2005 г. группа студентов Массачусетского технологического института провела эксперимент с 127 квадратными зеркалами размером 30 х 30 см., ориентируясь на деревянную модель корабля на расстоянии около 30 метров.

Пламя появляется на части корабля, в ясную погоду при безоблачном небе и если корабль остается неподвижным около 10 минут.

Эта же группа повторяет телевизионный эксперимент «MythBusters» с использованием деревянного рыболовного судна в Сан-Франциско. Опять возникает некоторое зажигание. «Охотники за мифами» определяют опыт как неудачный из-за долгого времени и идеальных погодных условий, необходимых для зажигания.

Если Сиракузы находятся на востоке, то римский флот атакует утром для оптимальной фокусировки света. В то же время обычное оружие, такое как пылающие стрелы или снаряды, запускаемые с помощью катапульты, может быть использовать намного легче, чтобы потопить корабль на таком небольшом расстоянии.

Многие ученые считают древнегреческого ученого одним из величайших математиков в истории, наряду с , Гауссом и Эйлером. Огромен его вклад в геометрию, механику, он считается одним из пионеров математического анализа.

Он систематически применяет математику к естественным наукам, техническим открытиям и изобретениям. Его научные вклады изучили и описали Эратосфен, Конон и Досифед.

Труды Архимеда

• математик вычислил поверхность параболического сегмента и объемы различных математических тел;
• он рассматривал несколько кривых и спиралей, одна из которых носит его имя: Archimedes spiral;
• дал определение полурегулярных мультистатов, называемых Archimedes;
• представил доказательство безграничности массива натуральных чисел (также известного как аксиома Архимеда).

Древнегреческий физик, математик и инженер Архимед сделал множество геометрических открытий, заложил основы гидростатики и механики, создал изобретения, послужившие отправной точкой для дальнейшего развития науки. Легенды об Архимеде создавались еще при его жизни. Несколько лет ученый провел в Александрии, где он познакомился и сдружился со многими другими великими научными деятелями своего времени.

Биография Архимеда известна из трудов Тита, Полибия, Ливия, Витрувия и других авторов, которые жили позже самого ученого. Оценить степень достоверности этих данных сложно. Известно, что родился Архимед в греческой колонии Сиракузы, расположенной на острове Сицилия. Его отцом, предположительно, стал астроном и математик Фидий. также утверждал, что ученый был близким родственником доброго и искусного правителя Сиракуз Гиерона II.

Вероятно, детские годы Архимед провел в Сиракузах, а в юном возрасте для получения образования направился в Александрию Египетскую. На протяжении нескольких столетий этот город был культурным и научным центром цивилизованного Древнего Мира. Начальное образование ученый, предположительно, получил у отца. Прожив несколько лет в Александрии, Архимед вернулся в Сиракузы и жил там до конца жизни.

Инженерия

Научный деятель активно разрабатывал механические конструкции. Он изложил подробную теорию рычага и эффективно пользовался этой теорией на практике, хотя непосредственно само изобретение было известно еще до него. В том числе, на основе знаний в этой области он смастерил ряд блочно-рычажных механизмов в порту Сиракуз. Эти приспособления упрощали подъем и перемещение тяжелых грузов, позволяя ускорить и оптимизировать работу порта. А «архимедов винт», предназначенный для вычерпывания воды, до сих пор применяется в Египте.

Изобретения Архимеда: архимедов винт

Большое значение имеют теоретические изыскания ученого в сфере механики. Опираясь на доказательство закона рычага, он начал писать труд «О равновесии плоских фигур». Доказательство базируется на аксиоме о том, что на равных плечах равные тела по необходимости уравновесятся. Такой же принцип построения книги – начинающийся с доказательства собственного закона – Архимед соблюдал и при написании произведения «О плавании тел». Эта книга начинается с описания хорошо известного закона Архимеда.

Математика и физика

Открытия в области математики были настоящей страстью ученого. Согласно утверждениям Плутарха, Архимед забывал о пище и уходе за собой, когда стоял на пороге очередного изобретения в этой сфере. Главным направлением его математических изысканий стали проблемы математического анализа.

Еще до Архимеда были изобретены формулы для вычисления площадей круга и многоугольников, объемов пирамиды, конуса и призмы. Но опыт ученого позволил ему разработать общие приемы для вычисления объемов и площадей. С этой целью он усовершенствовал метод исчерпывания, придуманный Евдоксом Книдским, и довел умение применять его до виртуозного уровня. Архимед не стал создателем теории интегрального исчисления, но его работы впоследствии стали основой для этой теории.

Также математик заложил основы дифференциального исчисления. С геометрической точки зрения он изучал возможности определения касательной к кривой линии, с физической точки зрения – скорость тела в любой момент времени. Ученый исследовал плоскую кривую, известную как архимедова спираль. Он нашел первый обобщенный способ поиска касательных к гиперболе, параболе и эллипсу. Только в семнадцатом веке ученые смогли в полной мере осознать и раскрыть все идеи Архимеда, которые дошли до тех времен в его сохранившихся трудах. Ученый часто отказывался описывать изобретения в книгах, из-за чего далеко не каждая написанная им формула дошла до наших дней.

Изобретения Архимеда: "солнечные" зеркала

Достойным открытием ученый считал изобретение формул для вычисления площади поверхности и объема шара. Если в предыдущих из описанных случаев Архимед дорабатывал и усовершенствовал чужие теории, либо создавал быстрые методы расчета как альтернативу уже существующим формулам, то в случае с определением объема и поверхности шара он был первым. До него ни один ученый не справился с этой задачей. Поэтому математик попросил выбить на своем могильном камне шар, вписанный в цилиндр.

Открытием ученого в области физики стало утверждение, которое известно как закон Архимеда. Он определил, что на всякое тело, погруженное в жидкость, оказывает давление выталкивающая сила. Она направлена вверх, а по величине равна весу жидкости, которая была вытеснена при помещении тела в жидкость, вне зависимости от того, какова плотность этой жидкости.

Есть легенда, связанная с этим открытием. Однажды к ученому якобы обратился Гиерон II, который засомневался в том, что вес изготовленной для него короны соответствует весу золота, которое было предоставлено для ее создания. Архимед сделал два слитка такого же веса, как и корона: серебряный и золотой. Далее он по очереди поместил эти слитки в сосуд с водой и отметил, насколько повысился ее уровень. Затем ученый положил в сосуд корону и обнаружил, что вода поднялась не до того уровня, до которого она поднималась при помещении в сосуд каждого из слитков. Таким образом было обнаружено, что мастер оставил часть золота себе.

Есть миф о том, что сделать ключевое открытие в физике Архимеду помогла ванна. Во время купания ученый якобы слегка приподнял ногу в воде, обнаружил, что в воде она весит меньше, и испытал озарение. Подобная ситуация имела место быть, однако с ее помощью ученый открыл не закон Архимеда, а закон удельного веса металлов.

Астрономия

Архимед стал изобретателем первого планетария. При движении этого прибора наблюдают:

• восход Луны и Солнца;
• движение пяти планет;
• исчезновение Луны и Солнца за линией горизонта;
• фазы и затмения Луны.

Изобретения Архимеда: планетарий

Ученый также пытался создать формулы для вычисления расстояний до небесных тел. Современные исследователи предполагают, что Архимед считал центром мира Землю. Он считал, что Венера, Марс и Меркурий вращаются вокруг Солнца, и вся эта система вращается вокруг Земли.

Личная жизнь

О личной жизни ученого известно значительно меньше, чем о его науке. Еще его современники сочиняли многочисленные легенды об одаренном математике, физике и инженере. Легенда рассказывает, что однажды Гиерон II решил преподнести в подарок Птолемею, царю Египта, многопалубный корабль. Водное судно было решено назвать «Сиракузия», однако его никак не получалось спустить на воду.

В этой ситуации правитель вновь обратился к Архимеду. Из нескольких блоков он соорудил систему, при помощи которой спуск тяжелого судна удалось сделать при помощи одного движения руки. Если верить преданиям, во время этого движения Архимед сказал:

«Дайте мне точку опоры, и я переверну мир».

Смерть

В 212 году до нашей эры во время Второй Пунической войны Сиракузы были осаждены римлянами. Архимед активно использовал инженерные знания, чтобы помочь своему народу одержать победу. Так, он сконструировал метательные машины, с помощью которых воины Сиракуз забрасывали противников тяжелыми камнями. Когда римляне бросились к стенам города, надеясь, что там они не попадут под обстрел, другое изобретение Архимеда – легкие метательные устройства близкого действа – помогли грекам забросать их ядрами.

Изобретения Архимеда: катапульта

Ученый помог своим соотечественникам и в морских сражениях. Разработанные им краны захватывали вражеские судна железными крюками, слегка приподнимали их, а затем резко бросали обратно. Из-за этого корабли переворачивались и терпели крушение. Долгое время эти краны считались чем-то вроде легенды, однако в 2005 году группа исследователей доказала работоспособность таких устройств, реконструировав их по сохранившимся описаниям.

Изобретения Архимеда: подъемная машина

Благодаря стараниям Архимеда надежда римлян на штурм города провалилась. Тогда они решили перейти к осаде. Осенью 212 года до нашей эры колония была взята римлянами в результате измены. Архимед в ходе этого происшествия был убит. Согласно одной версии, его зарубил римский воин, на которого ученый набросился за то, что тот наступил на его чертеж.

Другие исследователи утверждают, что местом гибели Архимеда стала его лаборатория. Ученый якобы настолько сильно увлекся исследованиями, что отказался сразу последовать за римским солдатом, которому было велено проводить Архимеда к военачальнику. Тот в гневе пронзил старика своим мечом.

Есть еще вариации этой истории, однако они сходятся на том, что древнеримский политический деятель и военачальник Марцелл был крайне огорчен гибелью ученого и, объединившись и с гражданами Сиракуз, и с собственными поданными, устроил Архимеду пышные похороны. Цицерон, обнаруживший разрушенную могилу ученого через 137 лет после его гибели, увидел на ней шар, вписанный в цилиндр.

Сочинения

• Квадратура параболы
• О шаре и цилиндре
• О спиралях
• О коноидах и сфероидах
• О равновесии плоских фигур
• Послание к Эратосфену о методе
• О плавающих телах
• Измерение круга
• Псаммит
• Стомахион
• Задача Архимеда о быках
• Трактат о построении около шара телесной фигуры с четырнадцатью основаниями
• Книга лемм
• Книга о построении круга, разделенного на семь равных частей
• Книга о касающихся кругах