Архимед

Закон Архимеда

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.

Закон Архимеда

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.

Архимед в ванне

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.

Inventos

Одометр

Также известный как километры, это было изобретение этого знаменитого человека.

Это устройство было построено по принципу колеса, которое при повороте активирует шестерни, позволяющие рассчитать пройденное расстояние..

Согласно этому же принципу, Архимед разработал несколько типов одометров для военных и гражданских целей..

Первый планетарий

Основываясь на свидетельствах многих классических авторов, таких как Цицерон, Овидий, Клаудиан, Марчиано Капела, Касиодоро, Сексто Эмпирик и Лактанций, многие ученые теперь приписывают Архимеду создание первого элементарного планетария..

Это механизм, состоящий из ряда «сфер», которым удалось подражать движению планет. Пока подробности этого механизма неизвестны.

По словам Цицерона, планетариев, построенных Архимедом, было два. В одном из них были изображены земля и различные созвездия рядом с ней..

В другом, с единственным вращением, солнце, луна и планеты сделали свои собственные независимые движения относительно неподвижных звезд точно так же, как они сделали в реальном дне. В последнем, кроме того, могли наблюдаться последовательные фазы и затмения Луны.

Винт Архимеда

Винт Архимеда — это устройство, которое используется для транспортировки воды снизу вверх по склону с использованием трубки или цилиндра..

Согласно греческому историку Диодоро, благодаря этому изобретению было облегчено орошение плодородных земель, расположенных вдоль реки Нил в древнем Египте, поскольку традиционные инструменты требовали огромных физических усилий, которые истощали рабочих.

Используемый цилиндр имеет внутри винт такой же длины, который поддерживает соединенную систему гребных винтов или ребер, которые выполняют вращательное движение, приводимое в движение вручную вращающимся рычагом..

Таким образом, спирали успевают вытолкнуть любое вещество снизу вверх, образуя некий бесконечный контур.

Коготь Архимеда

Коготь Архимеда, или железная рука, как его еще называют, был одним из самых страшных орудий войны, созданных этим математиком, и стал самым важным для сицилийской защиты от римских вторжений..

Согласно исследованию, проведенному профессорами Drexel University Крисом Рорресом (факультет математики) и Гарри Харрисом (факультет гражданского строительства и архитектуры), это был большой рычаг, к которому прикреплен захватный крюк. с помощью цепочки, которая свисала с него.

Через рычаг манипулятором манипулировали так, чтобы он упал на вражеский корабль, и цель состояла в том, чтобы зацепить его и поднять его до такой степени, чтобы при отпускании его можно было полностью перевернуть или ударить о камни на берегу..

Роррес и Харрис представили на симпозиуме «Машины и необычные конструкции древности» (2001) миниатюрное изображение этого артефакта под названием «Грозная военная машина: строительство и эксплуатация железной руки Архимеда»

Для реализации этой работы они опирались на аргументы древних историков Полибио, Плутарко и Тито Ливио..

Ранние годы и молодость

Архимед родился в 287 году до н. э. в колонии Сиракузы на греческом острове Сицилия. По неподтвержденной информации отец его, Фидий, был учителем астрономии и математики. Семья, в которой воспитывался Архимед, была бедной. Отец не мог дать сыну достойное образование, которым в то время считались занятия литературой и философией. Он сам его потихоньку обучал тому, что знал. Поэтому и проявилась ранняя тяга Архимеда к математике.

Архимед являлся родственником царя Сиракуз, Гиерона. Благодаря этому будущий ученый смог поехать в главный научный центр Античности — Александрию.

Архимед стал общаться с другими учеными Александрийского мусейона. Здесь он часто приходил в знаменитую библиотеку, который содержал более 700 тысяч рукописей. Архимед много читал, знакомился с трудами ученых. Среди них Демокрит, Евдокс, о которых он много упоминал в своих записях. Ученый до конца жизни дружил с астрономом Кононом, ученым Эратосфеном. Две свои работы он даже начал со слов «посвящается Эратосфену». Это известные его труды «Метод механических теорем» и «Задача о быках».

Смерть Конона в 220 году до н. э. очень огорчила Архимеда. Однако он активно продолжал общение с его учеником Досифеем, и многие сохранившиеся трактаты ученого тех лет начинаются с фразы: «Архимед приветствует Досифея».

Будущий великий ученый стремился на родину и, завершив учебу, вернулся на Сицилию. Царь Сиракуз поощрял своего родственника к занятию наукой и создавал ему все условия для этого. Он хотел, чтобы Архимед применял свои достижения и открытия на практике. Именно он способствовал созданию Архимедом механизмов, работа которых повергла в шок современников и принесла всемирную славу ученому уже при жизни. Благодаря его изобретениям, о нем слагались легенды. Царь Сиракуз очень гордился достижениями Архимеда.

Громко об Архимеде заговорили после истории с короной царя. До Гиерона дошла информация, что золото в короне, которую он приказал сделать для себя, частично заменили серебром. Он разгневался и поручил Архимеду определить, правда ли это. Масса короны соответствовала количеству выделенного на её изготовление чистого золота. Архимед согласился выполнить приказ царя, но перед этим решил помыться ванной. Зайдя в воду, он увидел, как из неё вытекает вода. В эту секунду его осенила идея, и он с криком «Эврика!» выскочил из ванны и побежал к царю. Вот так внезапная мысль Архимеда стала началом развития гидростатики. Таким образом был доказан и обман ювелира.

«Архимед с криком „Эврика“ бежит к царю». Худ. Г. Маззучелли (1737 г.)

Еще одна легенда про Архимеда гласит, что он написал Гиерону, что сможет сдвинуть с места любой груз, и что если бы он распоряжался другой землей, на которую можно было бы опереться, он сдвинул бы с места и эту землю. В ответ на вызов Архимеда царь поручил вытащить на берег большой грузовой корабль. Его трюм наполнили грузом и посадили на корму много матросов. Сев неподалеку, Архимед начал тянуть прикреплённый к кораблю канат. Корабль сдвинулся с места и стал медленно перемещаться.

В современном звучании известная фраза Архимеда означает: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю».

«Архимед переворачивает Землю». Гравюра (1824 г.)

«О плавающих телах»

Этот труд (в двух книгах) сохранился лишь частично на греческом языке, остальное — в средневековом латинском переводе с греческого. Это первая известная работа по гидростатике, основателем которой признан Архимед. Он определял положения, которые различные твердые тела будут занимать при плавании в жидкости, в соответствии с их формой и изменением их удельного веса. В первой книге изложены различные общие принципы, в частности то, что стало известно как принцип Архимеда: твердое вещество, более плотное, чем жидкость, при погружении в эту жидкость будет легче на вес вытесняемой ею жидкости. Во второй книге Архимед определяет различные положения устойчивости в соответствии с геометрическими и гидростатическими вариациями.

Жизнеописание ученого

В биографии Архимеда сказано, что он родился и жил в условиях развития греческой научной культуры. В своей работе «О счислении песчинок» он рассказывает о том, что его отец был астрономом. В своем письме об оценках размера Солнца Архимед говорит: «Фидий, мой отец, сказал, что Солнце было в двенадцать раз больше».

В молодости он проводил время в египетском городе Александрии, где преемник Александра Великого, Птолемей I Сотер, построил величайшую библиотеку мира. Александрийская библиотека с ее лекционными и конференц-залами стала центром внимания ученых древнего мира.

Некоторые работы Архимеда сохранились в копиях писем, которые он отправил из Сиракуз своему другу Эратосфену. Тот руководил Александрийской библиотекой и сам был ученым (математиком, астрономом, географом и филологом). Он был первым человеком, который точно рассчитал размер нашей планеты.

Архимед, погруженный в научную культуру Древней Греции, стал одним из лучших умов нашего мира. Спустя две тысячи лет после смерти Архимеда, в эпоху Возрождения и в 1600-х годах, математики снова пересмотрели его труды. Они знали, что результаты, полученные Архимедом, были правильными, но не могли понять, как этот ученый смог получить их.

Механика

Архимед проявлял большой интерес к механике, вследствие чего сконструировал немало разных устройств. Он детально описал способ действия рычага, который многократно использовал на практике.

И хотя о «рычаге» было известно задолго до Архимеда, именно ему удалось популяризировать его и продемонстрировать его эффективность в разных областях. В частности, ему удалось сконструировать ряд различных блочно-рычажных механизмов в порту Сиракуз.

Архимедов винт

Посредством таких приспособлений соотечественники Архимеда смогли быстрее и проще перемещать тяжелые грузы. Также он является автором известного механизма, названного его именем – «Архимедов винт». С помощью данного устройства человек мог в одиночку выкачивать воду.

Такой винт позже начали использовать в самых разных сферах, включая перекачку жидкостей и сыпучих веществ, как, например, уголь и зерно

Важно не забывать и теоретические разработки Архимеда

Опираясь на все тот же закона рычага, изобретатель издал научную работу «О равновесии плоских фигур». Здесь он обосновал доказательство того, что на равных плечах, равные тела по необходимости уравновесятся. В другом труде – «О плавании тел», он описал подобный принцип.

Тепловой луч

Не менее мифическими являются и истории о больших зеркалах, которые использовал Архимед, чтобы уничтожить римские корабли путём поджога. Архимед собрал множество зеркал, направил отражаемые ими лучи в одну точку. Суда были построены из дерева и покрашены краской, в состав которой входила смола, поэтому они быстро загорелись. Он занимался катоптрикой, то есть отражением световых лучей от зеркал.

Но, возможно, корабли загорелись от огненных стрел или от «огненных снарядов», выпущенных метательными машинами. Позднее некоторые исследователи пытались повторить этот эксперимент. Части экспериментаторов это удалось. Римляне, захватившие Сиракузы, требовали отдать им рукописи с формулами, и когда Архимед написал палочкой формулы на песке, а потом стёр песок ногой, отказавшись отдать их, убили его.

Архимед

(около 287-212 гг. до н.э.)

Он родился, жил и работал в городе Сиракузы на острове Сицилия. Его отцом был астроном и математик Фидий. Для усовершенствования своих знаний он некоторое время работал в Александрии в сотрудничестве с крупнейшими математиками Эратосфеном, Кононом и его учеником Досифеем.

Возвратившись в Сиракузы, Архимед продолжил усиленные научные занятия. С александрийскими учеными он поддерживал научную переписку, которая позволила части его научных трудов дойти до нашего времени в форме писем к этим ученым.

В последний период жизни он участвовал в обороне родного города от римских завоевателей. Как опытный военный инженер, он руководил постройкой сложных оборонных технических сооружений, изобретал военные орудия. Его замечательные метательные машины не позволили римлянам взять город штурмом с первой попытки. Осенью 212 г. до н.э. во время взятия Сиракуз Архимед был убит, в его библиотека и инструменты разграблены.

До нашего времени дошли десять крупных и несколько более мелких сочинений по математике. Свое сочинение «О равновесии плоскостей» Архимед построил по образу «Начал» Евклида. После введения нескольких постулатов он дал математический вывод закона рычага и учение о центре тяжести.

Архимед в своем трактате «Исчисление песчинок» – разработал систему, которая позволила выразить сколь угодно большое число, и показал, что натуральный ряд чисел бесконечен. В работе «О спиралях» Архимед исследует кривую, которая вошла в математику как архимедова спираль. При помощи этой спирали он строит прямую, равную длине окружности. В этой работе также выполняется суммирование квадратов последовательных натуральных чисел. Знаменитый закон, носящий его имя, содержится в сочинении «О плавающих телах». Научное наследие Архимеда огромно. В 1906 году было найдено его сочинение «Послание к Эратосфену» о механическом методе решения геометрических задач.

ВЕЛИКИЙ ДРЕВНЕГРЕЧЕСКИЙ УЧЕНЫЙ АРХИМЕД

Великий древнегреческий ученый Архимед родился в Сиракузах, греческой колонии на острове Сицилия. Его отец — математик и астроном Фидий — привил сыну любовь к математике, механике и астрономии. Свое образование Архимед продолжил в Александрие Египетской — научном и культурном центре того времени. В Александрии он посещал знаменитый Мусейон, где слушал лекции именитых философов, математиков, литераторов, пользовался Александрийской библиотекой, где познакомился с трудами Евклида.

По окончании обучения Архимед вернулся в Сицилию

В Сиракузах он был окружён вниманием и не нуждался в средствах. Работы Архимеда относились почти ко всем областям математики того времени: ему принадлежат замечательные исследования по геометрии, арифметике, алгебре.Огромное значение для развития математики имело вычисленное Архимедом отношение длины окружности к диаметру

В работе «Об измерении круга» Архимед дал своё знаменитое приближения для числа π.

Архимед также высчитал, что объем шара, вписанного в цилиндр, относится к объему последнего как 2 к 3. Ученый так гордился этим законом, что попросил после его смерти на могильном памятнике изобразить шар, вписанный в цилиндр.

Однажды Гиерон попросил Архимеда проверить количество золота в короне, которую для него изготовил ювелир. Ему донесли, что мастер якобы украл часть золота и заменил его серебром. Но как это проверить? Корона весила ровно столько, сколько кусок золота, который выдали на ее изготовление. Архимед думал несколько дней. В размышлении он отправился в баню и, опускаясь в огромную
деревянную бадью, наполненную водой до краев, заметил, что его тело вытолкнуло воду на пол. Осененный внезапной догадкой, он выскочил из бадьи и помчался домой с криком: «Эврика!» – «Я нашел!»

Архимед пришел во дворец и попросил Гиерона дать ему кусок золота, который весит столько же, сколько корона. Он опустил его в заполненный доверху сосуд с водой и замерил количество вылившейся воды. Затем в сосуд долили воды и опустили корону. Воды вылилось больше, чем в первый раз. Архимед понял, что объем короны был больше объема куска золота, а так как золото тяжелее серебра, значит, мастер, украв часть золота, добавил в корону большее количество серебра, чтобы общий вес не изменился. Так Архимед раскрыл обман и гордился этим гораздо больше, чем наградой, полученной от Гиерона.

Позже он сформулировал закон: «На каждое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной воды». Так он объяснил, почему одни тела в воде тонут, другие нет. Этот закон теперь называется законом Архимеда и является одним из главных в физике.

Архимед прославился многими механическими конструкциями. Рычаг был известен и до Архимеда, но лишь Архимед изложил его полную теорию и успешно её применял на практике. Наблюдая за работой строителей, которые с помощью толстых палок двигали каменные блоки, Архимед понял, что чем длиннее рычаг, тем больше сила его воздействия.

Он сказал сиракузскому царю Гиерону: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Гиерон не поверил. И тогда Архимед с помощью сложной системы механизмов усилием одной руки вытащил на берег корабль, который обычно из воды вытаскивали сотни человек. Он остался в истории как один из самых знаменитых греческих механиков, изобретателей и математиков, поражавший современников своими удивительными машинами.

Плутарх сообщает, что Архимед построил в порту Сиракуз немало блочно-рычажных механизмов для облегчения подъёма и транспортировки тяжёлых грузов.

Архимедов винт — механизм, исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Винт можно представить как наклонную плоскость, навёрнутую на цилиндр. Винт вращается обычно с помощью ветряного колеса либо вручную. В то время, как поворачивается нижний конец трубы, он собирает некоторый объём воды. Это количество воды будет скользить вверх по спиральной трубе во время вращения вала, пока наконец вода не выльется из вершины трубы, снабжая ирригационную систему.

Архимедов винт (шнек) до сих пор применяется в технике и в быту, например, в мясорубке. Винты, болты, шурупы — все это стало возможным благодаря изобретенному Архимедом винту в примерно в 250 году до н.э. И никакие достижения хай-тека и современных технологий не могут заменить это гениальное изобретение.

Биография[]

Архимед родился в греческой колонии Сиракузах. От отца он получил любовь и тягу к математике, астрономии и инженерному делу. Для обучения Архимед отправился в Александрию Египетскую — научный и культурный центр того времени.

В Александрии Архимед подружился со знаменитыми учёными того времени: астрономом Кононом, разносторонним учёным Эратосфеном, с которыми потом переписывался до конца жизни. Повидимому, именно в знаменитой Александрийской библиотеке Архимед изучил труды Демокрита, Евдокса и других геометров. После окончания обучения Архимед вернулся в Сиракузы.

Согласно легендам, после возвращения на родину Архимед выполнял некоторые «заказы» тирана Гиерона II. Одним из самых знаменитых «заказов» являлось определить, сделана ли корона ти рана из чистого золота, или ювелир примешал туда серебро. Выполняя эту задачу, Архимед открыл свой знаменитый закон.

Будь в моём распоряжении другая Земля, на которую можно было бы встать, я сдвинул бы с места нашу.

Архимед

Другая знаменитая легенда гласит, что Гиерон II построил огромный корабль «Сиракузия» в подарок египетскому царю Птолемею. Этот корабль не могло спустить на воду всё население Сиракуз. Тогда Архимед соорудил систему блоков (полиспаст), с помощью которой он смог проделать эту работу одним движением руки.

Такова чудесная сила одного человека, одного дарования, умело направленного на какое-либо дело… римляне могли бы быстро овладеть городом, если бы кто-либо изъял из среды сиракузян одного старца.

Полибий

Когда в 212 году началась осада Сиракуз. Архимед конструировал боевые машины самых различных форм: крюки, топящие корабли; мощнейшие баллисты и многое другое. Не оставил он их и при осаде, когда поджёг римский флот при помощи зеркал. Лишь благодаря предательству врагам взять город. СОлдаты ворвались в город и устроили сечу. Там погиб и Архимед.

Легенды о смерти

Четыре античных историка рассказывают свои версии гибели великого учёного:

Рассказ Иоанна Цеца (Chiliad, книга II): в разгар боя 75-летний Архимед сидел на пороге своего дома, углублённо размышляя над чертежами, сделанными им прямо на дорожном песке. В это время пробегавший мимо римский воин наступил на чертёж, и возмущённый учёный бросился на римлянина с криком: «Не тронь моих чертежей!» Солдат остановился и хладнокровно зарубил старика мечом.
Рассказ Плутарха: «К Архимеду подошёл солдат и объявил, что его зовёт Марцелл. Но Архимед настойчиво просил его подождать одну минуту, чтобы задача, которой он занимался, не осталась нерешённой. Солдат, которому не было дела до его доказательства, рассердился и пронзил его своим мечом».
Архимед сам отправился к Марцеллу, чтобы отнести ему свои приборы для измерения величины Солнца

По дороге его ноша привлекла внимание римских солдат. Они решили, что учёный несёт в ларце золото или драгоценности, и, недолго думая, перерезали ему горло.
Рассказ Диодора Сицилийского: «Делая набросок механической диаграммы, он склонился над ним

И когда римский солдат подошел и стал тащить его в качестве пленника, он, целиком поглощенный своей диаграммой, не видя, кто перед ним, сказал: «Прочь с моей диаграммы!» Затем, когда человек продолжил тащить его, он, повернувшись и узнав в нём римлянина, воскликнул: «Быстро, кто-нибудь, подайте одну из моих машин!» Римлянин, испугавшись, убил слабого старика, того, чьи достижения являли собой чудо. Как только Марцелл узнал об этом, он сильно огорчился и совместно с благородными гражданами и римлянами устроил великолепные похороны среди могил его предков. Что касается убийцы, то он, кажется, был обезглавлен.»

Развитие науки в Греции

Чтобы лучше узнать жизнь и биографию Архимеда, нужно представить, в какую эпоху он жил. Древние греки были первыми, кто занялся настоящей наукой и признал ее дисциплиной, изучающей саму себя. Хотя в других культурах также делались научные открытия, это происходило по вполне практическим причинам, например, с целью постройки более крепких храмов или для предсказания, когда наступит период, наиболее подходящий для посадки культур или для вступления в брак.

Древние греки же исследовали мир просто ради удовольствия, расширяя свои знания. Они изучали геометрию ради ее логики и красоты. Не имея каких-либо практических целей, Демокрит предположил, что вся материя состоит из крошечных частиц, называемых атомами и что эти атомы не могут быть разделены на более мелкие частицы. Он привел логические аргументы в пользу своей идеи.

«О счислении песчинок»

Это небольшой трактат, написанный для обывателя, который адресован Гелону, сыну Гиерона. Его цель состоит в том, чтобы исправить недостатки греческой системы числовых обозначений, показав, как выразить огромное число на примере песчинок, которые потребуются для заполнения всей вселенной. По сути, Архимед создает целочисленную систему обозначений с базой в 100 000 000. Работа также представляет интерес, поскольку она дает наиболее подробное сохранившееся описание гелиоцентрической системы Аристарха Самосского (310–230 гг. до н. э.). Также в ней содержится описание гениальной процедуры, которую Архимед использовал для определения видимого диаметра Солнца путем наблюдения с помощью инструмента.

Осада Сиракуз

Конечно, это оружие вселяло панику и уважение у римских солдат и явно было для них чем-то странным, чего никогда раньше не видели. По словам очевидцев, они приходили в ужас каждый раз, когда над стенами Сиракуз появлялся силуэт новой неизвестной машины. Их отчаяние от бесчисленных неудачных атак было настолько велико, что, как вспоминает Плутарх, «римляне начали думать, что они сражаются с Богами».

Падение Сиракуз

Каким на самом деле было оружие, придуманное Архимедом, и насколько оно было реальным, вероятно, мы уже никогда не узнаем. Однако факт заключается в том, что Марсель, наконец-то, понял, что штурмом эту крепость взять практически невозможено. Поэтому в конце концов ему пришлось прибегнуть к другой тактике – полной блокаде и ожиданию, пока у осажденных не закончатся ресурсы.

Изнурение защитников продолжалось в течение нескольких месяцев, прежде чем римляне нашли способ проникнуть в крепость.

В конце концов, Архимед погиб в хаосе пожара Сиракуз, убитый случайным римским легионером. Но он показал миру, как гений одного человека способен сдерживать целые армии.

Закон рычага

Мы часто видим владельцев магазинов, взвешивающих фрукты и овощи на старинных ручных весах. Эти весы работают по принципу равновесия, которого можно достичь с помощью рычага. Рычаг работает по принципу центра масс, еще один пример — качели.

Рычаг представляет собой стержень, расположенный на треугольной балке, называемой точкой опоры, которая уравновешивает вес. Закон Архимеда гласит, что:

если расстояние a от точки опоры до места приложения входной силы (точка A) больше, чем расстояние b от точки опоры до места приложения выходной силы (точка B), то рычаг усиливает входную силу. С другой стороны, если расстояние a от точки опоры до входной силы меньше расстояния b от точки опоры до выходной силы, то рычаг уменьшает входную силу.

Принцип Архимеда

Принцип Архимеда — довольно сложная концепция для понимания многих из нас, но в основном это касается теории плавучести.

Когда твердое тело попадает в жидкость, оно вытесняет столько же жидкости, сколько объем погруженного в него тела. В любой жидкости на тело действуют самые разные силы. Принцип Архимеда также помогает нам понять, почему что-то плавает или тонет, показывая, что количество вытесненной жидкости является мерой способности объекта опускаться или подниматься. Вес вытесненной жидкости говорит нам, будет ли объект плавать или тонуть.

Этот закон сыграл важную роль в понимании морских принципов, используемых на кораблях и подводных лодках, все из которых разработаны с использованием принципа плавучести. Лактометр (прибор, используемый для измерения чистоты молока) также основан на вышеупомянутом принципе.

Винт Архимеда

«Эврика!»
(с) Архимед

Принцип работы винта Архимеда

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:

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.

Архимед был готов перевернуть Землю

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:

Расцвет научной мысли Архимеда

О его человеческих качествах известно мало. Многие считали, что он был несколько рассеянным, слегка чудаковатым человеком, из-за чего впоследствии и пострадал. Он был добрым, отзывчивым, часто помогал знакомым и приятелям, но постоянно витал в облаках, как принято говорить – немного «не от мира сего». Но пришло время выяснить, что открыл и изобрел Архимед, иначе «картинка» останется неполной.

Математика Архимеда: алгебра, анализ, геометрия

Плутарх считал, что Архимед был буквально одержим этой точной наукой, в которой многие вообще ничего не смыслили, и дальше суммирования сотен, даже не заглядывали. Засидевшись за своими трактатами, он мог совсем позабыть позавтракать или пообедать, вымыться или сделать другие необходимые бытовые дела. Идеи, которые высказывал ученый, его наработки и выкладки, продолжены были только спустя многие тысячи лет. В конце семнадцатого века математикам стало понятно, что имел в виду этот «человек из будущего», сумевший опередить время.

Архимед изучил конические сечения, разработал понятие полуправильных многогранников, отыскал геометрический метод решения кубических уравнений, сумев связать их с кривыми (гиперболой и параболой). Он усовершенствовал общий метод высчитывания площади объемных фигур, ввел понятие эстремумов, умудрился просчитать объемы шаров, элипсоидов, гиперболоидов и иных фигур. В труде «О шарах и цилиндрах» он вывел аксиому, впоследствии названную его именем.

Эврика – что нашел Архимед: механика

Архимед изобрел множество реальных приспособлений, которые, на удивление современников, еще и работали. В механике он достиг просто невероятных высот. К примеру, рычаг и раньше был прекрасно знаком человеку, он его давно использовал, но вот досконально описать, как именно и почему он значительно облегчает усилия, первым смог именно этот ученый. Плутарх писал, что в порту Сиракуз были устроены краны и подъемники, системы блоков и рычагов, разработанные Архимедом. Они значительно облегчали погрузочно-разгрузочные работы при транспортировке тяжелых предметов.

Архимедов шнек, «червяк» или винт, что в принципе, одно и то же, используется для вычерпывания воды в наши дни в Египте и других странах. Он установлен во множестве современных механизмов, в частности, в уже упомянутой выше мясорубке. Ученый является автором многочисленных трудов по механике: «О равновесии плоских фигур», «О плавающих телах» и многих других.

Астрономия – наука о небесных сферах

Чтобы показать, как именно движутся светила на небосклоне, великий изобретатель собственноручно выстроил планетарий с подвижной небесной сферой. В этом помещении можно было увидеть: как ходят по небу Солнце и Луна, как они исчезают за горизонтом и снова появляются, как происходят разнообразные затмения и как передвигаются звезды. Архимед доказал, что Марс, Меркурий и Венера вращаются именно вокруг светила, а не вокруг Земли.

В труде «Псаммит» («Исчисление песчинок»), написанном в виде послания царю Сиракуз, он твердо опирается на гелиоцентрическую систему мироустройства, которую описал еще Аристарх Самосский. В трактате есть размышления о правильном измерении расстояний меж планетами, а также расчете объема этих небесных тел. Это были весьма точные вычисления, которые подтвердились более поздними исследованиями.

Военное дело: спасение Сиракуз

Во время второй Пунической войны Архимед показал себя еще и со стороны военного тактика и стратега, способного обеспечить армию продвинутыми механическими изобретениями. Эти механизмы были способны на многое, несмотря на то, что престарелому ученому тогда уже было более семидесяти пяти лет. Он разработал и выстроил мощные катапульты, которые могли метать валуны на расстояния до двух или трех сотен метров. «Архимедов коготь» (большие краны с крюками) подцеплял римские корабли, поднимал их в воздух, а потом с размаху «шлепал» о воду или берег.

После такого действа римляне были повержены в шок, они прекратили лобовую атаку и решили осадить Сиракузы. Согласно легенде, в этот момент Архимеда осенило: он приказал всем воинам отполировать вогнутые щиты до блеска. Сфокусировав солнечные блики на кораблях противника, жители города подожгли их. Историки считают, что это красивый миф, а жечь корабли таким образом невозможно. Как бы там ни было, Сиракузы все же были повержены, но гениальный ученый этого уже не узнал.

«О шаре и цилиндре»

Основные результаты этой работы в двух книгах заключаются в том, что площадь поверхности любой сферы радиуса r в четыре раза больше площади ее наибольшего круга (в современных обозначениях S = 4πr2), а объем сферы равен двум третям того цилиндра, в который она вписана (что сразу приводит к формуле для объема, V = 4 / 3πr3). Архимед был очень горд последним открытием и оставил инструкции для создания своей могилы, которая должна была представлять собой сферу, вписанную в цилиндр. Марк Туллий Цицерон (106–43 гг. до н. э.) обнаружил гробницу, заросшую растительностью, спустя полтора столетия после смерти Архимеда.