Как сделать костюм архимеда

Обновлено: 04.07.2024

Текст ниже не будет попыткой описать биографию великого древнегреческого ученого. Во-первых, мы не так уж много знаем достоверных фактов о его биографии. А разных вариантов ее реконструкции хватает и без меня. И это - во-вторых. Мне же хочется уделить внимание некоторым его научным результатам, многие из которых вам, наверняка, известны, но надеюсь удастся рассказать и что-то новое. Ведь это биография его до нас не дошла, а вот труды – сохранились, целых тринадцать книг.

История первая. Как взвесить корону

Эту историю все знают из школьных учебников. Правитель Сиракуз (города на Сицилии, где, собственно, и жил Архимед) Гиерон заподозрил, что ювелир, изготовивший ему новую корону, украл часть золота, заменив его серебром. И попросил Архимеда внести ясность в этот вопрос, не разрушая саму корону. Согласно легенде, мудрец долго искал способ как измерить плотность материала короны и в результате, открыл свой знаменитый закон: каждое тело, погруженное в жидкость, теряет столько своего веса, сколько весит вытесненная им жидкость.

Я тоже помню эту историю по школе. Но как мы, школьники, представляли себе процесс экспертизы короны. Архимед ставит сосуд, наполненный водой до краев, в таз, потом погружает в сосуд корону и замеряет, сколько воды вылилось, узнав тем самым ее объем. Потом взвесил корону, узнал ее массу. Поделил массу на объем вылитой воды, узнал плотность материала, сравнил с плотностью золота… Вопросом, откуда Архимед знал значение плотности золота в школе я не задавался.

Уже позже я услышал совсем другое описание этого эксперимента. Архимед взял рычажные весы, на один конец поместил корону, на другую некий вес, равный ей (например, песок). Потом поднес снизу к короне полное ведро воды и погрузил ее в ведро, не отцепляя от весов. Корона, понятно, потеряла часть своего веса и, чтобы снова уравновесить планку, груз надо было передвинуть ближе к центру весов. Замерив расстояние, на которое пришлось сдвигать противовес, Архимед повторил опыт с куском чистого золота, равным тому, что выдали ювелиру. Иначе говоря, Архимед придумал простой, но действенный способ сравнения плотностей разных веществ.

Легенда гласит, что опыт разоблачил жульничество ювелира, потому что противовес пришлось сдвигать иначе. Впрочем, это имело значение для Гиерона, а для науки, конечно, важнее сам принцип, который стал основным законом гидростатики.

История вторая. Как перевернуть корабль

По легенде, с помощью этого устройства он смог в одиночку приподнять корабль и перетащить его к воде. Тогда, дескать, он и выдал свой знаменитый афоризм.

История третья. Тела небесные

Причем, они не просто двигались в произвольном порядке, модель Архимеда позволяла рассчитывать фазы Луны и предсказывать даты затмений. По крайней мере, так уверяли очевидцы. После того, как римляне все-таки взяли Сиракузы (Архимед погиб во время штурма), планетарий в числе трофеев увезли в римский храм Доблести. И если одних этот трофей просто развлекал, то других, видимо, подтолкнул к созданию аналогов и даже более сложных вещей, что в итоге и вылилось в создание римлянами Антикитерского механизма. Но это уже исключительно моя версия.

История четвертая. Простые вещи

История пятая. Математические достижения

Архимед настолько гордился этой работой, что просил выбить на своей могиле изображение цилиндра с вписанным в него шаром с отношением их объемов. Много лет спустя, посетив Сиракузы, Цицерон утверждал, что нашел это надгробие с выбитым кубом, в который были вписаны цилиндр и шар. И не просто нашел, а распорядился привести заросшую могилу в порядок и ухаживать за ней. Увы, затем все вновь пришло в запустение, и могила была повторно утеряна, теперь уже навсегда.

Наука | Научпоп

6.2K постов 69.6K подписчика

Правила сообщества

ВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.

Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.

Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Нарушение правил сайта в целом.

Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.

Поделил массу на объем вылитой воды, узнал плотность материала, сравнил с плотностью золота… Вопросом, откуда Архимед знал значение плотности золота в школе я не задавался.

Вот же было неплохое и непротиворечивое описание эксперимента Архимеда, не требующее абсолютных измерений.

Надо было лишь сравнительно (весами) подобрать вес эталонного металла под исследуемый, и сравнить разницу объемов по поднявшемуся уровню вытесненной воды.

Архимед: Эврика! Раскрыл секрет!
Гиерон: Ты оденься, Архимед!
Вот сандалии, хитон,
а расскажешь все потом!
Архимед: Пусть весы сюда несут
и с водой большой сосуд…
Все доставить Гиерону.

На весы кладем корону
И теперь такой же ровно
ищем слиток золотой…

Гиерон: Все понятно!
Архимед: Нет, постой!
Мы теперь корону нашу
опускаем в эту чашу.
Гиерон! Смотри сюда —
в чаше поднялась вода!
Ставлю черточку по краю.
Гиерон: А корону?
Архимед: Вынимаю.
В воду золото опустим.
Гиерон: В воду золото? Допустим…
Архимед: Поднялась опять вода.
Метку ставлю я.
Гиерон: Куда?
Архимед: Ну конечно же, по краю.
Гиерон: Ничего не понимаю.
Лишь две черточки я вижу:
эта — выше, эта — ниже.
Но какой же вывод главный?
Архимед: Равный вес.
Объем — не равный!

Там же про затаскивание корабля на берег с помощью блочно-рычажного механизма:

„ДАЙТЕ МНЕ ТОЧКУ ОПОРЫ“
.
И тут Архимед повернул колесо —триера послушно ползет на песок.
На палубе с ног повалились купцы.
На берег заехать — не шутка!
По воздуху веслами машут гребцы,
как будто лишились рассудка.
Гиерон: Не верю глазам! Столько силы в плечах?!
Архимед: Нет, царь! Эту силу умножил рычаг!
Взглянул Архимед: небо, море кругом.
Синее море и горы.
— Я землю бы мог повернуть рычагом,
лишь дайте мне точку опоры.

Познавательно.Слыхал что механик это была должность.И есть более знаменитый механик-Ктезибий.Его эксперименты с паром были весьма передовыми.Смотрел фильм ВВС о нем. Если можете, опубликуйте подробнее о этом человеке,всем будет интересно.

Объём шара и объем конуса очень непростая задача. Тут когда тебе объясняют не всегда понимаешь как это было сделано, а такие люди как Архимед это придумали

Божественно :-)
Автор - пиши ещё. . и побольше :-)

Что же сделали с солдатом, зарубившим Архимеда? При том, что по слухам, римский военачальник был большим его поклонником.

Критическое мышление позволяет выходить за рамки.

". А теперь попробуйте представить себе жилье, в котором нет ни одного резьбового соединения. "

щитовые дома, рубленные, кирпичные, из глины, из бутылок и Т. Д.

Как греки Землю измеряли

Этим вопросом озаботились именно греки, в более древних цивилизациях (Вавилон, Египет) небо изучали, и довольно тщательно, пытались предсказать движение небесных тел, а вот вопросом формы Земли не заморачивались.

Ну а дальше, поскольку с формой Земли образованная часть греков определилась, равно как и с тем, что размеры ее не так уж велики, напрашивался следующий шаг – измерить Землю.

Перед тем как перейдем к процессу и его результатам, отмечу один нюанс. Мерили греки, как я уже говорил в стадиях, а нюанс в том, что это сейчас километр он и в Африке километр. А тогда системы СИ не было. Всякий стадий составляет 100 пар шагов или 600 ступней, но шаги и ступни в разных системах мер могли несколько различаться: было несколько вариантов стадиев, от 172 до 185 метров (а еще вавилонский вариант стадия, но он нам здесь не интересен). Часто приходится гадать, каким стадием пользовался тот или иной автор. Поэтому, когда мы переводим результаты в привычные километры, то, конечно, рискуем, ошибаться. Но – в пределах 6-7%. Для астрономии немало, для истории вопроса – терпимо.

Теперь собственно о том, как греки Землю измеряли. Известны два исследования, проделанных с этой целью. Первое осуществил Эратосфен в III веке до нашей эры, второе – Посидоний сто с небольшим лет спустя. В обоих случаях греки применили схожий подход, разница была в деталях. Смысл его в следующем: и Солнце, и звезды доступны одновременному наблюдению в разных местах на Земле, но поскольку расстояние до них явно во много раз больше размеров самой Земли, все лучи света, приходящие от них к нам мы можем считать параллельными.

Эратосфен измерил высоту Солнца над горизонтом в полдень летнего солнцестояния в Александрии и в Сиене (Асуане). Почему там? А еще до него, древние египтяне заметили, что во время летнего солнцестояния Солнце освещает дно глубоких колодцев в Сиене (ныне Асуан), а в Александрии – нет. Будь Земля плоской, рассуждал Эратосфен, этого не могло бы быть (мы помним – лучи параллельны), но она круглая, т.е. искривлена. А Сиена и Александрия находятся на одном меридиане (считал он) на расстоянии 5000 стадиев друг от друга. Значит, стены в Александрии наклонены под некоторым углом по отношению к стенам в Сиене, поэтому в полдень солнцестояния они продолжают отбрасывать некоторую тень.

Сегодня мы знаем, что расчеты Эратосфена имели ряд серьезных погрешностей: Александрия и Сиена расположены не на одном меридиане, поэтому разница между их параллелями меньше, само это расстояние тоже было измерено приблизительно, со слов караванщиков, да и углы этих городов по направлению к солнечным лучам он измерил с ошибкой. И все же, ему удалось получит результат очень близкий к современным данным (6 371 км). Правда, в зависимости от того, какими стадиями он считал, если греческими, то да, его ответ - 6 916 км, а если стадиями египетских фараонов (дело было в Египте и расстояние могло быть указано в них), то его ответ - 8 397 км - намного больше реального.

Впрочем, Посидоний напутал еще больше. Но он и считал не по тени от Солнца, а по расположению звезды Канопус на небе Александрии и греческого острова Родос, которые разделяли те же 5000 стадий. Но эти точки тоже лежали не на одном меридиане, плюс морские расстояния греки измеряли с гораздо меньшей точностью. В итоге, по его расчетам Земля получилась чуть ли не на треть меньше, чем у Эратосфена.

Да, греки ошибались в расчетах, но главное они сделали – придумали метод, как можно измерить размер Земли, не покидая ее поверхности. Дальше дело было за совершенствованием географических данных и измерительных приборов. Ну а греки не остановились и придумали как рассчитать расстояние до Луны и до Солнца.

Архимед — один из великих мыслителей истории. Он был проницателен как в философии, так и в искусстве, активно занимался математикой, физикой и был признан одним из величайших инженеров своего времени. Его наследие продолжает жить в современную эпоху через историю, а также благодаря его бесчисленным изобретениям и открытиям 2000 лет назад.

Математика Архимеда: алгебра, анализ, геометрия

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.

Античность. Третий век до нашей эры. Сицилия, на которой еще и подавно нет мафии, но есть древние греки.

Изобретатель, инженер и ученый-теоретик из Сиракуз (греческая колония на Сицилии) Архимед служил у царя Гиерона второго. Однажды ювелиры изготовили для царя золотую корону. Царь, как человек подозрительный, вызвал ученого к себе и поручил узнать, не содержит ли корона примесей серебра. Тут нужно сказать, что в то далекое время никто не решал подобных вопросов и случай был беспрецедентным.

Архимед

Архимед долго размышлял, ничего не придумал и однажды решил сходить в баню. Там, садясь в тазик с водой, ученый и нашел решение вопроса. Архимед обратил внимание на совершенно очевидную вещь: тело, погружаясь в воду, вытесняет объем воды, равный собственному объему тела.

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.

Военное дело: спасение Сиракуз

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.

Смерть Архимеда

Согласно многим свидетельствам, Архимед был убит римлянами, когда те все-таки взяли Сиракузы. Вот одна из возможных версий гибели великого инженера.

Научные открытия ученого Архимеда

Научные открытия древнегреческого ученого Архимеда повлияли на развития физики, геометрии, механики и других наук.

Суть закона Архимеда

Если Вы спрашиваете себя, как понять закон Архимеда, мы ответим. Просто сесть, подумать, и понимание придет. Собственно, этот закон гласит:

На тело, погруженное в газ или жидкость действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа) в объеме погруженной части тела. Эта сила называется силой Архимеда.

Воздушные шары

Как видим, сила Архимеда действует не только на тела, погруженные в воду, но и на тела в атмосфере. Сила, которая заставляет воздушный шар подниматься вверх – та же сила Архимеда. Высчитывается Архимедова сила по формуле:

Здесь первый член — плотность жидкости (газа), второй — ускорение свободного падения, третий — объем тела. Если сила тяжести равна силе Архимеда, тело плавает, если больше – тонет, а если меньше – всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Винт Архимеда

Изобретение Архимеда устроено гениально просто. В цилиндрическую трубу, установленную под углом к горизонтальной плоскости, помещён винт. Нижний конец цилиндрической трубы погружен в воду. Когда винт вращается, вода поднимается по трубе вверх. Винт приводится в движение вручную или с помощью ветряного колеса.

Винт Архимеда сразу же нашёл широкое применение. С его помощью осуществляли подъём воды в оросительные каналы. В Египте он до сих пор используется в устройствах для орошения полей. В дальнейшем древние греки начали использовать винт в прессах, с помощью которых выжимали сок из винограда для приготовления вина. Благодаря винту Архимеда, воду поднимали из глубоких колодцев. В Голландии это устройство применяли для того, чтобы отвоевать у моря территории для земледелия. Часть моря отгораживали дамбой, затем осушали его с помощью винта Архимеда.

Винт Архимеда стал прообразом современного шнека – стержня со сплошной винтовой поверхностью вдоль продольной оси. А шнек, в свою очередь, является частью механизма, предназначенного для перемещения груза вдоль винтовой поверхности внутри трубы. Практически каждая хозяйка пользуется в быту мясорубкой, одной из деталей которой является шнек. Архимедов винт стал прообразом судовых винтов и авиационных пропеллеров, движителей вездеходов, а также обычных винта и гайки.

Архимедов винт

Я сдвину землю!

Рычаг — перекладина, лежащая на опоре, — простейший механизм, который с древнейших времён использовали для поднятия тяжестей. Архимед объяснил принцип действия рычага. Он обнаружил, что в каждом теле есть центр тяжести — точка, за которую можно подвесить это тело, чтобы оно сохранило равновесие — своё первоначальное положение. Уравновешивая концы перекладины — плечи рычага — с грузами разной массы, Архимед вывел закон рычага: во сколько раз больше масса на одном из плеч уравновешенного рычага (или сила, приложенная к этому плечу), во столько же раз это плечо должно быть короче другого. Если F — это сила, а D — длина плеча рычага, то: F1 •D1 =F2 •D2.

Закон рычага

Ему было поручено спустить на воду крупнейший в Сиракузах корабль, который город не смог запустить с помощью традиционной рабочей силы. Говорят, что Архимед принял задачу и разработал массивный рычажный механизм вместе с серией шкивов для запуска недавно построенного корабля.

Оглядываясь назад, мы видим, что изобретатель не был первым, кто задумал рычажный механизм, но он был первым, кто описал основную физику, а также улучшил дизайн. Он объяснил соотношение силы, нагрузки и как точка опоры взаимодействовала с возможностью рычага.

Одометр

В зависимости от того, кого вы спрашиваете, Архимеду также приписывают первую идею одометра или, по крайней мере, механический метод отслеживания пройденного расстояния.

Витрувий считал, что Архимед создает большое колесо известной окружности в маленькой раме, которая крепится к тачке или другому колесному устройству. Когда объект толкали вперед, устройство бросало камешки в контейнер, каждый из которых представлял собой заданное расстояние.

Согласно Британской энциклопедии, это был, по сути, первый одометр в истории.

Железный Коготь

Архимед известен тем, что проектировал военные машины для своего родного штата Сиракузы. Одно известное устройство называлось Железный Коготь.

Предполагалось, что эта машина была установлена на стенах города Сиракузы, способная захватывать и опрокидывать приближающиеся к ней суда. Это устройство известно только через фрагменты исторического контекста, но считалось, что устройство когтя будет прикрепляться к нижней части корабля и подниматься вверх. Эта сила либо нанесет большой урон приближающимся кораблям, либо заставит их опрокинуться.

Система шкивов

Архимед не изобрел шкив, но он изобрел составные шкивы, улучшая существующую форму технологии, которая существовала в то время. Он продемонстрировал, что колесо, опирающееся на веревку, может использоваться в качестве метода передачи энергии, обеспечивая оператору механическое преимущество в процессе.

Архимед усовершенствовал существующую технологию для создания первой системы блоков и захватов с использованием кранов и составных шкивов. История гласит, что он продемонстрировал мощь своей новой машины, двигая корабль своими силами, сидя на большом расстоянии.

Облегчить ношу

В полиспасте неподвижные блоки дают возможность правильно выбрать угол приложения сил, а каждый подвижный блок вдвое сокращает усилия по перемещению груза. Легенда утверждает, что с помощью полиспаста собственной конструкции Архимед в одиночку подтянул к воде огромный корабль.

Применение в современной жизни

Рычаги, блоки, полиспасты, архимедовы винты — механизмы, широко используемые и по сей день, мы видим их повсюду. Детские качели, на которых катаются вниз и вверх, журавль, поднимающий ведро с водой из колодца, весы — коромысло с чашками, гаечный ключ, легко вращающий туго закрученную гайку, ножницы — это рычаги.

Блоки и полиспасты используют строители в подъёмных кранах, и альпинисты в страховочных тросах, и швеи в шпульках швейных машин, моряки в корабельных снастях. С помощью архимедова винта до сих пор осушают болота, выкачивая воду. Разобрав мясорубку, вы увидите архимедов винт, продвигающий мясо к вращающемуся ножу. Сверло в дрели — тоже миниатюрный архимедов винт.

Рычаг в ножницах: короткие плечи с кольцами давят, а длинные — режут

Архимедов винт в мясорубке

Полиспаст подъёмного крана

Казалось бы, нет ничего проще, чем закон Архимеда. Но когда-то сам Архимед здорово поломал голову над его открытием. Как это было?

С открытием основного закона гидростатики связана интересная история.

Интересные факты и легенды из жизни и смерти Архимеда

Роль Архимеда в осаде Сиракуз

В 212 году до нашей эры Сиракузы были осаждены римлянами. 75-летний Архимед сконструировал мощные катапульты и легкие метательные машины ближнего действия, а также так называемые "когти Архимеда". С их помощью можно было буквально переворачивать вражеские корабли. Столкнувшись со столь мощным и технологичным сопротивлением, римляне не смогли взять город штурмом и вынуждены были начать осаду. По другой легенде Архимед при помощи зеркал сумел поджечь римский флот, фокусируя солнечные лучи на кораблях. Правдивость данной легенды представляется сомнительной, т.к. ни у одного из историков того времени упоминаний об этом нет.