29.08.201606.11.2018

Изобретение архимеда – Более 50 невероятных древнегреческих изобретений обрели жизнь благодаря реконструкции

• by alexxlab
• Комментариев к записи Изобретение архимеда – Более 50 невероятных древнегреческих изобретений обрели жизнь благодаря реконструкции нет
• Советы абитуриенту

Что изобрёл Архимед — История изобретений

В предыдущей статье про Архимеда 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:

1. Улучшение рычага
2. Червячная передача
3. Соединительный шкив
4. Винт Архимеда
5. Коготь Архимеда
6. Улучшение катапульт, баллисты и скорпионов
7. Поджигающие зеркала
8. Одометр
9. Планетарий

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

Сейчас рычаги используются повсеместно. Самые простые примеры — это строительный инструмент (лома, плоскогубцы, тачки для песка), менее очевидные примеры — это экскаватор или степлер. Кстати, прочтите нашу статью про изобретение степлера.

 

Червячная передача

Принцип работы червячной передачи

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 Герон Александрийский 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

Пример простой системы из двух шкивов

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

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:

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?

Архимед применят зеркало

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.

Кстати, достаточно интересно сравнить одометр Архимеда с одометром Герона Александрийского и одометром Леонардо да Винчи.

Планетарий Архимеда

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.

kakizobreli.ru

Архимед-древнегреческий изобретатель

Архимед (годы жизни: 287 г. до нашей эры – 212 г. до нашей эры)

Широко известна история, когда царь города Сиракузы Гиерон поручил Архимеду проверить, не обманул ли его ювелир, который должен был сделать ему корону из чистого золота. Размышляя над тем, как ему решить эту задачу. Архимед как-то зашел в баню и там, погрузившись в ванну, ему пришла в голову блестящая идея: погружая корону в воду, можно определить её объём, измерив объём вытесненной ею воды. Согласно легенде, Архимед выскочил голый на улицу с криком «Эврика» (древне греческое εὕρηκα – нашёл). В этот момент был открыт основной закон гидростатики: закон Архимеда.

 

Архимед наверно самый известный изобретатель и один из величайших ученых Древней Греции. Его математические работы намного опередили своё время. Он является одним из создателей механики как науки, ему принадлежат различные технические изобретения.

Одним из них является винтообразный вал (шнек), который находится внутри мясорубки. Когда его вращают, он захватывает куски мяса и продвигает их под ножи. Такой вал называют по имени изобретателя, винтом Архимеда. Только Архимед придумал его вовсе не для мясорубки, а для водоподъемного устройства, чтобы орошать поля. Архимедов (бесконечный) винт с успехом употреблялся для подъема воды в течение двух тысяч лет. Еще в 20-х годах нашего века в Крыму можно было увидеть «архимедов червяк», который применялся для откачивания густого соляного раствора. Архимедов винт послужил прототипом авиационных пропеллеров и судовых винтов а также обычных винта и гайки. В настоящее время Архимедов винт применяется в различных машинах и механизмах, для перемещения деталей на заводах, подъема сыпучих грузов и даже в качестве движителя вездехода.

Архимед развил идеи использования рычага. Так  ученый создал в порту Сиракуз целый комплекс блочно-рычажных механизмов, которые значительно облегчили и ускорили процесс транспортировки тяжелых грузов.

Широко известны и военные изобретения Архимеда, благодаря которым удавалось длительное время удерживать оборону Сиракуз от римских войск.

Как военный инженер, он загодя подготовился к нападению неприятеля и построил много различных оборонительных машин.

Архимед соорудил машины приспособленные к метанию снарядов на любое расстояние. Так, если неприятель подплывал издали, Архимед поражал его из дальнобойных камнеметальных орудий и повергал в трудное беспомощное положение. Если же снаряды начинали летать поверх неприятеля, Архимед употреблял в дело меньшие машины, каждый раз сообразуясь с расстоянием, и наводил на римлян такой ужас, что они никак не решались идти на приступ или приблизиться к городу на судах. Архимед изобрел и применил механизмы, которые переворачивали вражеские корабли.

Изобретения Архимеда настолько напугали римлян, что когда только видели над стеной показывающиеся бревно или веревку, то кричали, что Архимед на них направляет какую-то машину, отступали и обращались в бегство.

Существует также легенда, что Архимед приказал воинам наполировать до блеска щиты и направить отраженный от них солнечный свет на римские корабли, что привело к их возгоранию.

Умер Архимед в 75 лет от руки римского воина во время падения Сиракуз из-за предательства.

Интересные факты из жизни Архимеда

 

• Римский полководец Марцелл, командующий осадой Сиракуз, сказал: «Придется нам прекратить войну против геометра».
• Метательные машины Архимеда могли запускать камни весом до 250 кг. На то время – уникальная боевая машина.
• Автор знаменитого изречения «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю!».
• Современники считали Архимеда чуть ли не полубогом, а его военные изобретения наводили ужас на римлян, ни с чем подобным ранее не сталкивавшимися.
• После себя Архимед не оставил учеников, поскольку не пожелал создавать своей школы и готовить преемников.
• «Архимедов винт» был изобретен ученым еще в юношеские годы и предназначался для орошения полей. Сегодня шнеки используются во многих отраслях. А в Египте они до сих пор подают воду на поля.
• Считается одним из лучших математиков и изобретателей всех времен.
• Некоторые современники считали Архимеда сумасшедшим. Чтобы продемонстрировать свои умения, ученый перед Гиероном вытаскивал триеры на берег с помощью системы блоков.
• По некоторым легендам, при захвате Сиракуз на поиски ученого был отправлен специальный отряд римлян, которые должны были захватить Архимеда и доставить к командованию. Ученый погиб лишь по нелепой случайности.
• Некоторые вычисления Архимеда были повторены только спустя полторы тысячи лет Ньютоном и Лейбницем.
• Изготовил первый в мире планетарий.
• Друг Архимеда Гераклид написал биографию великого ученого, но она была утеряна. Сейчас о его жизни практически ничего не известно.
• Считал математику своим лучшим другом.
• Некоторые ученые утверждают, что Архимед был изобретателем пушки. Так, Леонардо да Винчи даже нарисовал эскиз паровой пушки, изобретение которой приписывал древнегреческом ученому. Плутарх писал, что во время осады Сиракуз римлян обстреливало некое устройство, которое напоминало длинную трубку и «выплевывало» ядра.
• Известная легенда о зеркалах, которые сжигали римские корабли, была неоднократно опровергнута. Скорее всего, зеркала применялись только для прицеливания баллист, которые обстреливали флот римлян зажигательными снарядами. Также существует мнение, что на ночной штурм города римляне были вынуждены согласиться именно из-за использования зеркал защитниками Сиракуз.

Читайте также:

 

izobretaika.in.ua

​Архимед – древнегреческий изобретатель, математик, механик и инженер — Общенет

Друг Архимеда Гераклид написал биографию великого ученого, но она была утеряна и теперь о его жизни известно очень немного. О его жизни известно мало ещё и потому, что почти все авторы, передавшие его жизнеописание, сами жили значительно позже. Вследствие этого биография Архимеда переполнена легендами, некоторые из которых стали весьма популярными. Впрочем, легенды об Архимеде создавались еще при его жизни. О личной жизни ученого известно значительно меньше, чем о его науке.

Из биографии Архимеда:

Родился Архимед в городе Сиракузы на Сицилии. В то время это была одна из первых древнегреческих колоний на острове Сицилия и именовалась Великой Грецией. Она включала в себя территорию современной Южной Италии и Сицилию. + Родился Архимед в 287 году до н. э. Дата рождения известна со слов византийского историка Иоанна Цеца. Жил он в Константинополе в XII веке. То есть почти через полторы тысячи лет после Архимеда. Он также написал, что знаменитый древнегреческий математик прожил 75 лет. Столь точная информация вызывает определённые сомнения, но приходится верить древнему историку. Биография Архимеда известна из трудов Тита, Цицерона, Полибия, Ливия, Витрувия и других авторов, которые жили позже самого ученого. Оценить степень достоверности этих данных сложно.

Вероятно, детские годы Архимед провел в Сиракузах. Начальное образование ученый, вероятно, получил у отца. Его отцом, предположительно, стал астроном и математик Фидий. Плутарх также утверждал, что ученый был близким родственником правителя Сиракуз Гиерона II.

Состоя в родстве с такими знаменитостями, Архимед смог получить отличное образование: учился он в Александрии, которая в то время славилась как центр учёности. Александрия Египетская на протяжении нескольких столетий была культурным и научным центром цивилизованного Древнего Мира. Там Архимед познакомился и сдружился со многими другими великими научными деятелями своего времени.

Бюст Архимеда

Именно в Александрии стремящийся к знаниям молодой человек наладил дружеские связи с математиком и астрономом Кононом Самосским и астрономом, математиком и филологом Эрастофеном из Кирен – это были известные учёные того времени. С ними у Архимеда завязалась крепкая дружба. Она продолжалась всю жизнь, а выражалась в переписке.

Также в стенах Александрийской библиотеки Архимед ознакомился с работами таких известных геометров как Евдокс и Демокрит. Он также почерпнул много других полезных знаний. После обучения он вернулся на родину и мог полноценно заниматься наукой, так как не нуждался в средствах. На родине в Сиракузах Архимед быстро зарекомендовал себя умным и одарённым человеком, и прожил долгие годы, пользуясь уважением окружающих, и прожил там до конца жизни.

Ничего не известно о его жене и детях, зато не вызывает сомнение учёба в Александрии, где находилась знаменитая Александрийская библиотека.

Умер Архимед во время Второй Пунической войны, когда римские войска после 2-х лет осады захватили Сиракузы. Командовал римлянами Марк Клавдий Марцелл. Согласно Плутарху, он приказал найти Архимеда и доставить к нему. Римский солдат пришёл в дом к выдающемуся математику, когда тот размышлял над математическими формулами. Солдат потребовал немедленно отправляться с ним и встретиться с Марцеллом. Но математик отмахнулся от навязчивого римлянина, сказав, что вначале должен завершить работу. Солдат возмутился и заколол умнейшего жителя Сиракуз мечом.

Существует также версия, утверждающая, что Архимеда убили прямо на улице, когда он нёс в руках математические инструменты. Римские солдаты решили, что это ценные предметы, и зарезали математика. Но как бы там ни было, а смерть этого человека возмутила Марцелла, так как был нарушен его приказ. Есть еще варианты 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.

Через 140 лет после этих событий в Сицилию прибыл известный римский оратор Цицерон. Он попытался найти могилу Архимеда, но никто из местных жителей не знал, где она находится. Наконец, могила была найдена в полуразрушенном состоянии в зарослях кустарника на окраине Сиракуз. На могильном камне были изображены шар и вписанный в него цилиндр. Под ними были выбиты стихи. Однако данная версия не имеет никаких документальных доказательств.

В начале 60-х годов XX века во дворе отеля «Панорама» в Сиракузах также была обнаружена древняя могила. Владельцы отеля стали утверждать, что это и есть место захоронения великого математика и изобретателя древности. Но опять же не представили никаких убедительных доказательств. Одним словом, и по сей день неизвестно, где похоронен Архимед, и в каком месте находится его могила.

Научная деятельность и изобретения 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. +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 выдающийся 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. Отсюда можно смело утверждать, что этот человек обогнал математическую науку на 2 тыс. лет. 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.

Научный деятель также активно разрабатывал механические конструкции. Он разработал и изложил подробную теорию рычага и эффективно пользовался этой теорией на практике, хотя непосредственно само изобретение было известно еще до него. В порту Сиракуз были сделаны блочно-рычажные механизмы. Эти приспособления упрощали подъем и перемещение тяжелых грузов, позволяя ускорить и оптимизировать работу порта.

Он изобрёл также винт, с помощью которого вычерпывали воду. Его «архимедов винт» до сих пор применяется в Египте. Архимед создал теорию об уравновешивании равных тел. Доказал, что на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. Эта идея пришла ему в голову в ванне. Она своей простотой так потрясла выдающегося математика и изобретателя, что он выскочил из ванны и в костюме Адама побежал по улицам Сиракуз с криком «эврика», что означает «нашёл». Впоследствии данное доказательство получило название закона Архимеда. +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.

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.

Есть легенда, связанная с законом Архимеда. 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 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.

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.

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».

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.

В 212 году до нашей эры во время Второй Пунической войны Сиракузы стали штурмовать римляне. В это время Архимед был уже пожилым человеком, но его ум не потерял остроты. Архимед активно использовал инженерные знания, чтобы помочь своему народу одержать победу. Как писал Плутарх, под его руководством были построены 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. Римские галеры, снующие в порту Сиракуз, подверглись атакам специальных кранов с захватывающими крюками (коготь Архимеда). С помощью этих крюков осаждённые поднимали корабли в воздух и бросали вниз с большой высоты. Суда, ударяясь о воду, разбивались и тонули. Все эти технические достижения напугали захватчиков. Так благодаря стараниям Архимеда надежда римлян на штурм города провалилась. Они отказались от штурма города и перешли к длительной 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.

Существует легенда, что Архимед распорядился отполировать щиты до зеркального блеска, а затем расположил их таким образом, что они, отражая солнечный цвет, фокусировали его в мощные лучи. Их направили на римские корабли, и те сгорели. Упоминания этого оружия – всего лишь легенды, однако в последние годы были проведены эксперименты, устанавливающие, могли ли существовать эти изобретения в действительности. В 2005 году учёные воспроизвели подъёмные краны, которые оказались вполне работоспособными. А в 1973 году греческий учёный Иоаннис Саккас поджёг с помощью комбинации зеркал фанерную модель римского корабля. Он создал каскад из 70 медных зеркал и с его помощью поджёг фанерный макет корабля, который находился на расстоянии 75 метров от зеркал. Так что данная легенда вполне могла иметь под собой практическую основу.

Тем не менее, учёные продолжают сомневаться в существовании «зеркального» оружия у Сиракуз, поскольку никто из античных авторов о нём не упоминает; информация о нём появилась лишь в раннем средневековье – у автора VI века Анфимия Траллийского. Несмотря на героическую – и гениальную – оборону, Сиракузы были в конце концом покорены.

Наследие Архимеда:

Свои работы Архимед писал на дорическом греческом языке – диалект, на котором говорили в Сиракузах. Но подлинники не сохранились. Они дошли до нас в пересказе других авторов. Всё это систематизировал и собрал в единый сборник византийский архитектор Исидор из Милета, живший в Константинополе в VI веке. Этот сборник в IX веке был переведён на арабский язык, а в XII веке его перевели на латынь.

В эпоху Возрождения труды греческого мыслителя были опубликованы в Базеле на латинском и греческом языках. На основе этих работ Галилео Галилей в конце XVI века изобрёл гидростатические весы.

Архимед является автором огромного количества механизмов, машин, он вывел множество геометрических теорем и изучил физические законы. Из широкого его наследия лишь некоторые:

*Архимедов винт, или шнек – служит для подъёма и транспортировки грузов, вычерпывания воды. Это устройство применяется до сих пор (например, в Египте).

*Различные типы подъёмных кранов, в основе которых лежали блоки и рычаги.

*«Небесная сфера» — первый в мире планетарий, с помощью которого можно было наблюдать движение солнца, луны и пяти известных тогда планет.

*Число, близкое к числу П, — так называемое «архимедово число»: 3 1/7; сам Архимед указал точность приближения этого числа. Чтобы решить эту задачу, он построил круг в вписанный и описанный вокруг него 96-угольники, стороны которых затем измерил.

*Открытие фундаментального закона физики в целом и гидростатики в частности. Этот закон назван его именем и состоит в соотношении выталкивающей силы, объёма и веса погружённого в жидкость тела.

*Являясь первым теоретиком механики, Архимед ввёл в неё мысленные эксперименты. Первыми такими экспериментами были его доказательства закона рычага и закона Архимеда.

*В 1906 году профессор из Дании Йохан Людвиг Хейберг обнаружил в Константинополе молитвенный сборник из 174 страниц, написанный в XIII веке. Учёный выяснил, что это был палимпсест, то есть текст, написанный поверх старого текста. В то время такое являлось обычной практикой, так как выделанная козлиная кожа, из которой делали страницы, стоила очень дорого. Старый текст соскабливали, а поверх него наносили новый. Выяснилось, что соскобленная работа являлась копией неизвестного трактата Архимеда. Написана копия была в X веке. С помощью ультрафиолетового и рентгеновского света этот неизвестный доселе труд был прочитан. Это были работы о равновесии, об измерении окружности сферы и цилиндра, о плавучих телах. В настоящее время данный документ хранится в музее города Балтимора (штат Мэриленд, США).

*Сочинения Архимеда: 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.

Архимед: интересные факты

1.После себя Архимед не оставил учеников, поскольку не пожелал создавать своей школы и готовить преемников.

2.Некоторые вычисления Архимеда были повторены только спустя полторы тысячи лет Ньютоном и Лейбницем.

3.Некоторые ученые утверждают, что Архимед был изобретателем пушки. Так, Леонардо да Винчи даже нарисовал эскиз паровой пушки, изобретение которой приписывал древнегреческому ученому. Плутарх написал, что во время осады Сиракуз римлян обстреливало некое устройство, которое напоминало длинную трубку и «выплевывало» ядра.

4.Друг Архимеда Гераклид написал биографию великого ученого, но она была утеряна и теперь о его жизни мало известно.

5.Некоторые современники считали Архимеда сумасшедшим. Чтобы продемонстрировать свои умения, ученый перед Гиероном вытаскивал триеры на берег с помощью системы блоков.

6.Римский полководец Марцелл, командующий осадой Сиракуз, сказал: «Придется нам прекратить войну против геометра».

7.Архимед считается одним из лучших математиков и изобретателей всех времен.

8.Он автор знаменитого изречения «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю!».

9.По некоторым легендам, при захвате Сиракуз на поиски ученого был отправлен специальный отряд римлян, которые должны были захватить Архимеда и доставить к командованию. Ученый погиб лишь по нелепой случайности.

10.Метательные машины Архимеда могли запускать камни весом до 250 кг. На то время – уникальная боевая машина.

11.Архимед изготовил первый в мире планетарий.

12.Современники считали Архимеда чуть ли не полубогом, а его военные изобретения наводили ужас на римлян, ни с чем подобным ранее не сталкивавшимися.

13.Известная легенда о зеркалах, которые сжигали римские корабли, была неоднократно опровергнута. Скорее всего, зеркала применялись только для прицеливания баллист, которые обстреливали флот римлян зажигательными снарядами. Также существует мнение, что на ночной штурм города римляне были вынуждены согласиться именно из-за использования зеркал защитниками Сиракуз.

14.«Архимедов винт» был изобретен ученым еще в юношеские годы и предназначался для орошения полей. Сегодня шнеки используются во многих отраслях. А в Египте они до сих пор подают воду на поля.

15. Архимед считал математику своим лучшим другом.

Памятник Архимеду

фото из интернета

obshe.net

Архимед – биография, фото, личная жизнь и законы

Архимед: биография

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, Цицерона, 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. Плутарх также утверждал, что ученый был близким родственником доброго и искусного правителя Сиракуз Гиерона II.

Портрет Архимеда

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.

Изобретения Архимеда: водяные часы

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.

Изобретения Архимеда: механическая птичка

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.

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.

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.

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: 

«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.

Изобретатель Архимед

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.

Памятник Архимеду

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

Фото

24smi.org

Военные машины Архимеда — Циклопедия

Архимед. Повелитель чисел «Архимед», картина Доменико Фетти.

Военные машины Архимеда — боевые машины, применяемые Архимедом во время обороны Сиракуз от римлян в ходе Второй Пунической войны.

Архимед (287−212 гг. до н. э.) – древнегреческий математик, астроном, инженер, физик и механик^[1][2]. Однако, он не был лишь учёным-теоретиком, Архимед был известен и как практик, применявший свои изобретения и открытия для непосредственных нужд экономики и хозяйства (например, он изобрёл архимедов винт)^[3].

Во время Второй Пунической войны, римляне во главе с Марцеллом начали осаду Сиракуз (212 г. до н. э.), в ходе которой Архимед и применил свои гениальные изобретения для обороны родного города от врага. Во многом благодаря Архимеду, осада Сиракуз затянулась на 8 месяцев, город пал только благодаря предательству (и пассивности карфагенян). Из описания Полибия осады видно, что Архимед руководил обороной города, хотя власть в Сиракузах в то время принадлежала Гиппократу и Эпикиду.

[править] Метательные орудия

Архимед создал метательные машины, способные бросать с большой скоростью камни массой около 250 кг и механизмы, бросающие с берега на суда тяжёлые брёвна^[4].

Полибий так описывает применение Архимедом метательных машин:

Аппий сделал попытку приблизиться к той части стены, которая с востока упирается в Гексапилы, а Марцелл с шестьюдесятью пятипалубными судами направился против Ахрадины. Находившиеся на каждом судне люди были вооружены луками, пращами и легкими дротиками, чтобы прогонять врага с зубцов стен. Вместе с тем римляне сняли у восьми пятипалубных судов весла — у одних с правой стороны, у других с левой, — связали суда попарно бортами, лишенными весел, и, действуя веслами только с наружных сторон, стали подводить к городской стене так называемые самбуки (штурмовые трапы, укрепленные на кораблях)^[5]

Однако Архимед соорудил машины, которые могли выбрасывать снаряды на любое желаемое расстояние, Враги были еще далеко от города, когда Архимед из своих больших дальнобойных метательных машин стал поражать их корабли таким множеством тяжёлых снарядов и стрел, что они никак не могли уберечься от них и оказались беспомощными и бездеятельными. Когда Архимед замечал, что снаряды попадают слишком далеко… он пускал в ход меньшие машины, соответственно нужному ему расстоянию^[6]

Осада Сиракуз: машины Архимеда в действии.

Тит Ливий:

Чтобы бороться с такими кораблями, Архимед разместил по стенам машины, которые метали в суда, стоящие поодаль, камни огромной тяжести; стоявшие поближе (корабли римлян) он осыпал дождём более мелких (камней)^[7]

Архимед приказал сделать бойницы в станах, что было новым словом в фортификации:

Архимед употребил другое средство против воинов, сражавшихся с судов. Он велел сделать в стене приблизительно на высоте человеческого роста отверстия, с наружной стороны имевшие ширину пальца в четыре; у отверстий изнутри стены он поставил стрелков с легкими скорпионами (самострелами), через отверстия обстреливал корабельных воинов и тем отнимал у них возможность что-нибудь сделать^[8]

Полибий добавляет:

Аппий с войском очутился в столь же трудном положении и потому совсем отказался от приступа. И действительно, находясь ещё далеко от города, римляне сильно терпели от метательных машин Архимеда, ибо сиракузяне имели наготове множество превосходных и метких метательных орудий. Оно и понятно, так как Гиерон дал на них деньги, а Архимед изобрел и мастерски исполнил. Итак, когда римляне приближались к городу, одни из них были, как я говорил уже выше, непрерывно обстреливаемы через отверстия в стене, терпели урон и не могли продолжать наступление, другие, надеявшиеся пробиться вперед под защитой плетенок, гибли под ударами камней и брёвен, падавших сверху^[9]

Афиней сообщал про баллисту Архимеда, которая могла метать камни в 3 таланта (78 кг) на один стадий, то есть примерно на 170 м.^[10]

Римляне, разочарованные постоянными неудачами и потерявшие веру в собственную силу, решились, по приказанию Марка Клавдия, на ночной штурм. Но кинжальный огонь с близкой дистанции из бойниц Архимеда оказался чрезвычайно губительным, в результате ночная атака провалилась.

[править] Пушка

Паровая пушка Архимеда (эскиз Леонардо да Винчи).

Архимеду некоторые учёные даже приписывают изобретение пушки — устройства, в котором под воздействием взрывчатого вещества или иной высвобождающейся энергии образуется движущая сила, которую используют для бросания снаряда. Описание этой пушки Архимеда дал Леонардо да Винчи^[11].

Эта пушка, как показано на рисунке Леонардо да Винчи, состоит из пушечного ствола, вставленного на треть его длины в жаровню, где он доводится до раскаленного состояния, как это показывает набросок Леонардо. Над правым концом ствола находится котёл с водой. При вывинчивании винта, обозначенного буквой d (зеркальная надпись на среднем наброске), вода течёт в раскаленную часть пушечного ствола и там мгновенно превращается в пар, который с силой выбрасывает лежащее впереди ядро. В заключение говорится, что пушка бросает на расстоянии 6 стадий (1 стадий равен от 178 до 192 м^[12]), то есть 1154 м, ядро весом в 1 талант (1 талант примерно равен 26 кг^[13] или 25,5 кг).

Механизм действия пушки Архимеда состоял в том, что ствол на треть вставлен в жаровню, над которой находится котел с водой. После того как ствол раскалится, в него подается вода, которая мгновенно испаряется и выталкивает ядро. Скорострельность составляла 1 выстрел в минуту^[14].

Плутарх сообщает, что греки наводили ужас на римлян неким изобретением, напоминавшим своей формой «удлинённую трубу», стрелявшую в противника ядра. В один момент сражения все римляне собрались под стеной, где был установлен данный предмет, чтобы разрушить или захватить его^[15].

[править] Подъёмные краны («Лапа Архимеда»)

«Лапа Архимеда» опрокидывает римский корабль. Схема действия «Лап Архимеда».

Так называемая «Лапа Архимеда» представляла собой уникальную подъемную машину — прообраз современного крана. Это был огромный рычаг, выступающий за городскую стену и оснащённый противовесом. Полибий писал, что если римский корабль пытался пристать к берегу возле Сиракуз, эта машина, управляемая специально обученным человеком, захватывала нос корабля и переворачивала его^[16].

Подобные машины сбивали со стен и осадные лестницы римлян.Полибий пишет:

Лишь только римляне начинали выставлять против города самбуки (высокие лестницы), осаждённые тотчас же пускали в ход свои машины, находившиеся внутри городских стен и остававшиеся до этих пор незаметными для врага. Когда надо было пустить их в дело, они поднимались над бастионами и высовывали свои клювы далеко вперед от укреплений города. Одни несли на себе камни, весившие не менее десяти талантов (четверти тонны), другие – груды свинца. Как только самбуки приближались к стенам, осажденные, ослабляя при помощи канатов блоки, к которым «клювы» этих машин были подвешены, поворачивали их вправо или влево — туда, где это было нужно; затем открывались задвижки и из клюва падал на самбуки камень, который разбивал не только машину, но и корабль, на котором она стояла, подвергая находившихся на ней воинов величайшей опасности^[17].

В распоряжении сиракузян были и другие машины; когда приближались вражеские корабли, покрытые специальными плетенками для защиты от стрел, бросаемых через отверстия в стенах, эти машины бросали камни такой величины, что находившиеся на носах кораблей принуждены были спасаться бегством. Кроме того, по приказу Архимеда опускалась железная лапа, привязанная к цепи. Этой лапой машинист, управлявший клювом машины, точно рулем корабля, захватывал нос корабля и затем опускал вниз другой конец машины, находившейся внутри городских стен. Он поднимал таким образом в воздух нос корабля и ставил корабль отвесно на корму, а затем закреплял неподвижно основание, а лапа и цепь отделялись при помощи каната. Непосредственным результатом этого было то, что корабли либо падали на бок, либо совершенно опрокидывались; ещё чаще (так как носы падали с большой высоты в море) корабли совершенно наполнялись водой и погружались к ужасу тех, которые на них находились^[18].

Тит Ливий:

На те же корабли, которые подходили ближе… Архимед при помощи выступающего за стену рычага набрасывал железную лапу; когда она захватывала нос корабля, то при помощи опускающегося до земли тяжелого противовеса нос корабля поднимался^[19]

Плутарх:

Другие (машины) железными лапами или клювами наподобие журавлиных схватывали корабли за носы, поднимали их в воздух, ставили корабль на корму и затем топили. Часто корабль поднимало высоко над поверхностью моря, и, вися в воздухе, он, к ужасу окружающих, качался в разные стороны^[20]

Полибий говорит, что «Лапы эти поднимали воинов в полном вооружении и кидали их вниз».

Анализ сведений Полибия приводит к следующим выводам^[21]:

1. Машина Архимеда имела стрелу, поворачивавшуюся вокруг вертикальной оси: «Осаждённые поворачивали их вправо или влево. Машинист управлял машиной, словно рулём корабля».
2. Стрела поворачивалась также вокруг горизонтальной оси: «Этой лапой машинист захватывал нос корабля и затем опускал вниз другой конец машины, находившейся внутри городских стен».
3. Вероятно на конце главной стрелы помещалась вспомогательная, как у современных портовых кранов (на что указывает термин «клюв», применённый к описанию конца машины).
4. Машины Архимеда были передвижными.

Римский полководец Марк Марцелл говорил, что Архимед угощает его корабли морской водой, а его самбуки (штурмовые лестницы) с позором изгнаны с попойки палочными ударами^[22]. В результате, солдаты Марцелла в ужасе разбегались, когда над стеной Сиракуз показывалась какая-нибудь верёвка или бревно^[23].

[править] «Зажигательные зеркала» Архимеда

Уничтожение римского корабля с помощью зеркала Архимеда. Архимед применяет зеркала.

Наиболее спорным является вопрос о так называемых «зажигательных зеркалах», с помощью которых Архимеду удавалось в открытом море сжигать римские корабли, которые флотом в 60 квинкверемами встали на якорь неподалёку от города^[24].

Известно, что Архимед много занимался оптикой (он написал трактат по оптике, до нас, правда, не дошедший^[25]). Возможно, это помогло ему создать систему вогнутых зеркал, которые, фокусируя лучи солнечного света, могли аккумулировать достаточную энергию для создания температуры, необходимой для воспламенения корабля.

Византийский учёный Анфимий из Тралл (474 — не позднее 558 годы) в «О чудесных механизмах» сообщал, что Архимед пользовался не одним вогнутым зеркалом, а его установка могла состоять из множества плоских зеркал, которые устанавливались так, чтобы образовывалась одна огромная вогнутая отражающая поверхность. Солнечный свет в таком устройстве образовывал мощный луч, который можно было направить в одну точку. Для этого Архимед, возможно, сконструировал особую раму, на которой при помощи шарниров крепилось не менее 24 зеркал^[26].

Анфимий стремился дать реконструкцию зеркал, исходя из радиуса действия, равного дальности полёта стрелы. Он пишет:

«Требуемое расстояние казалось большим и представлялось невозможным получить воспламенение, но поскольку никто не мог оспаривать славу Архимеда, который сжёг корабли римлян с помощью отражения солнечных лучей (в этом все сходились единодушно), то резонно было полагать, что задача могла быть решена с помощью принципов, изложенных ниже».

Решая задачу, Анфимий приходит к выводу, что Архимед применил систему плоских зеркал:

«При помощи многих плоских зеркал можно отразить в одну точку такое количество солнечного света, что его объединенное действие вызовет загорание. Этот опыт можно сделать с помощью большого числа людей, каждый из которых будет держать зеркало в нужном положении. Но чтобы избежать суматохи и путаницы, удобнее применить раму, в которой закрепить 24 отдельных зеркала с помощью пластин или, ещё лучше, на шарнирах. Подставляя этот механизм солнечным лучам, надо правильно установить центральное зеркало, а потом и остальные, быстро и ловко наклоняя их… так, чтобы солнечные лучи, отраженные этими различными зеркалами, направлялись в ту же точку»

Анфимий замечает:

«Следует заметить, что все прочие авторы, которые говорили о зеркалах божественного Архимеда, упоминали не об одном зеркале, но о многих».

Таким образом, согласно легендам, Архимед направил солнечный огонь на вражеский флот и обратил его в пепел.

Однако поздние учёные, как правило, скептически относятся к самому факту возможности такого оружия и применению его во время осады Сиракуз^[27]. В описании штурма Сиракуз у Полибия, Тита Ливия и Плутарха нет упоминаний не только о сожжении кораблей зеркалами, но и вообще о применении огня.

Правда, сатирик Лукиан утверждал, что Архимед «при помощи своего искусства сжёг неприятельские корабли». Знаменитый врач Гален говорил, что «Архимед поджёг триремы врага зажигательными зеркалами».

Поздний автор 12 в. Евстахию Солунскому в «Комментариях к Илиаде» писал:

«Архимед при помощи правил «катоптрики» сжёг римский флот на расстоянии полёта стрелы».

В «Истории», составленной Цеци, со ссылкой на Диодора Сицилийского, сказано:

«Когда римские корабли находились на расстоянии полёта стрелы, Архимед стал действовать шестиугольным зеркалом, составленным из небольших четырехугольных зеркал, которые можно было двигать при помощи шарниров и металлических планок. Он установил это зеркало так, чтобы оно пересекалось в середине зимней и летней солнечными линиями, и поэтому принятые этим зеркалом солнечные лучи, отражаясь, создавали жар, который обращал суда римлян в пепел, хотя они находились на расстоянии полёта стрелы».

Другой поздний автор, Зонара в «Анналах» пишет следующее:

«Этот геометр, собрав солнечные лучи на зеркале, с помощью этих лучей, собранных и отраженных затем толщиной и гладкостью зеркала, воспламенил воздух и разжёг большое пламя, которое он затем направил на корабли, входившие в сферу его действия. Корабли были все обращены в пепел».

Некоторые учёные даже считают, что римляне предприняли ночной штурм города именно из-за зеркал Архимеда^[28].

Существует мнение, что зеркала Архимеда не сжигали римские корабли, а использовались либо для ослепления экипажа, либо в качестве прицелов для катапульт, — для наведения катапульты на цель использовался отбрасываемый прицельным зеркалом зайчик. Эти катапульты могли забрасывать римские корабли зажигательными снарядами, что для внешнего наблюдателя могло восприниматься как следствие действия зеркал^[29]. По этой версии, Архимед, который упоминает гониометрическую шкалу, а значит, мог знать о траектории полёта стрел достаточно, чтобы сконструировать точный дальномер, — изобрёл первый баллистический вычислитель, для точного поражения кораблей метательными снарядами^[30].

Гибель Архимеда.

Таким образом, существует мнение, что Архимед поджигал римские корабли не с помощью концентрации солнечного света, а с помощью зажигательных снарядов. Зеркала же использовались для прицеливания^[31].

[править] Смерть Архимеда

Неизвестно, как бы продолжалась война, но в Сиракузах нашлись предатели, которые открыли ворота, – и римляне ворвались в город^[32].

Иоанна Цеца, сообщает, что в разгар боя 75-летний Архимед сидел на пороге своего дома, углублённо размышляя над чертежами, сделанными им прямо на дорожном песке (возможно, он чертил схему нового оружия). В это время пробегавший мимо римский воин наступил на чертёж, и возмущённый учёный бросился на римлянина с классической фразой: «Не трогай моих чертежей!»^[33] (Noli turbare circulos meos!), но солдат не пощадил старца и умертвил его на месте^[34].

cyclowiki.org

Архимед– гениальный изобретатель. Великие люди, изменившие мир

Архимед– гениальный изобретатель

Архимед родился в 287 году до н. э. в городе Сиракузы на острове Сицилия. Его отец – астроном и математик Фидий – с детства прививал сыну интерес к точным наукам и дал ему хорошее образование. Чтобы продолжить свое обучение, Архимед отправился в культурный центр античного мира – Александрию (Египет). Там был организован Мусейон, сообщество ученых, посвятивших себя научным исследованиям и получавших от царя жалованье за свои занятия. Они изучали четыре дисциплины – литературу, математику, астрономию и медицину. Ученые пользовались богатейшей на то время библиотекой, насчитывавшей около 700 000 книг. Пребывая в Александрии, Архимед изучал труды Демокрита, Евдокса и др., а также общался со знаменитыми учеными – астрономом Кононом, астрономом и математиком Эратосфеном. С ними он в дальнейшем поддерживал научную переписку.

Архимед вернулся на родину с богатым опытом научных исследований в различных областях: математика, физика, астрономия. Однако первые его труды были посвящены механике. Большинство из них написано в виде писем к его друзьям (Конону, Эрастофену, Досифею). В Сиракузах Архимед вел беззаботную жизнь, был окружен почетом, вниманием и не нуждался в средствах. Ученый был так поглощен своими вычислениями и изобретательством, что нередко забывал о пище, подолгу не посещал баню и чертил везде: в пыли, пепле, на песке, даже на собственном теле. Его мало заботило общественное мнение. Некоторые свои идеи он даже не считал нужным записывать.

Архимед был не только математиком и механиком, но и одним из величайших инженеров и конструкторов своего времени. Машина для орошения полей «Улитка», водоподъемный винт (винт Архимеда), различные военные машины для метания копий и дротиков, для поднятия и потопления судов увековечили славу ученого, способствовали тому, что его биография обросла вымыслами и легендами.

Однажды, наблюдая за работой строителей, которые с помощью толстых палок передвигали каменные блоки, Архимед понял: чем длиннее рычаг, тем больше сила его воздействия. Он сказал сиракузскому царю Гиерону: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Царь не поверил ученому. И тогда с помощью сложной системы механизмов тот усилием одной руки вытащил на берег корабль, который обычно из воды вытаскивали сотни человек.

Инженерный гений Архимеда особенно проявился при осаде Сиракуз, когда римляне высадили в Сицилии сухопутное войско, а под стенами города появился римский флот во главе с консулом Марцеллом. Вот как описывает эти события греческий историк Плутарх: «При двойной атаке римлян (с суши и с моря) сиракузцы онемели, пораженные ужасом. Как они могли противостоять таким силам, такой могущественной рати? Архимед пустил в ход свои машины. Сухопутная армия была поражена градом метательных снарядов и громадных камней, бросаемых с великой стремительностью. Ничто не могло противостоять их делу, они все низвергали пред собой и вносили смятение в ряды. Что касается флота – то вдруг с высоты стен бревна опускались, вследствие своего веса и природной скорости, на суда и топили их».

Машины Архимеда были передвижными. Они скрывались за стенами и только при необходимости выдвигались за пределы укреплений. Кроме того, их, скорее всего, передвигали вдоль стены к тому месту, где в этот миг совершалось нападение. Эти машины имели стрелу, поворачивавшуюся вокруг вертикальной и горизонтальной оси. На короткой цепи к концу стрелы была прикреплена своеобразная «лапа». Этой «лапой» машинист захватывал нос корабля и приподнимал его настолько, что мог погрузить в воду корму или часть весельных люков. Тогда вода попадала внутрь, корабль начинал погружаться и переворачиваться. Расчеты показали, что для этого достаточно было применить силу, составляющую 10 % веса корабля. Грузоподъемность архимедовых машин достигала 10–15 тонн.

Важнейшими достижениями Архимеда в области механики являются принцип рычага, учение о центре тяжести и закон Архимеда. Военная и строительная техника была тесно связана с вопросами равновесия и подводила к формулировке понятия центра тяжести. В основе этой техники лежал рычаг и другие простые механизмы. Машины, построенные с использованием этих механизмов (прежде всего рычага), помогли человеку «перехитрить» природу. Отсюда и произошел термин «механика». Греческое слово «механе» переводится как орудие, приспособление, осадная или театральная машина, а также уловка, ухищрение.

На протяжении многих веков механика рассматривалась как наука о простых статических машинах. Ее основой была теория рычага, изложенная Архимедом в книге «О равновесии плоских фигур». В ней также даны определения цент ров тяжести треугольника, параболического сегмента, параллелограмма, трапеции, боковые стороны которой являются дугами парабол. Несомненно, все законы и постулаты, описанные в этой книге, получены Архимедом в результате длительного практического опыта, обобщением которого и стала механика Архимеда.

Знаменитый закон Архимеда был изложен в его сочинении «О плавающих телах». Звучит он так: «На каждое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости». Об этом открытии повествует римский архитектор Витрувий:

«Во время своего царствования в Сиракузах Гиерон дал обет пожертвовать золотую корону в храм бессмертным богам. Он договорился с мастером о большой цене за работу и дал нужное ему по весу количество золота. В назначенный день мастер принес свою работу царю, который нашел ее отлично исполненной; после взвешивания корона оказалась соответствующей выданному весу золота. После этого был сделан донос, что из короны взята часть золота и вместо него примешано такое же количество серебра. Гиерон разгневался на то, что его провели, и, не находя способа уличить мастера в воровстве, попросил Архимеда хорошенько подумать об этом. Тот, погруженный в думы по этому вопросу, как-то случайно пришел в баню и там, опустившись в ванну, заметил, что из нее вытекает такое же количество воды, как и объем его тела, погруженного в ванну. Выяснив ценность этого факта, он, недолго думая, выскочил из ванны, пошел домой голым и громким голосом сообщал всем, что он нашел то, что искал. Он бежал и по-гречески кричал одно и то же: «Эврика, эврика!» («Нашел, нашел!»). Затем, исходя из своего открытия, он сделал два слитка, каждый такого же веса, какого была корона: один из золота, другой из серебра. Сделав это, он наполнил сосуд до самых краев, опустил в него серебряный слиток и… соответствующее ему количество воды вытекло. Так он нашел, какой вес серебра соответствует определенному объему воды. Затем он произвел такое же исследование для золотого слитка и таким же методом определил объем короны. Она вытеснила воды больше, чем золотой слиток, и кража была доказана».

Кроме математики и механики Архимед проводил исследования в области оптики и астрономии. Сохранилась легенда о том, что в борьбе с римским флотом он использовал вогнутые зеркала, поджигая вражеские корабли сфокусированными солнечными лучами. Есть сведения о том, что Архимед написал не сохранившееся до наших дней сочинение по оптике «Катоптрика». Дошедшие до нас отрывки, цитируемые авторами, свидетельствуют, что ученый отлично знал зажигательные качества вогнутых зеркал, проводил опыты по преломлению света, изучал свойства изображений в плоских, выпуклых и вогнутых зеркалах.

О занятиях Архимеда астрономией свидетельствуют рассказы о построенной им астрономической сфере, захваченной Марцеллом как военный трофей, и сочинение «Псаммит», где ученый подсчитывает количество песчинок во Вселенной. Постановка этой задачи представляет большой исторический интерес: точное естествознание впервые приступило к подсчетам космического масштаба, пользуясь неудобной системой чисел. Результат, полученный Архимедом, выражается в современных обозначениях числом 10?63. Кроме того, в его работе впервые в истории науки сопоставляются две системы мира: геоцентрическая и гелиоцентрическая (в центре Земля или Солнце). Архимед пишет, что «большинство астрономов называют миром шар, заключающийся между центрами Солнца и Земли».

Одним из важнейших исследований Архимеда в области астрономии было вычисление расстояний между планетами. Благодаря этим расчетам появилась возможность воссоздать облик «вселенной Архимеда». В ее середине находилась Земля, вокруг нее вращались Луна и Солнце. Вокруг него очерчены орбиты трех ближайших планет – Меркурия, Венеры и Марса. Радиусы планетных орбит кратны между собой и относятся как 1:2:4. Согласно вычислениям Архимеда, относительное (по сравнению с расстоянием от Земли до Солнца) значение радиуса орбиты Меркурия составляет 0,36 (на самом деле 0,39, ошибка 8 %), орбиты Венеры – 0,72 (совпадает с действительным), Марса – 1,44 (на самом деле 1,52, ошибка 5 %). Расчеты Архимеда относительно других планет оказались неверными.

Кроме того, Архимед изобрел первый планетарий, заставив макеты небесных светил перемещаться с помощью специальных механизмов. Этот планетарий демонстрировал все видимые движения небесных тел фазы Луны.

Интересной особенностью системы мира Архимеда является пересечение орбит Сатурна и Юпитера с орбитой Марса. Это неправильное представление, но оно говорит о том, что ученый представлял себе планеты отдельными телами, летящими в пространстве.

Архимед написал ряд необычайно глубоких и оригинальных работ по математике. Этим он отличается от Эвклида, который стал известен скорее благодаря систематизации знаний, существовавших до него. В работах Архимеда приведены расчеты площадей фигур, ограниченных кривыми, и объемов тел, которые ограничены произвольными плоскостями, – поэтому он может заслуженно считаться отцом интегрального исчисления, появившегося на два тысячелетия позже. Есть сведения, что важнейшим своим достижением Архимед считал следующее открытие: объем шара и описанного вокруг него цилиндра относятся между собой как 2:3.

По одной из версий историков, Архимед погиб в 212 году до н. э. от меча римского легионера. Он был так поглощен очередной работой, что не заметил, как город захватили римляне. Когда посыльный солдат пришел к ученому и потребовал, чтобы тот немедленно явился к Марцеллу, Архимед поморщился, отмахнулся от него, как от надоедливой мухи, и, не отрывая взгляда от чертежа, буркнул: «Не мешай, я вычисляю». Тогда разгневанный солдат выхватил меч и убил старика. Впрочем, некоторые историки считают, что Архимед был убит вовсе не случайно – ведь его ум стоил в те времена целой армии.

На своей надгробной плите великий изобретатель завещал выгравировать шар и цилиндр – символы его геометрических открытий. Но его могила заросла травой и о ней очень скоро позабыли. Лишь через 137 лет после смерти Архимеда Цицерон разыскал в Сиракузах этот могильный камень с наполовину стертыми знаками. А потом могила снова затерялась, но уже навсегда.

Значение:

• Архимеда можно по праву считать самым известным изобретателем и одним из величайших ученых Древней Греции.

• Его математические труды значительно опередили свое время. Он выполнил множество исследований в области алгебры, геометрии, арифметики, предложил универсальный метод вычисления площадей различных фигур. Идеи Архимеда позже легли в основу теории интегрального исчисления.

• Он также является одним из создателей механики как науки, автором различных технических изобретений.

• Архимед сформулировал закон гидростатики (закон Архимеда). Также он проявил себя как астроном (создал планетарий).

• Чтобы помочь защите своего города при осаде, изобрел катапульту и абордажный крюк.

Что о нем говорили:

«Архимед был настолько горд наукой, что именно о тех своих открытиях, благодаря которым он приобрел славу, он не оставил ни одного сочинения» (Плутарх).

«…Нет оснований не верить написанному об Архимеде, что он жил как бы околдованный какою-то домашнею сиреною, постоянной его спутницей, заставляющей его забывать пищу, питье, всякие заботы о своем теле. Иногда, приведенный в баню, он чертил пальцем на золе очага геометрические фигуры или проводил линии на умащенном маслом своем теле. Автор прекрасных открытий, он просил своих родственников поставить на его могиле цилиндр, включающий в себя конус и шар, и подписать отношение их объемов (3:2:1)» (Плутарх).

Что он сказал:

«Эврика!»

«Время свободно, но оно бесценно».

«Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю».

«Любовь – теорема, которую каждый день надо доказывать».

«Молчи, пока ты не в состоянии сказать нечто такое, что полезнее твоего молчания».

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

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

history.wikireading.ru

Научные открытия Архимеда | Kratkoe.com

Архимед сделал множество открытий в геометрии, заложил основы механики, гидростатики, был автором ряда важных изобретений.

Научные открытия ученого Архимеда

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

Широко известна история, когда царь города Сиракузы Гиерон поручил Архимеду проверить, не обманул ли его ювелир, который должен был сделать ему корону из чистого золота. Размышляя над тем, как ему решить эту задачу. Архимед как-то зашел в баню и там, погрузившись в ванну, ему пришла в голову блестящая идея: погружая корону в воду, можно определить её объём, измерив объём вытесненной ею воды. Согласно легенде, Архимед выскочил голый на улицу с криком «Эврика» (древне греческое εὕρηκα – нашёл). В этот момент был открыт основной закон гидростатики: закон Архимеда.

Его математические работы намного опередили своё время. Он является одним из создателей механики как науки, ему принадлежат различные технические изобретения.

Одним из них является винтообразный вал (шнек), который находится внутри мясорубки. Когда его вращают, он захватывает куски мяса и продвигает их под ножи. Такой вал называют по имени изобретателя, винтом Архимеда. Только Архимед придумал его вовсе не для мясорубки, а для водоподъемного устройства, чтобы орошать поля. Архимедов (бесконечный) винт с успехом употреблялся для подъема воды в течение двух тысяч лет. Еще в 20-х годах нашего века в Крыму можно было увидеть «архимедов червяк», который применялся для откачивания густого соляного раствора. Архимедов винт послужил прототипом авиационных пропеллеров и судовых винтов а также обычных винта и гайки. В настоящее время Архимедов винт применяется в различных машинах и механизмах, для перемещения деталей на заводах, подъема сыпучих грузов и даже в качестве движителя вездехода.

Архимед развил идеи использования рычага. Так ученый создал в порту Сиракуз целый комплекс блочно-рычажных механизмов, которые значительно облегчили и ускорили процесс транспортировки тяжелых грузов.

Широко известны и военные изобретения Архимеда, благодаря которым удавалось длительное время удерживать оборону Сиракуз от римских войск.

Как военный инженер, он загодя подготовился к нападению неприятеля и построил много различных оборонительных машин.

Архимед соорудил машины приспособленные к метанию снарядов на любое расстояние. Так, если неприятель подплывал издали, Архимед поражал его из дальнобойных камнеметальных орудий и повергал в трудное беспомощное положение. Если же снаряды начинали летать поверх неприятеля, Архимед употреблял в дело меньшие машины, каждый раз сообразуясь с расстоянием, и наводил на римлян такой ужас, что они никак не решались идти на приступ или приблизиться к городу на судах. Архимед изобрел и применил механизмы, которые переворачивали вражеские корабли.

Изобретения Архимеда настолько напугали римлян, что когда только видели над стеной показывающиеся бревно или веревку, то кричали, что Архимед на них направляет какую-то машину, отступали и обращались в бегство.

Существует также легенда, что Архимед приказал воинам наполировать до блеска щиты и направить отраженный от них солнечный свет на римские корабли, что привело к их возгоранию.

Архимед построил планетарий или «небесную сферу», при движении которой можно было наблюдать движение пяти планет, восход Солнца и Луны, фазы и затмения Луны, исчезновение обоих тел за линией горизонта. Занимался проблемой определения расстояний до планет; предположительно в основе его вычислений лежала система мира с центром в Земле, но планетами Меркурием, Венерой и Марсом, обращающимися вокруг Солнца и вместе с ним — вокруг Земли

kratkoe.com

---