Archimedas: Biografija, įnašai ir išradimai

Siribuso archimedas (287 m. Pr. 212 m. Pr. Kr.) Buvo graikų matematikas, fizikas, išradėjas, inžinierius ir astronomas iš Sachilijos salos senovės mieste. Jo didžiausias įnašas yra Archimedo principas, išgyvenimo metodo kūrimas, mechaninis metodas arba pirmojo planetariumo sukūrimas.

Šiuo metu ji laikoma viena iš trijų svarbesnių senovės matematikos figūrų, esančių šalia Euclides ir Apolonio, nes jos indėlis buvo svarbus mokslo pasiekimas skaičiavimo, fizikos, geometrijos ir astronomijos srityse. Savo ruožtu, tai daro jį vienu ryškiausių mokslininkų žmonijos istorijoje.

Nors yra mažai informacijos apie jo asmeninį gyvenimą, ir žinomi yra abejotini patikimumo duomenys, tačiau jo įnašai žinomi dėka rašytinių laiškų apie savo kūrinius ir pasiekimus, kurie sugebėjo išsaugoti iki dabarties, priklausantys į susirašinėjimą, kurį jis ilgus metus palaikė su draugais ir kitais to laiko matematikais.

Archimedas savo laikais garsėjo savo išradimais, kurie pritraukė savo amžininkų dėmesį, iš dalies dėl to, kad jie buvo naudojami kaip karo prietaisai, kad būtų išvengta sėkmingų romėnų invazijų.

Tačiau sakoma, kad jis teigė, kad vienintelis tikrai svarbus dalykas buvo matematika ir kad jo išradimai buvo tik taikytos geometrijos pramogos. Pogimdymuose jo gryno matematikos darbai buvo labiau vertinami nei jo išradimai.

Biografija

Siribuso archimedas gimė maždaug 287 m. Nežinoma daug informacijos apie jo ankstyvuosius metus, nors galima teigti, kad jis gimė Sirakūzuose, kuris šiandien yra Italijos pagrindinis Sicilijos salos jūrų uostas.

Tuo metu Sirakūzai buvo vienas iš miestų, sudariusių vadinamąją Magna Greciją, kurioje gyveno graikų kilmės gyventojai į pietinę Italijos ir Sicilijos pusiasalio teritoriją.

Nėra jokių žinomų faktų apie Archimedo motiną. Kalbant apie tėvą, žinoma, kad tai buvo vadinama Phidiasa ir kad jis buvo skirtas astronomijai. Ši informacija iš jo tėvo yra žinoma dėl Archimedo parašyto knygos „Smėlio skaitiklis“ fragmento, kuriame minimas jo tėvo vardas.

Heraklides, kuris buvo graikų filosofas ir astronomas, labai patiko Archimedui ir netgi parašė apie jį biografiją. Tačiau šis dokumentas nebuvo išsaugotas, todėl visa jame esanti informacija nežinoma.

Kita vertus, istorikas, filosofas ir biografas Plutarco savo knygoje „Paraleliniai gyvenimai“ nurodė, kad Archimedas turėjo kraujo ryšį su Hiero II, tyrantu, kuris Sirakūzoje buvo atsakingas nuo 265 m.

Mokymas

Dėl mažos informacijos, kurią mes turime apie Archimedą, mes nežinome, kur jis gavo pirmąjį mokymą.

Tačiau įvairūs istoriografai nustatė, kad yra didelė tikimybė, kad Archimedas studijavo Aleksandrijoje, kuri buvo svarbiausias Graikijos kultūros ir švietimo centras.

Ši prielaida paremta Graikijos istoriko Diodoro Sículo pateikta informacija, kuri nurodė, kad Archimedas tikriausiai studijavo Aleksandrijoje.

Be to, daugelyje jo darbų Archimedas pats paminėjo kitus to laiko mokslininkus, kurių darbas buvo sutelktas Aleksandrijoje, todėl galima daryti prielaidą, kad jis iš tiesų dirba toje mieste.

Kai kurios asmenybės, su kuriomis manoma, kad Aleksandrijoje bendrauja Archimedas, yra geografas, matematikas ir astronomas Eratostenas iš Kireno, matematikas ir astronomas Conon de Sanos.

Šeimos motyvacija

Kita vertus, tai, kad Archimedo tėvas buvo astronomas, galėjo turėti didelę įtaką vėlesniems jo pasirodymams, nes vėliau ir nuo jaunystės jis parodė ypatingą patrauklumą. mokslai

Po savo laiko Aleksandrijoje, manoma, kad Archimedas sugrįžo į Sirakūzus.

Mokslinis darbas

Grįžęs į Sirakūzus, Archimedas pradėjo kurti įvairius artefaktus, kurie greitai laimėjo jam tam tikrą populiarumą tarp šio miesto gyventojų. Šiuo laikotarpiu jis visiškai pasidavė moksliniam darbui, sukūrė įvairius išradimus ir padarė keletą matematinių sampratų, kurios buvo labai pažengusios į savo laiką.

Pavyzdžiui, kai jis atsidavė kietųjų, išlenktų ir plokščių figūrų charakteristikų tyrimui, jis sugalvojo koncepcijas, susijusias su integriniu ir diferenciniu skaičiavimu, kuris buvo sukurtas vėliau.

Be to, Archimedas buvo tas, kuris nustatė, kad su sfera susijęs tūris atitinka dvigubą baliono, kuriame jis yra, dydį ir buvo tas, kuris išrado kompozicinį skriemulį, remdamasis jo atradimais apie svirties teisę.

Konfliktas Sirakūzuose

213 m. Pr. Kr. Romos kareiviai įžengė į Sirakūzų miestą ir apsupo savo gyventojus, kad jie būtų perduoti.

Šį veiksmą vadovavo karinis ir graikų politikas Marco Claudio Marcelo pagal Antrąjį Punų karą. Vėliau jis buvo žinomas kaip Romos kardas, nes jis baigėsi Sirakūzų užkariavimu.

Per dvejus metus trukusio konflikto viduryje Sirakūzų gyventojai drąsiai ir žiauriai kovojo su romėnais, o Archimedas atliko labai svarbų vaidmenį, nes jis įsipareigojo kurti įrankius ir priemones, kurios padėjo nugalėti romėnus.

Galiausiai Marco Claudio Marcelo paėmė Sirakūzų miestą. Prieš didįjį Archimedo intelektualumą, Marcelo įsakė, kad jie nebūtų sužeisti ar nužudyti. Tačiau Archimedas buvo nužudytas Romos kareivio rankose.

Mirtis

Archimedas mirė 212 m. Praėjus daugiau nei 130 metų po mirties, Kr. 137 m. Pr. Kr. Rašytojas, politikas ir filosofas užėmė Romos administracijos pareigas ir norėjo rasti Archimedo kapą.

Ši užduotis nebuvo lengva, nes „Cicero“ niekas negalėjo rasti tikslios vietos. Tačiau jis galiausiai jį gavo, labai arti Agrigento vartų ir apgailėtinomis sąlygomis.

Cicero išvalė kapą ir sužinojo, kad jis buvo užrašytas balionu esančiu rutuliu, kaip nuoroda į tai, kad Archimedas dar seniai rado apimtį.

Jo mirties versijos

Pirmoji versija

Viena iš versijų teigia, kad Archimedas buvo sprendęs matematinę problemą, kai jam kreipėsi Romos kareivis. Sakoma, kad Archimedas galėjo paprašyti šiek tiek laiko išspręsti šią problemą, todėl kareivis jį būtų nužudęs.

Antroji versija

Antroji versija yra panaši į pirmąją. Atsižvelgiant į tai, kad Archimedas išsprendė matematikos problemą, kai įvyko miestas.

Romėnų kareivis įėjo į savo junginį ir įsakė jam susitikti su Marcelo, o Archimedas atsakė, kad jis turėjo išspręsti problemą, su kuria jis dirbo. Kareivis pasibjaurė dėl šio atsakymo ir jį nužudė.

Trečioji versija

Ši hipotezė rodo, kad Archimedas turėjo didelę matematinių priemonių įvairovę. Tada kareivis jį pamatė, ir jis manė, kad gali turėti vertingų daiktų, todėl jis jį nužudė.

Ketvirtoji versija

Ši versija iliustruoja, kad Archimedas buvo prikabintas prie žemės, svarstydamas planus, kuriuos jis studijavo. Matyt, romėnų kareivis atėjo iš užpakalinės pusės ir nežinojo, kad tai buvo Archimedas.

Archimedo moksliniai įnašai

Archimedo principas

Archimedo principą šiuolaikinis mokslas laiko vienu iš svarbiausių senovės laikų palikimų.

Per visą istoriją ir žodžiu buvo pranešta, kad Archimedas atsitiko atsitiktinai padėkodamas karaliui Hieronui, kad jis pamatytų, ar aukso vainikas, išsiųstas gaminti jį, buvo tik auksas grynas ir neturėjo kito metalo. Jis turėjo tai atlikti, nesunaikindamas vainiko.

Sakoma, kad tuo metu, kai Archimedas meditavo, kaip išspręsti šią problemą, jis nusprendė maudytis, o kai jis įėjo į vonią, jis suprato, kad vanduo padidėjo lygiai, kai jis įsiliejo į jį.

Tokiu būdu jis atranda mokslinį principą, kad „kiekvienas kūnas, visiškai ar iš dalies panardintas į skystį (skystį ar dujas), gauna didėjančią trauką, lygų iš objekto išstumto skysčio svorį“.

Šis principas reiškia, kad skysčiai turi didėjančią jėgą, stumiantį aukštyn, ant bet kokio joje įmerkto objekto, ir kad šios stumiamosios jėgos kiekis yra lygus panardinto kūno išstumto skysčio svoriui, nepriklausomai nuo jo svorio.

Šio principo paaiškinimas apibūdina flotacijos reiškinį, ir jis randamas jo traktate apie plaukiojančius kūnus .

Archimedo principas buvo labai taikomas palikuonims masinio naudojimo objektų, pvz., Povandeninių laivų, laivų, gelbėtojų ir karšto oro balionų, plūdimui.

Mechaninis metodas

Kitas svarbiausias Archimedo indėlis į mokslą buvo grynai mechaninio - tai yra techninio - metodo įtraukimas į geometrinių problemų argumentavimą ir argumentavimą, o tai reiškė precedento neturintį būdą išspręsti šio tipo problemas.

Archimedo kontekste geometrija buvo laikoma tik teoriniu mokslu, o bendras dalykas buvo tas, kad iš grynosios matematikos vienas nusileido į kitus praktinius mokslus, kuriuose galėtų būti taikomi jos principai.

Dėl šios priežasties šiandien ji laikoma mechanikos, kaip mokslo disciplinos, pirmtake.

Rašte, kuriame matematikas atskleidžia naują metodą savo draugui Eratosthenes, nurodoma, kad tai leidžia spręsti matematikos klausimus per mechaniką ir kad šiek tiek lengviau sukurti geometrinės teoremos demonstravimą, jei tai jau yra turi tam tikrų ankstesnių praktinių žinių, kad jei neturite jokios idėjos apie tai.

Šis naujas Archimedo atliktas tyrimo metodas taptų neformalaus šiuolaikinio mokslinio metodo hipotezių atradimo ir formulavimo etapu.

Svirties teisės paaiškinimas

Nors svirtis yra paprasta mašina, kuri buvo naudojama nuo daug anksčiau nei Archimedas, jis sukūrė principą, paaiškinantį jo veikimą savo lėktuvo balanse.

Formuluodamas šį įstatymą, Archimedas nustato principus, apibūdinančius skirtingą svirties elgesį, kai ant jo dedami du kūnai, priklausomai nuo jo svorio ir atstumo nuo atramos taško.

Tokiu būdu jis pažymi, kad du kūnai, kuriuos galima matuoti (proporcingai), esantys ant svirties, yra subalansuoti, kai jie yra atstumu, kuris yra atvirkščiai proporcingas jų svoriui.

Tuo pačiu būdu, neišmatuojami kūnai (kurių negalima išmatuoti) tai daro, tačiau šį įstatymą Archimedas galėjo įrodyti tik su pirmosios rūšies kūnais.

Jo formuluotė svirties principui yra geras mechaninio metodo taikymo pavyzdys, kaip jis paaiškina Dositeo adresuotame laiške, iš pradžių buvo rastas taikant mechanikos metodus, kuriuos jis įgyvendino.

Vėliau jis suformulavo juos taikant geometrijos metodus (teorinius). Iš šio eksperimento su kūnais taip pat buvo nuimta sunkio centro sąvoka.

Mokslinio demonstravimo pratęsimo ar išsekimo metodo kūrimas

Išnaudojimas - tai geometrijoje naudojamas metodas, susidedantis iš apytikslių geometrinių figūrų, kurių plotas yra žinomas, užrašu ir apipavidalinimu kitoje, kurios plotas yra žinomas.

Nors Archimedas nebuvo šio metodo kūrėjas, jis jį meistriškai sukūrė ir sugebėjo apskaičiuoti tiksliai Pi vertę.

Archimedas, naudodamas išpurškimo metodą, užrašė ir apribojo šešiakampius, kurių skersmuo yra 1, sumažinant iki absurdo skirtumą tarp šešiakampių ir apskritimo ploto.

Norėdami tai padaryti, jis padalino šešiakampius, sukurdamas iki 16 pusių daugiakampius, kaip parodyta ankstesniame paveiksle.

Tokiu būdu jis nurodė, kad pi (santykio tarp apskritimo ilgio ir jo skersmens) vertė yra tarp vertybių 3.14084507 ... ir 3.14285714.

Archimedas meistriškai naudojo exhaución metodą, nes jis ne tik sugebėjo apytiksliai apskaičiuoti Pi vertę su klaidų riba, bet ir norėjo, bet ir todėl, kad Pi yra neracionalus skaičius, per Šis metodas ir gauti rezultatai padėjo pamatus, kurie sudygtų begalinio skaičiavimo sistemoje, o vėliau ir šiuolaikiniame integruotame skaičiavime.

Apskritimo matas

Norėdami nustatyti apskritimo sritį, Archimedas naudojo metodą, kuris sudarė kvadratą, kuris tiksliai atitiko apskritimą.

Žinant, kad kvadrato plotas buvo jo pusių suma ir kad apskritimo plotas buvo didesnis, jis pradėjo dirbti, kad gautų apytikslius. Tai jis padarė pakeisdamas kvadratą 6-pusių daugiakampiais ir dirbdamas su sudėtingesniais daugiakampiais.

Archimedas buvo pirmasis matematikas istorijoje, norėdamas rimtai apskaičiuoti Pi skaičių.

Sferų ir cilindrų geometrija

Tarp devynių treniruočių, sudarančių Archimedo darbą matematikos ir fizikos srityse, yra du rutulių ir cilindrų geometrijos tomai.

Šiame darbe nagrinėjama, ar bet kurios spindulio sferos paviršius yra keturis kartus didesnis už jo didžiausią ratą, o sferos tūris yra du trečdaliai baliono, kuriame jis yra užrašytas.

Išradimai

Odometras

Taip pat žinomas kaip kilometrai, tai buvo šio garsaus žmogaus išradimas.

Šis įrenginys buvo pastatytas remiantis rato principu, kuris aktyvuoja pavarą, leidžiančią apskaičiuoti nuvažiuotą atstumą.

Pagal tą patį principą, Archimedas sukūrė kelių tipų matuoklius kariniams ir civiliniams tikslams.

Pirmasis planetariumas

Remiantis daugelio klasikinių rašytojų, tokių kaip Cicero, Ovid, Claudian, Marciano Capela, Casiodoro, Sexto Empirico ir Lactantius, liudijimais, daugelis mokslininkų šiandien priskiria Archimedui pirmosios pradinės planetariumo kūrimą.

Tai mechanizmas, kurį sudaro „sferų“ serija, kuri sugebėjo imituoti planetų judėjimą. Iki šiol šio mechanizmo detalės nežinomos.

Pasak Cicero, Archimedo pastatyti planetariumai buvo du. Viename iš jų buvo atstovaujama žemė ir įvairios jos artimosios žvaigždės.

Kitoje, su vienu sukimu, saulė, mėnulis ir planetos padarė savo nepriklausomus judesius, susijusius su fiksuotomis žvaigždėmis, tokiu pačiu būdu, kaip ir realią dieną. Pastarajame, be to, galite stebėti iš eilės einančius mėnulio etapus ir užtemimus.

Archimedo varžtas

„Archimedes“ varžtas yra prietaisas, naudojamas vandeniui transportuoti iš apačios į viršų per šlaitą, naudojant vamzdį arba cilindrą.

Pasak Graikijos istoriko Diodoro, šio išradimo dėka buvo palengvintas drėkinimas derlingose ​​žemėse, esančiose prie Nilo upės senovės Egipte, nes tradiciniai įrankiai reikalavo didžiulės fizinės jėgos, išnaudojusios darbuotojus.

Naudojamas cilindras turi tą patį ilgį turintį varžtą, kuris palaiko tarpusavyje sujungtą sraigtų arba pelekų sistemą, kuri atlieka sukamąjį judėjimą, rankiniu būdu sukant sukamąja svirtimi.

Tokiu būdu sraigtai sugeba stumti bet kurią medžiagą iš apačios į viršų, formuodami tam tikrą begalinę grandinę.

Archimedo rankena

Archimedo žandikaulis arba geležies ranka, kaip jis taip pat žinomas, buvo vienas iš baisiausių karo ginklų, kurį sukūrė šis matematikas, tapęs svarbiausiu Sicilijos gynybos romėnų invazijoms.

Remiantis Drexel universiteto profesorių Chris Rorres (Matematikos katedra) ir Harry Harris (Civilinės inžinerijos ir architektūros katedra) atliktais tyrimais, tai buvo didelė svirtis, turėjusi prie svirties pritvirtintą kabliuką grandinės, kuri pakabino nuo jos.

Per svirtį kablys buvo manipuliuojamas taip, kad nukrito ant priešo laivo, o tikslas buvo pakabinti jį ir pakelti jį tokiu mastu, kad jį išlaisvinant būtų galima visiškai nuversti arba nukentėti ant kranto esančių uolų.

Rorresas ir Harris pristatė simpoziumą "Mašinos ir ypatingosios senovės struktūros" (2001), miniatiūrinį šio artefakto vaizdą, pavadintą "Siaubingas karo mašina: Archimedo geležies rankų statyba ir eksploatavimas"

Šio darbo realizavimui jie rėmėsi senovės istorikų Polybiaus, Plutarcho ir Livio argumentais.