Archimedes: Biografie, contribuții și invenții

Arhimede din Syracuse (287 î.Hr. - 212 î.Hr.) a fost matematician grec, fizician, inventator, inginer și astronom din orașul antic Syracuse, pe insula Sicilia. Contribuțiile sale cele mai importante sunt principiul lui Archimedes, dezvoltarea metodei de exhauție, metoda mecanică sau crearea primului planetariu.

În prezent, este considerată una dintre cele trei figuri mai importante ale matematicii antichității de lângă Euclide și Apolonio, deoarece contribuțiile sale au însemnat progrese științifice importante pentru timp în domeniile de calcul, fizică, geometrie și astronomie. La rândul său, acesta îl face unul dintre cei mai de seamă oameni de știință din istoria omenirii.

Deși sunt cunoscute câteva detalii ale vieții sale personale - și cele cunoscute sunt de o fiabilitate dubioasă - contribuțiile sale sunt cunoscute datorită unei serii de scrisori scrise despre lucrările și realizările sale care au reușit să fie păstrate până în prezent, aparținând la corespondența pe care a păstrat-o cu prietenii și alți matematicieni ai timpului.

Arhimede a fost renumit în timpul său mulțumit invențiilor sale, care au atras atenția contemporanilor săi, parțial pentru că au fost folosiți ca aparate de război pentru a evita cu succes numeroase invazii romane.

Cu toate acestea, se spune că el a susținut că singurul lucru foarte important era matematica și că invențiile sale erau doar un produs al distracției geometriei aplicate. În posteritate, lucrările sale în matematică pură au fost mult mai apreciate decât invențiile sale.

biografie

Arhimede din Siracuza sa născut aproximativ în anul 287 î.Hr. Nu se cunosc prea multe informații despre primii săi ani, deși se poate spune că sa născut în Syracuse, un oraș considerat principalul port al insulei Sicilia, astăzi în Italia.

În acel moment, Syracuse a fost unul dintre orașele care au format așa-numita Magna Grecia, spațiul locuit de coloniștii de origine greacă în zona sudică a peninsulei italiene și din Sicilia.

Nu există date despre mama lui Arhimede. În ceea ce privește tatăl, se știe că acest lucru era numit Phidias și că el era dedicat astronomiei. Aceste informații de la tatăl său sunt cunoscute datorită unui fragment al cărții The Counter of Sand, scris de Archimedes, în care menționează numele tatălui său.

Heraklides, un filosof și astronom grec, a fost foarte îndrăgit de Archimedes și chiar a scris o biografie despre el. Totuși, acest document nu a fost păstrat, astfel încât toate informațiile conținute în acesta nu sunt cunoscute.

Pe de altă parte, istoricul, filosoful și biograful Plutarco a indicat în cartea sa intitulată "Viața paralelă" că Arhimede a avut o relație de sânge cu Hiero al II-lea, un tiran care a fost responsabil de la Syracuse din 265 î.Hr.

pregătire

Ca urmare a puținelor informații pe care le avem despre Archimedes, nu știm sigur unde a primit primul său antrenament.

Cu toate acestea, diferiți istoriografi au stabilit că există o mare posibilitate ca Archimedes să studieze în Alexandria, cel mai important centru cultural și educațional grec din regiune.

Această presupunere este susținută de informațiile oferite de istoricul grec Diodoro Sículo, care a arătat că arhimede probabil a studiat la Alexandria.

În plus, în multe dintre lucrările sale, Arhimede însuși menționează alți oameni de știință ai timpului a cărui lucrare a fost concentrată în Alexandria, astfel încât se poate presupune că el într-adevăr a lucrat în acel oraș.

Unele dintre personalitățile cu care se crede că arhimedesul a interacționat în Alexandria sunt geograful, matematicianul și astronomul Eratosthenes din Cyrene, precum și matematicianul și astronomul Conon de Sanos.

Motivația familiei

Pe de altă parte, faptul că tatăl lui Archimedes a fost un astronom poate avea o influență semnificativă asupra înclinațiilor pe care le-a arătat ulterior, pentru că mai târziu și de la o vârstă fragedă a arătat o atracție deosebită în domeniul științe.

După timpul petrecut la Alexandria, se estimează că Archimedes sa întors la Siracuza.

Activitate științifică

După ce sa întors la Syracuse, Archimedes a început să elaboreze diferite artefacte care, în curând, i-au câștigat o anumită popularitate printre locuitorii acestui oraș. În această perioadă el sa dat complet lucrărilor științifice, a produs diferite invenții și a dedus câteva noțiuni matematice foarte avansate la vremea lui.

De exemplu, când sa dedicat studierii caracteristicilor unor figuri solide, curbe și plate, el a venit cu concepte legate de calculul integral și diferențial, care a fost dezvoltat mai târziu.

De asemenea, Archimedes a fost cel care a definit că volumul asociat cu o sferă corespunde cu dublul dimensiunii cilindrului care îl conține și a fost cel care a inventat scripetele compuse, pe baza descoperirilor sale despre legea pârghiei.

Conflictul din Siracuza

În anul 213 î.en, soldații romani au intrat în orașul Syracuse și i-au înconjurat pe coloniști pentru a le face să se predea.

Această acțiune a fost condusă de politicianul militar și grec Marco Claudio Marcelo în cadrul celui de-al doilea război punic. Mai târziu, a fost cunoscută sub numele de Sabia de la Roma, deoarece a ajuns să cucerească Siracuza.

În mijlocul conflictului, care a durat doi ani, locuitorii din Siracuza au luptat împotriva romanilor cu curaj și înverșunare, iar Arhimede a jucat un rol foarte important, dat fiind faptul că sa dedicat creării instrumentelor și instrumentelor care au ajutat la înfrângerea romanilor.

În cele din urmă, Marco Claudio Marcelo a luat orașul Syracuse. Înainte de marea intelectualitate a lui Arhimede, Marcelo a ordonat ca ei să nu fie răniți sau uciși. Cu toate acestea, Arhimede a fost ucis în mâinile unui soldat roman.

deceda

Arhimede a murit în anul 212 î.Hr. Mai mult de 130 de ani după moartea sa, în anul 137 î.Hr., scriitorul, politicianul și filozoful Marco Tulio Cicero ocupa o poziție în administrația Romei și dorea să găsească mormântul lui Arhimede.

Această sarcină nu a fost ușoară, deoarece Cicero nu a putut găsi pe nimeni să indice locul exact. Cu toate acestea, el a reușit în cele din urmă, foarte aproape de poarta Agrigento și în condiții deplorabile.

Cicero a curățat mormântul și a descoperit că a fost inscripționat cu o sferă în interiorul unui cilindru, ca referință la descoperirea volumului făcut de Archimedes cu mult timp în urmă.

Versiuni despre moartea sa

Prima versiune

Una dintre versiuni afirmă că Archimedes se afla în mijlocul rezolvării unei probleme matematice când a fost abordat de un soldat roman. Se spune că Arhimede ar fi putut cere un pic de timp pentru a rezolva problema, așa că soldatul l-ar fi ucis.

A doua versiune

A doua versiune este similară cu prima. Arătăm că Archimedes rezolvă o problemă de matematică când a avut loc luarea orașului.

Un soldat roman a intrat în compunerea lui și ia ordonat să-l întâlnească pe Marcelo, iar Archimedes a răspuns că trebuie să rezolve problema la care a lucrat mai întâi. Soldatul sa supărat ca rezultat al acestui răspuns și la omorât.

A treia versiune

Această ipoteză indică faptul că Arhimede avea în mâinile lui o mare diversitate de instrumente matematice. Apoi, un soldat la văzut și el credea că ar putea purta obiecte valoroase, așa că la omorât.

A patra versiune

Această versiune ilustrează faptul că Archimedes era înclinat aproape de pământ, contemplând planurile pe care le studia. Aparent, un soldat roman a venit din spate și, fără să știe că era Archimedes, la împușcat.

Contribuții științifice ale lui Archimedes

Principiul Arhimedei

Principiul arhimedei este considerat de știința modernă drept una dintre cele mai importante moșteniri ale erei antice.

De-a lungul istoriei și pe cale orală a fost raportat că Archimede a venit la descoperirea lui accidental datorită faptului că regele Hieron a comandat să vadă dacă o coroană de aur, trimisă pentru a fi fabricată de el, a fost făcută numai din aur pur și nu conține nici un alt metal. A trebuit să facă acest lucru fără a distruge coroana.

Se spune că, în timp ce Archimedes a meditat cum să rezolve această problemă, el a decis să se îmbăieze și, când a intrat în cadă, și-a dat seama că apa a crescut în nivel când sa scufundat în ea.

În acest fel, el ar descoperi principiul științific că "fiecare corp scufundat total sau parțial într-un fluid (lichid sau gaz) primește o împingere în sus, egală cu greutatea fluidului dislocat de obiect".

Acest principiu înseamnă că fluidele exercită o forță ascendentă - împingând în sus - pe orice obiect imersat în ele și că cantitatea acestei forțe de împingere este egală cu greutatea lichidului deplasat de corpul submersibil, indiferent de greutatea sa.

Explicația acestui principiu descrie fenomenul flotării și se găsește în tratatul său privind corpurile plutitoare .

Principiul lui Archimedes a fost aplicat foarte mult în posteritatea plutitoare a obiectelor de utilizare masivă, cum ar fi submarine, nave, salvamari și baloane cu aer cald.

Metoda mecanică

O altă contribuție importantă a lui Arhimede la știință a fost includerea unei metode pur mecanice - adică tehnică - în raționamentul și argumentarea problemelor geometrice, ceea ce a însemnat o metodă fără precedent de rezolvare a acestui tip de probleme pentru timp.

În contextul lui Archimedes, geometria a fost considerată o știință exclusiv teoretică, iar lucrul comun a fost că din matematica pură se coboară spre alte științe practice în care principiile sale ar putea fi aplicate.

Din acest motiv, astăzi este considerat precursorul mecanicii ca disciplină științifică.

În scrisul în care matematicianul expune noua metodă prietenului său Eratosthenes, indică faptul că aceasta permite abordarea problemelor matematicii prin mecanică și că este oarecum mai ușor de a construi demonstrația unei teoreme geometrice dacă aceasta este deja are cunoștințe practice anterioare, că dacă nu aveți nicio idee despre asta.

Această nouă metodă de investigare efectuată de Archimedes ar deveni precursorul stadiului informal al descoperirii și formulării ipotezelor metodei științifice moderne.

Explicarea legii pârghiei

În timp ce pârghia este o mașină simplă, care a fost folosită de mult mai devreme decât Archimedes, el a formulat principiul care explică funcționarea sa în tratatul său asupra echilibrului avioanelor.

În formularea acestei legi, Archimedes stabilește principiile care descriu comportamentul diferit al unei pârghii atunci când plasează două corpuri pe ea, în funcție de greutatea sa și de distanța față de punctul de susținere.

În acest fel, el arată că două corpuri capabile să fie măsurate (comensurabile), situate pe o pârghie, sunt echilibrate atunci când sunt la distanțe invers proporționale cu greutatea lor.

În același mod, corpuri inexacte (care nu pot fi măsurate) o fac, însă această lege era demonstrată de Arhimede doar cu corpuri de primul tip.

Formularea principiului pârghiei este un bun exemplu de aplicare a metodei mecanice, așa cum explică într-o scrisoare adresată lui Dositeo, fiind descoperită la început prin metode de mecanică pe care le-a pus în practică.

Ulterior le-a formulat folosind metode de geometrie (teoretice). De la această experimentare pe corpuri și noțiunea de centru de greutate a fost desprinsă.

Elaborarea metodei de exhauție sau epuizare pentru demonstrația științifică

Epuizarea este o metodă utilizată în geometrie care constă din figuri geometrice aproximative a căror zonă este cunoscută, prin intermediul inscripției și circumscripției, pe o altă a cărei zonă este destinată să fie cunoscută.

Deși Archimedes nu a fost creatorul acestei metode, el a dezvoltat-o ​​cu măiestrie, reușind să calculeze prin ea o valoare precisă a lui Pi.

Arhimede, folosind metoda de exhauție, hexagoane inscripționate și circumscrise la o circumferință cu diametrul 1, reducând la absurd diferența dintre zona hexagonilor și cea a circumferinței.

Pentru a face acest lucru, el a distrus hexagoanele care creează poligoane de până la 16 laturi, așa cum se arată în figura precedentă.

În acest fel, a ajuns să precizeze că valoarea lui pi (a relației dintre lungimea unui cerc și diametrul său) se situează între valorile 3.14084507 ... și 3.14285714 ....

Arhimede folosește cu măiestrie metoda exhauciunii, deoarece nu numai că a reușit să aproximeze calculul valorii lui Pi cu o marjă de eroare destul de scăzută și, prin urmare, dorită, dar și pentru că Pi este un număr irațional, prin Această metodă și rezultatele obținute au pus bazele care ar germina în sistemul de calcul infinitezimal și mai târziu în calculul integrat modern.

Măsura cercului

Pentru a determina zona unui cerc, Archimedes a folosit o metodă care constă în desenarea unui pătrat care se potrivește exact într-un cerc.

Cunoscând că zona pătratului era suma laturilor sale și că zona cercului era mai mare, el a început să lucreze la obținerea aproximațiilor. Acest lucru a făcut prin înlocuirea patratului cu un poligon cu 6 laturi și apoi prin lucrul cu poligoane mai complexe.

Archimedes a fost primul matematician din istorie care a abordat un calcul serios al numărului lui Pi.

Geometria sferelor și a cilindrilor

Printre cele nouă tratate care compun lucrările lui Archimedes în matematică și fizică, există două volume privind geometria sferelor și a cilindrilor.

Această lucrare se ocupă de determinarea faptului că suprafața oricărei sfere de rază este de patru ori cea a celui mai mare cerc și că volumul sferei este de două treimi față de cel al cilindrului în care este înscrisă.

Inventos

Odometrul

De asemenea, cunoscut ca kilometri, a fost o invenție a acestui om faimos.

Acest dispozitiv a fost construit pe baza principiului unei roți care activează uneltele care permit calcularea distanței parcurse.

Conform aceluiași principiu, Archimedes a proiectat mai multe tipuri de odometre pentru scopuri militare și civile.

Primul planetariu

Bazându-se pe mărturiile multor scriitori clasici, cum ar fi Cicero, Ovid, Claudian, Marciano Capela, Casiodoro, Sexto Empirico și Lactantius, mulți oameni de știință astăzi atribuie lui Arhimede crearea primului planetariu rudimentar.

Este un mecanism constituit dintr-o serie de "sfere" care au reușit să imite mișcarea planetelor. Până în prezent, detaliile acestui mecanism sunt necunoscute.

Potrivit lui Cicero, planetariile construite de Arhimede erau două. Într-una dintre ele au fost reprezentate pământul și diversele constelații din apropierea acestuia.

În cealaltă, cu o singură rotație, soarele, luna și planetele și-au făcut propriile mișcări independente în raport cu stelele fixe, la fel cum au făcut într-o zi reală. În cele din urmă, în plus, ați putea observa faze succesive și eclipsuri ale lunii.

Șurubul lui Archimedes

Șurubul Archimedes este un dispozitiv folosit pentru a transporta apă de jos în sus printr-o pantă, cu ajutorul unui tub sau a unui cilindru.

Potrivit istoricului grec Diodoro, datorită acestei invenții, a fost facilitată irigarea terenurilor fertile situate de-a lungul râului Nil în Egiptul antic, deoarece instrumentele tradiționale necesitau un efort fizic imens care a epuizat lucrătorii.

Cilindrul utilizat are un șurub de aceeași lungime, care menține interconectat un sistem de elice sau aripioare care execută o mișcare rotativă acționată manual de o manetă rotativă.

În acest fel, heliciile reușesc să împingă orice substanță de jos în sus, formând un fel de circuit infinit.

Ghearele lui Archimede

Ghearele lui Arhimede sau mâna de fier, așa cum este de asemenea cunoscută, a fost una dintre cele mai fricoase arme de război create de acest matematician, devenind cea mai importantă pentru apărarea siciliană a invaziilor romane.

Potrivit cercetărilor realizate de profesorii de la Universitatea Drexel, Chris Rorres (Departamentul de Matematică) și Harry Harris (Departamentul de Inginerie Civilă și Arhitectură), aceasta a fost o pârghie mare care avea un cârlig de prindere atașat de levier cu ajutorul unui lanț care se atârna de el.

Prin intermediul pârghiei, cârligul a fost manipulat astfel încât să cadă pe nava inamicului, iar obiectivul era să-l prindă și să-l ridice într-o asemenea măsură încât, atunci când o eliberează, ar putea fi răsturnată complet sau să lovească rocile de pe țărm.

Rorres și Harris au prezentat la Simpozionul "Mașini și structuri extraordinare de antichitate" (2001) o reprezentare miniaturală a acestui artefact intitulat "O mașină de război formidabilă: construirea și funcționarea mâinii de fier a lui Arhimede"

Pentru realizarea acestei lucrări s-au bazat pe argumentele istoricilor vechi, Polybius, Plutarch și Livy.