Eureka! Arhimēdu Princips

{h1}

Arhimēds peldēšanās laikā atklāja peldspējas likumu un kaili izskrēja pa ielām, lai paziņotu par savu atklājumu.

Arhimīds, iespējams, bija pasaules lielākais zinātnieks - vismaz lielākais klasiskajā laikmetā. Viņš bija fiziķis, matemātiķis, astronoms, izgudrotājs un inženieris. Daudzi viņa izgudrojumi, teorijas un koncepcijas joprojām tiek izmantotas mūsdienās. Varbūt vispazīstamākais sasniegums bija viņa "Eureka" brīdis, kad viņš atklāja peldspējas principu.

Biogrāfija

Arhimēds dzīvoja Sirakūzās Sicīlijas salā trešajā gadsimtā B.C. Tajā laikā Sirakūzas bija viena no ietekmīgākajām senās pasaules pilsētām, vēsta Scientific American. Tirdzniecības kuģi no Ēģiptes, Grieķijas un Fenikijas piepildīja pilsētas-valsts ostu. Saskaņā ar Archimedes Palimpsest teikto, tas bija arī tirdzniecības, mākslas un zinātnes centrs.

Pēc ģeometrijas un astronomijas studijām Aleksandrijā, kas ir "lielākais intelektuālais centrs senajā pasaulē", saskaņā ar Scientific American teikto, Arhimīds apmetās Sirakūzās, lai turpinātu domu un izgudrojumu dzīvi.

Viens no viņa izgudrojumiem bija Archimedes skrūve. Šajā ierīcē tiek izmantots korķviļķis ar dobu cauruli. Kad skrūve pagriežas, caurulē tiek uzvilkts ūdens. Sākotnēji to izmantoja, lai iztukšotu jūras ūdeni no kuģa korpusa. Saskaņā ar Archimedes Palimpsest teikto, to joprojām izmanto kā apūdeņošanas metodi jaunattīstības valstīs.

Arhimēds slaveni teica: "Dodiet man sviru un vietu, kur stāvēt, un es pārvietošu pasauli." Šī lepnā prasība izsaka sviras spēku, kas vismaz tēlaini izkustina pasauli. Arhimēds saprata, ka, lai sasniegtu tādu pašu daudzumu vai darbu, var izmantot kompromisu starp spēku un attālumu, izmantojot sviru. Viņa sviras likumā teikts, ka "magnitūdas ir līdzsvarā attālumos, kas ir savstarpēji proporcionāli to svaram", saskaņā ar "Archimedes in the 21st Century", Chris Rorres virtuālu grāmatu Ņujorkas universitātē.

Arhimēds izstrādāja arī Sirakūzas aizsardzības līdzekļus pret iebrukušajām armijām. Viņš stiprināja Sirakūzu sienas un konstruēja kara mašīnas. Viņa darbi divus gadus aizkavēja romiešus. Tomēr 212. gadā B. C. bruņotie spēki ģenerāļa Marcellusa pakļautībā apsteidza pilsētu.

Marčelusam bija cieņa pret Arhimēdu un viņš nosūtīja karavīrus, lai viņu iegūtu, lai viņš varētu satikties ar slaveno matemātiķi. Pēc Arhimēda Palimpsesta teiktā, viņš bija tik ļoti koncentrējies uz matemātiskas problēmas risināšanu, ka nezināja, ka romieši ir satricinājuši pilsētu. Kad karavīrs lika viņu pavadīt, lai redzētu ģenerāli, Arhimēds lika viņam doties prom. Saniknotais karavīrs viņu notrieca. Marcellus lika apbedīt Arhimēdu ar apbalvojumiem. Arhimēda kapa piemineklim bija iegravēts cilindrā esošās sfēras attēls, kas ilustrēja vienu no viņa ģeometriskajiem traktātiem.

Arhimēda princips: Peldošais (augšupvērstais) spēks, kas iedarbojas uz priekšmetu, ir vienāds ar pārvietotā šķidruma svaru (lejupejošo spēku).

Arhimēda princips: Peldošais (augšupvērstais) spēks, kas iedarbojas uz priekšmetu, ir vienāds ar pārvietotā šķidruma svaru (lejupejošo spēku).

Kredīts: Designua / Shutterstock

'Eureka! Eureka! '

Arhimīds vēsturē ir aizgājis, jo puisis, kurš kails skrēja pa Sirakūzu ielām, kliedzot "Eureka!" - vai "man tas ir!" grieķu valodā. Pasākuma pamatā bija fakts, ka Arhimēdam tika uzdots pierādīt, ka Sirakūzu ķēniņa Hieronam izgatavotais jaunais vainags nav tīrs zelts, kā apgalvoja zeltkalis. Stāsts pirmo reizi tika pierakstīts pirmajā gadsimtā B.C. autors ir romiešu arhitekts Vitruvius.

Arhimīds ilgi un smagi domāja, bet nevarēja atrast metodi, kas pierādītu, ka vainags nav ciets zelts. Drīz pēc tam viņš piepildīja vannu un pamanīja, ka, iekļūstot ūdenim, tas izlija pāri malai, un viņš saprata, ka viņa ķermeņa izspiestais ūdens ir vienāds ar viņa ķermeņa svaru. Zinot, ka zelts ir smagāks par citiem metāliem, kurus vainaga izgatavotājs varēja aizstāt, Arhimēds izmantoja savu metodi, lai noteiktu, ka vainags nav tīrs zelts. Aizmirstot, ka viņš ir izģērbies, viņš kails skrēja pa ielām no savām mājām pie karaļa un sauca: "Eureka!"

Arhimēda princips

Saskaņā ar Neierobežoto, Archimedes princips nosaka, ka peldošais spēks uz šķidrumā iegremdētu priekšmetu ir vienāds ar šķidruma svaru, kuru šis objekts pārvieto.

Ja glāzi piepilda ar ūdeni un tam pievieno ledus gabaliņus, kas notiek? Tāpat kā ūdens, kas izlijis pāri malai, kad Arhimēds ienāca viņa vannā, ūdens glāzē izlīs, kad tam pievienos ledus gabaliņus. Ja izspiestais ūdens tiktu nosvērts (svars ir lejupejošs spēks), tas būtu vienāds ar augšupvērsto (peldošo) spēku uz objektu. No peldošā spēka var noteikt objekta tilpumu vai vidējo blīvumu.

Arhimēds spēja noteikt, ka pārvietotā ūdens tilpuma dēļ vainags nav tīrs zelts, jo, kaut arī vainaga svars bija identisks zelta svaram, kuru ķēniņš piešķīra vainagu veidotājam, tilpums bija atšķirīgs, ņemot vērā dažādu metālu blīvums.

Arhimēda principa lietojumi

Arhimēda princips ir ļoti noderīgs un daudzpusīgs rīks. Tas var būt noderīgs, mērot neregulāru priekšmetu, piemēram, zelta vainagu, tilpumu, kā arī izskaidrot jebkura šķidrumā ievietota objekta izturēšanos. Arhimēda princips apraksta, kā kuģi peld, ienirst zemūdenes, peld karstā gaisa baloni un daudzi citi piemēri, norāda Science Clarified. Arhimēda princips tiek izmantots arī daudzos dažādos zinātniskās pētniecības priekšmetos, tostarp medicīnā, inženierzinātnēs, entomoloģijā, inženierzinātnēs un ģeoloģijā.

Arhimēda skrūve ir iekārta, ko izmanto ūdens pārvietošanai no zemu esoša ūdens objekta apūdeņošanas grāvjos.

Arhimēda skrūve ir iekārta, ko izmanto ūdens pārvietošanai no zemu esoša ūdens objekta apūdeņošanas grāvjos.

Kredīts: Nor Gal / Shutterstock

Pašreizējie pētījumi

Kaulu tilpums / blīvums

Arhimēda principam ir daudz lietojumu medicīnas un zobārstniecības jomā, un to izmanto, lai noteiktu kaulu un zobu blīvumu. 1997. gada rakstā, kas publicēts žurnālā Medical Engineering & Physics, pētnieki izmantoja Arhimēda principu, lai izmērītu kaula iekšējās sūkļainās daļas tilpumu, kas pazīstams arī kā atdalāmais kauls. Dzēšamā kaula tilpuma daļu var izmantot dažādos vecuma un veselības pētījumos, ieskaitot indeksu novecošanās pētījumos, osteoporozes, kaulu stiprības, stīvuma un elastības pētījumos. Lai palielinātu mērījumu atkārtojamību, tika pārbaudītas dažādas metodes, izmantojot Archimedes principu: viena, kurā kauls tika iegremdēts destilētā ūdenī, otra, kur kauls tika iegremdēts ūdens un virsmaktīvās vielas šķīdumā, un trešā, kur kauls tika ievietots aizzīmogotā vietā. tvertne, kurā tika reģistrētas gāzes spiediena izmaiņas.

Raksts, kas 2017. gadā publicēts žurnālā Orālā ķirurģija, Orālā medicīna, Orālā patoloģija, Orālā radioloģija, pēc būtības ir līdzīgs iepriekšējam rakstam, kur reproducējamības noteikšanai tika izmantotas dažādas metodes, viena no tām bija Archimedes principa izmantošana. Arhimēda princips tika salīdzināts ar konusa staru datortomogrāfiju (CBCT), lai izmērītu zobu tilpumu. Pārbaudes, kurās salīdzināja Archimedes principu un CBCT mērījumus, parādīja, ka pēdējais būtu precīzs līdzeklis zobārstniecības procedūru plānošanā.

Zemūdenes

Vienkāršs, uzticams un rentabls zemūdenes dizains, kas aprakstīts 2014. gada rakstā žurnālā Informatics, Electronics un Vision, ir balstīts uz Archimedes principu. Zemūdenes, pēc autoru domām, ir paredzētas braukšanai, kamēr tās ir pilnībā iegremdētas zemūdens, un paļaujas uz Archimedes principu, lai saglabātu nemainīgu dziļumu. Šīs zemūdenes prototipa projektēšanā tiek izmantoti aprēķini, kas ietver gan zemūdenes, gan izspiestā ūdens masu, blīvumu un tilpumu, lai noteiktu balasta tvertnei vajadzīgo izmēru, kas noteiks ūdens daudzumu, nekā to var piepildīt, un tāpēc dziļums, līdz kuram zemūdene var ienirt.

Ūdens staigājošās bumbas

Kaut arī Archimedes princips tiek izmantots zemūdenes projektēšanā, lai palīdzētu viņiem ienirt un parādīties, tas arī izskaidro iemeslu, kāpēc dažas bugs var staigāt pa ūdeni. 2016. gada pētījumā, kas publicēts Applied Physics Letters, pētnieki izmantoja ūdens strideru izveidoto ēnu mērīšanas metodi, lai izmērītu izliekumus ūdens virsmā. Pēc tam šos iegremdējumus var iegūt, lai iegūtu ūdens tilpumu, kas tika pārvietots, izraisot spēku, ko izmanto, lai noturētu ūdens putnus. Autori teica, ka, lai izveidotu biomimētiskus ūdens staigāšanas robotus, ir liela interese izprast fiziku, kas atrodas aiz ūdens staigājošām bumbām.

Ģeoloģija

2012. gadā publicētajā žurnālā Soft Matter ir aprakstīts padziļinātāks Archimedes principa skatījums, kuru autori dēvē par vispārinātu Archimedes principu. Arhimēda principu, kā tas parasti tiek izmantots, var izmantot tikai kā tuvinājumu daudzos sedimentācijas profilu izpētes gadījumos, savukārt vispārinātajā principā var ņemt vērā tādas parādības kā blīvākas daļiņas, kas peld virs viegla šķidruma. Autoru galvenais punkts ir blīvuma perturbācijas, ko izraisa šķidrumā suspendētās daļiņas, kas tradicionālajā Archimedes principa lietošanā netiek ņemts vērā, un ir atvasināta jauna pieeja Archimedes principam.

Papildu resursi

  • Zinātniskais amerikānis: Arhimēda monētas "Eureka!" plikumā - un citi trakie Ah-Ha zinātnes mirkļi
  • NYU: Arhimīds un zelta kronis
  • Arhimēda palimpsests: Sirakūzu arhimīds


Video Papildinājums: How taking a bath led to Archimedes' principle - Mark Salata.




Pētniecība


Atklāta Reta Caterpillar Līdzīga Horizontāla Zemestrīce
Atklāta Reta Caterpillar Līdzīga Horizontāla Zemestrīce

Jauns 3D Zemes Modelis Precīzi Norāda Zemestrīces, Kodolsprādzienus
Jauns 3D Zemes Modelis Precīzi Norāda Zemestrīces, Kodolsprādzienus

Zinātne Ziņas


Eksperti Aicina Saglabāt Klusu Masu Slepkavu Vārdus
Eksperti Aicina Saglabāt Klusu Masu Slepkavu Vārdus

Īsts Lācis Par Baumām Un Tenkas
Īsts Lācis Par Baumām Un Tenkas

Monarhi Saskaras Ar Grūtu Ziemas Migrācijas Ceļu
Monarhi Saskaras Ar Grūtu Ziemas Migrācijas Ceļu

Turīnas Apvalks Ir Viltus, To Ierosina Asinis
Turīnas Apvalks Ir Viltus, To Ierosina Asinis

Zibens Un Citi Laika Apstākļu Draudi Lidmašīnām
Zibens Un Citi Laika Apstākļu Draudi Lidmašīnām


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com