Презентація: "АРХІМЕД ТА ЛЕГЕНДИ І ФАКТИ ПРО НЬОГО. Не чіпай моїх креслень!"

АРХІМЕД ТА ЛЕГЕНДИ І ФАКТИ ПРО НЬОГОНе чіпай моїх креслень!

Трохи про нього. Архімед, який народився 287 році до нашої ери, був уродженцем міста Сіракузи, розташованому на острові Сицилія. Його батьком був Фідій, придворний астроном і далекий родич правителя міста Гієрона. Навчався Архімед, як і багато інших давньогрецьких вчених, в Олександрії, де правителі Єгипту - Птолемеї, зібрали кращих грецьких вчених і мислителів. Бібліотека стародавньої Олександрії, що вважалася на той час головним науковим центром, була основним джерелом знань Архімеда, любов до яких йому вклав батько.

Після навчання в Олександрії Архімед знову повернувся в Сіракузи й успадкував посаду свого батька. Архімед входить в число найкращих вчених і винахідників у всій світовій історії. Він був основоположником багатьох наукових законів і термінів. Вже за життя Архімеда навколо його імені створювалися легенди, приводом для яких слугували його вражаючі винаходи, які приголомшували його сучасників.

Легенда перша: Дайте мені точку опори і я зрушу Землю!В Сіракузах, рідному місті великого математика і механіка Архімеда, ніхто не вірив, що вдасться спустити на воду трищогловий 50-метровий корабель «Сіракузи», спорудженням якого керував Архімед. У той час таких велетнів ніхто не будував.

Засумнівався і цар Гієрон, прийшов до Архімеда і став говорити. У твоєму умінні обчислювати ніхто не сумнівається. Але тут ти прямо суперечить великому Аристотелю. Він стверджує, що ніяка сила не зможе виконати корисну роботу, не досягнувши певної межі. Неможливо одній людині зрушити з місця корабель, який може тягнути лише ціла команда матросів. Аристотель помиляється, - незворушно відповів Архімед. - І завтра ти це побачиш.

А вранці наступного дня Архімед розіграв справжній спектакль. Мешканці Сіракуз спостерігали, як Архімед, не докладаючи зусиль, тягнув за допомогою системи блоків і мотузок гігантський корабель. Коли той захитався на хвилях, Архімед підійшов до Гієрона і сказав:- Дай мені точку опори і я зрушу Землю. Цей вислів Архімеда став крилатим і дійшов до наших часів.

Для спуску на воду величезного корабля Архімед винайшов поліспаст. Найпростіший поліспаст можна побачити в будь-якому сільському колодязі. Це дерев'яний барабан з навернутою на нього мотузкою, тобто одинарний поліспаст. Якщо зробити два барабана, то важке відро води зможе підняти з колодязя навіть дитина. Багато сіракузців не розуміли роду діяльності Архімеда, а тим більше його розрахунків і обчислень, тому його вважали не зовсім адекватним. Одного разу, щоб довести свої здібності, геніальний інженер на очах у здивованої публіки за допомогою своїх пристроїв однією рукою витягнув на берег важку трієру, яка сіла на мілину. У порту свого рідного міста Архімед створив систему блоків і важелів для полегшення розвантаження приходять судів.

Легенда друга: Еврика!Одного разу піднявши ногу в воді, Архімед констатував з подивом, що в воді нога стала легше. «Еврика! Знайшов!»- вигукнув він, виходячи зі своєї ванни. Анекдот цікавий, але, переданий таким чином, він не точний. Знамените «Еврика!» було вимовлено не в зв'язку з відкриттям закону Архімеда, як це часто говорять, але з приводу закону питомої ваги металів - відкриття, яке також належить сіракузький вченому.

Розповідають, що одного разу до Архімеда звернувся той же самий Гієрон, правитель Сіракуз. Він наказав перевірити, чи відповідає вага золотої корони вазі відпущеного на неї золота. Для цього Архімед зробив два злитки один з золота, інший зі срібла, кожний такої ж ваги, що і корона. Він міркував: знаючи вагу зливка чистого золота і його об’єм можна за допомогою рівняння порівняти його з вагою і об’ємом корони. Однак тут він зіткнувся з труднощами. Якщо обсяг злитка можна легко визначити, вимірявши його межі, то, як визначити обсяг корони, яка має складну форму? Рішення прийшло під час прийняття ванни, коли Архімед звернув увагу на воду, витіснену при зануренні його тіла. Свою знамениту «еврику» він вигукнув, коли зрозумів, що об’єм корони буде дорівнювати об’єму витісненої їй води. Опустивши в посудину корону, Архімед встановив, що її об'єм перевищує обсяг злитка. Так і було доведено недобросовісність майстра.

Знаменитий свій закон Архімед виклав у спеціальному творі «Про плаваючі тіла». Сам закон Архімед формулює так: «тіло, більш легке, ніж рідина, опущене в цю рідину, занурюється настільки, щоб об'єм рідини, який відповідає об'єму зануреної частини тіла, мав би вагу, рівну вазі всього тіла». З відкриттям цього закону стало можливим визначати підйомну здатність споруджуваного судна. Для цього треба тільки обчислити об'єм води, яка витісняється ним при зануренні до певної глибини. Віднявши з ваги витиснутої води вагу самого судна, одержують вагу вантажу, що може бути прийнятий судном.

Легенда третя: Кожній кухні і майстерні – Архімедів гвинт!Архімед винайшов черв'ячний насос-шнек, яким можна було качати воду в оселі та на поля. У сучасному Єгипті досі використовують таку систему зрошування. Однак цей винахід знайшов широке застосування в практиці, варто тільки озирнутися навколо: пропелери літаків, гребні гвинти кораблів, черв’ячна передача, гвинт в м’ясорубці, болт з гайкою, шуруп, свердла та багато іншого.

Легенда четверта: Відкривач вищої математики. Нехай дана деяка крива лінія. Як визначити дотичну у будь-якій її точці? Або якщо перекласти цю проблему на мову фізики, нехай нам відомий шлях деякого тіла в кожний момент часу. Як визначити швидкість його у будь-якій точці? У школі вчать, як проводити дотичну до кола. Давні греки вміли, крім того, знаходити дотичні до еліпса, гіперболу та параболу. Перший загальний метод вирішення цього завдання було знайдено Архімедом. Цей метод згодом ліг в основу диференціального обчислення, а отже і вищої математики. У математиці, фізиці та астрономії дуже важливо вміти знаходити найбільші та найменші значення змінних величин — їх екстремуми. Наприклад, як серед циліндрів, вписаних у кулю, знайти циліндр, що має найбільший об'єм? Всі такі завдання в даний час можуть бути вирішені диференціальним обчисленням. Архімед першим побачив зв'язок цих завдань з проблемами визначення дотичних і показав, як можна вирішувати завдання на екстремуми.

У своєму творі «Псамміт», давньогрецький вчений описував геліоцентричну систему світу. Він висував теорії щодо вимірювання відстані до інших планет за багато століть до Коперника, Галілея і Джордано Бруно. Результатом його власних спостережень за небом стало припущення, що усі планети обертаються навколо сонця. Тоді, як в ті часи вважалося, що і сонце і місяць обертаються навколо землі.

Архімед побудував планетарій, де можна було спостерігати рух Сонця і планет згідно геліоцентричної моделі Аристарха Самоського. Причому планети в його планетарії не просто рухалися в довільному порядку, модель Архімеда дозволяла розраховувати фази Місяця і передбачати дати затемнень. Принаймні так запевняли очевидці. Після того, як римляни таки взяли Сіракузи, планетарій серед трофеїв відвезли до римського храму Доблесті.

Легенда шоста: Вірний служитель цариці наук!Найбільше Архімед любив математику. Він написав твори по багатьох областях, кажучи сучасною мовою, математичного аналізу і передбачив методи диференціального числення, створеного Ньютоном і Лейбніцем в 17-му столітті. Він винайшов спосіб вирішення кубічних рівнянь. Вимірюючи площу кола, він вперше в світі застосував методи інтегрування. Але сам Архімед вважав своїм головним математичним досягненням - розрахунок співвідношення обсягів циліндра і вписаної в нього кулі.

Рішення цього завдання вилилося в цілий трактат «Про кулю і циліндр», який містив ще купу важливої геометричної інформації, отриманої Архімедом як проміжні результати. Архімед настільки пишався цією роботою, що просив вибити на своїй могилі зображення циліндра з вписаною в нього кулею. Комусь може здатися, що це не така складна задача. Але на той час не було алгебри, греки не знали десяткових дробів, не оперували поняттям нуля, ірраціональних чисел та багатьма іншими звичними нам елементами математики.

Через багато років, відвідавши Сіракузи, римський вчений Ціцерон стверджував, що знайшов цей надгробок з вибитим кубом, в який були вписані циліндр і куля. І не просто знайшов, а розпорядився привести зарослу могилу в порядок і доглядати її. На жаль, потім все знову прийшло в запустіння, і могила була втрачена і встановлений археологами лише в 2009 році.

Легенда сьома: Один за всі Сіракузи!Під час Пунічних воєн римляни після довгої облоги взяли Сіракузи штурмом. Захищала Сіракузи армія карфагенян, проти яких, власне кажучи, і воювали римляни, яка розтанула від хвороб. Більше року місто захищав фактично лише 75-річний старий чоловік, великий учений та інженер Архімед та його добровільні помічники-підручні. Місто протрималося такий довгий термін саме завдяки винаходам Архімеда.

Архімед сконструював кілька бойових механізмів, що дозволили городянам відбивати атаки переважаючих сил римлян протягом майже трьох років. Римляни були шоковані, побачивши машини Архімеда в дії. Римський історик Плутарх пише, що іноді справа доходила до абсурду: побачивши на стіні Сіракуз якусь мотузку або колоду, непереможні римські легіонери в паніці рятувалися втечею, думаючи, що зараз проти них буде застосовано черговий пекельний механізм.

Перший винахід: Архімедів кіготь. Старовинна зброя, яку вигадав Архімед для захисту морської частини міських мурів Сиракуз проти морського десанту. Хоча точно невідомо, як він насправді виглядав, за оцінками старовинних істориків воно схоже на різновид крана, обладнаного абордажним гаком, що міг частково підіймати ворожі кораблі над водою, а потім або перекидав їх, або раптово кидав назад. Римська республіка атакувала Сиракузи флотом зі щонайменше 120 суден під командування Марка Клавдія Марцелія. Коли римський флот наблизився до міських стін під прикриттям темряви, оборона міста використала ці машини, які потопили багато римських кораблів, і атака захлинулась.

Другий винахід: катапульта Катапульта являла собою систему метання важкого каміння або предметів у ворожі кораблі для їх знищення. Така машина зазвичай мала ковша, в якому зберігався снаряд, і камінь чи глек із запальною сумішшю запускалася з катапульти вручну. За легендою, коли в обложеному місті для катапульт не вистачило мотузок, Архімед звернувся до жінок Сіракуз і попросив їх пожертвувати їхні пишні коси для катапульт. Саме тоді і стали вперше модними жіночі зачіски з короткого волосся.

Третій винахід: амбразура. Найважливіший військовий винахід Архімеда відноситься до галузі фортифікації. До оборони Сіракуз фортечні стіни були суцільними і захисники міста розміщувалися тільки зверху. З висоти вони закидали супротивника камінням, лили розпечену смолу та стріляли з луків. Точність такого впливу була відносно невисока через відстань. За порадою Архімеда у міських стінах на висоті людського зросту були пробиті невеликі отвори (зараз їх назвали бійницями). До цих отворів, шириною в 4 пальці, були приставлені воїни, які вражали римлян стрілецькою зброєю, причому точність дії була для свого часу винятково високою. Ефективність впливу пояснюється просто - адже стріляли у нападників практично впритул.

Четвертий винахід: промінь смертіДо недавнього часу вважали легендою перекази кількох древніх авторів про те, що за допомогою системи дзеркал Архімед на відстані польоту стріли спалював римські кораблі. Лише останнім часом вчені довели, що «вогонь Архімеда» не легенда, а вірогідний факт. У 1973 році грецький інженер Іоанніс Саккас повторив цей подвиг Архімеда. Справді, римський флот був спалений за допомогою дзеркал і відполірованих до блиску щитів грецьких воїнів. Архімед вишикував певним чином воїнів на стінах, вони направили свої увігнуті поліровані щити на римський флот, що входить в акваторію. І сонячне світло, відбите від отриманої системи дзеркал, знищило римські кораблі.

Остання легенда: Смерть Архімеда. Біографія Архімеда-фізика, інженера і математика закінчилася після захоплення Сіракуз римлянами в 212 році до н. е. внаслідок зради купця Мерика. Римський воїн увірвався в будинок Архімеда, щоб перепровадити до консула, а коли вчений відмовився перервати роботу і слідувати за ним, убив його мечем. Останніми словами вченого були: «Не займай моїх креслень!»Отримавши звістку про смерть Архімеда, консул був засмучений: чутки про талант вченого і його досягнення доходили до вух римлян, так що новий правитель сподівався залучити Архімеда на свій бік. Тіло загиблого дослідника поховали з найбільшими почестями. Та це не врятувало Марцелія. Його римський Сенат позбавив тріумфу переможця в покарання за смерть Архімеда.

Дякую за увагу!Світлана ІЛЬЧЕНКО