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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
Lei de Arquimedes. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Arquimedes (287 aC - 212 aC) nasceu na cidade grega de Siracusa, onde viveu quase toda a sua vida. Seu pai era Fídias, o astrônomo da corte do governante da cidade de Hieron. Arquimedes, como muitos outros cientistas gregos antigos, estudou em Alexandria, onde os governantes do Egito, os Ptolomeus, reuniram os melhores cientistas e pensadores gregos, e também fundaram a famosa e maior biblioteca do mundo. Depois de estudar em Alexandria, Arquimedes voltou a Siracusa e herdou a posição de seu pai. Em termos teóricos, o trabalho deste grande cientista foi brilhante. As principais obras de Arquimedes diziam respeito a várias aplicações práticas da matemática (geometria), física, hidrostática e mecânica. Em sua obra "Parábola de Quadratura", Arquimedes comprovou o método de cálculo da área de um segmento parabólico, e o fez dois mil anos antes da descoberta do cálculo integral. Na obra "Sobre a medição de um círculo", Arquimedes primeiro calculou o número "pi" - a razão entre a circunferência e o diâmetro - e provou que é o mesmo para qualquer círculo. Ainda usamos o sistema de nomeação de números inteiros inventado por Arquimedes. A crítica de Cícero, o grande orador da antiguidade, que viu a "esfera arquimediana" - um modelo que mostra o movimento dos corpos celestes ao redor da Terra, é curiosa: "Este siciliano possuía um gênio que, ao que parece, a natureza humana não pode alcançar ." Arquimedes testa e cria a teoria de cinco mecanismos conhecidos em sua época e chamados de "mecanismos simples". São uma alavanca (“Dê-me um ponto de apoio”, disse Arquimedes, “e eu moverei a Terra”), uma cunha, um bloco, um parafuso sem fim e um guincho. Mas Arquimedes também sabia que os objetos têm mais do que apenas forma e dimensão: eles se movem, ou podem se mover, ou permanecer estacionários sob a ação de certas forças que movem os objetos para frente ou os equilibram. O grande Siracusa estudou essas forças e inventou um novo ramo da matemática em que os corpos materiais, reduzidos à sua forma geométrica, retêm ao mesmo tempo sua gravidade. Essa geometria de peso é mecânica racional, estática e também hidrostática. Arquimedes desenvolve a doutrina da hidrostática em sua obra On Floating Bodies. “Suponha”, diz o cientista, “que um líquido seja de tal natureza que, de suas partículas localizadas no mesmo nível e adjacentes umas às outras, as menos comprimidas sejam empurradas para fora mais comprimidas, e que cada uma de suas partículas seja comprimida por um líquido localizado acima dele ao longo de uma linha de prumo, se apenas o líquido não estiver contido em nenhum recipiente e não for espremido por outra coisa. Baseando-se nessa posição, Arquimedes prova matematicamente que as seguintes "consequências" são totalmente explicadas usando a hipótese acima: "1) Corpos de igual peso com um líquido, sendo abaixados nesse líquido, são imersos de modo que nenhuma parte deles se projeta acima da superfície do líquido e não desce. 2) Um corpo mais leve que um líquido, sendo mergulhado nesse líquido, não afunda inteiramente, mas uma parte dele permanece acima da superfície do líquido. 3) Um corpo mais leve que um líquido, sendo mergulhado nesse líquido, é imerso de modo que o volume de líquido correspondente ao imerso (parte do corpo) tenha um peso igual ao peso do corpo inteiro. 4) Corpos mais leves que um líquido, que são abaixados à força nesse líquido, serão empurrados para cima com uma força igual ao peso pelo qual o líquido, que tem o mesmo volume que o corpo, será mais pesado que este corpo. 5) Corpos mais pesados que o líquido, imersos neste líquido, afundarão até chegar ao fundo, e no líquido ficarão mais leves pelo peso do líquido em um volume igual ao volume do corpo imerso. O parágrafo 5 contém, de fato, a conhecida lei de Arquimedes, cuja descoberta lhe permitiu, segundo a lenda, verificar a composição da coroa do rei de Siracusa Hieron. A famosa história sobre a primeira aplicação prática da Lei de Arquimedes é dada pelo antigo autor romano Vitruvius em sua obra "On Architecture": "... Com base em sua descoberta, diz-se que ele fez dois lingotes, cada um do mesmo peso que a coroa, um de ouro e outro de prata. Feito isso, ele encheu o vaso com água até a borda. e baixou um lingote de prata, e isto é quanto do lingote foi imerso no vaso, a quantidade correspondente de água fluiu. Tirando o lingote, ele derramou no vaso tal quantidade de água, em que quantidade menos ali, medindo a água derramada com um sextarium, de modo que, como antes, o vaso estava cheio de água até a borda, então daqui ele descobriu que peso de prata corresponde a qual quantidade específica de água. Tendo feito tal exame, ele então, da mesma maneira, baixou o lingote de ouro em um recipiente cheio. Então, tirando-o e somando a quantidade de água que havia derramado na mesma medida, ele descobriu, com base em um número menor de sextarii de água, quanto menos volume ocupa um lingote de ouro em comparação com um lingote de prata. do mesmo peso. Depois disso, enchendo o vaso e baixando a coroa na mesma água, ele descobriu que quando a coroa estava imersa, saía mais água do que quando uma massa de ouro do mesmo peso era imersa; e assim, com base na conclusão de que uma coroa deslocava mais água do que uma barra de ouro, ele descobriu a mistura de prata no ouro e descobriu o roubo óbvio do fornecedor. "Nesta história", observa Ya.G. Dorfman, "apenas a conclusão de Arquimedes de que a coroa consiste em uma liga e não em ouro puro é convincente. Mas não se segue de lugar algum que o segundo componente fosse necessariamente prata. Em Em qualquer caso, segue-se Deve-se notar que esta descoberta notável de Arquimedes marca a primeira aplicação do método de medição física para o controle e análise da composição química sem violar a integridade do produto. uma época em que não havia outros métodos desse tipo de atenção geral e tornou-se objeto de mais pesquisas e uso prático ao longo de muitos séculos subsequentes. Aparentemente, o próprio Arquimedes não se limitou ao experimento semiqualitativo descrito, mas passou para uma medição quantitativa mais precisa. Al-Khazini, autor da obra árabe do século XII "O Livro da Balança da Sabedoria", citando "palavra por palavra" um tratado do grego Menelau, que viveu na época do imperador romano Domiciano (81- 96 aC), não chegou até nós, relata, que Arquimedes "inventou um dispositivo mecânico que, em virtude de sua construção delicada, lhe permitia determinar quanto ouro e quanto prata havia em uma coroa sem perturbar sua forma. " Al-Khazini também dá um diagrama da estrutura da "balança de Arquimedes" com uma carga móvel. Comparando os pesos dos lingotes mencionados na água neste dispositivo, Arquimedes pôde determinar a razão numérica da gravidade específica do ouro e da prata com a ajuda de um peso móvel, e comparando os pesos da coroa e de um desses lingotes no da mesma forma, ele poderia estabelecer a quantidade relativa de ouro e prata na coroa (se apenas esses dois metais fossem incluídos na composição da coroa)". Sinésio de Cirene no século IV, aluno do famoso cientista alexandrino Hipátia, baseado nos princípios de Arquimedes, inventou o "hidroscópio" - um hidrômetro para determinar a gravidade específica dos líquidos. O dispositivo, feito de bronze, tinha entalhes. Aparentemente, este dispositivo foi usado para compilar tabelas de gravidade específica de vários líquidos. Infelizmente, essas tabelas não chegaram até nós. Autor: Samin D. K.
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