Таллиннский Линнамяэский Русский Лицей

1
Таллиннский Линнамяэский Русский Лицей
8Б класс
Никита Пыж, Илья Анциферов
Архимед и его изобретения
Реферативно-исследовательская работа
Руководитель:
Чумак Е.С.Таллинн 2012
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................... 4
1.
БИОГРАФИЯ ЖИЗНИ АРХИМЕДА ........................................................................ 7
2.
ИЗОБРЕТЕНИЯ АРХИМЕДА.................................................................................... 8
3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................... 11
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................................. 12
3
ВВЕДЕНИЕ
Имя Архимеда хоршо известно каждому образованному человеку. Слышащий это
имя сейчас же вспоминает гордую фразу Архимеда, произнесенную в связи с
установлением теории рычага: "Дайте мне точку опоры, и я подыму весь мир",
анекдотический
эпизод,
связанный
с
открытием
известного
закона
гидростатического давления, когда он выбежал из ванны голый на улицу с криком
"эврика". Вспоминается, как он сумел установить обман ювелира, скрывшего часть
золота , предназначенного для венца царя Гиерона, определил отношение длины
окружности к диаметру - знаменитое число "Пи"=22:7, и, наконец, как он с успехом
защищал от римлян и свой родной город и свои геометрические чертежи и сказал
готовящемуся убить его римскому солдату: "Не трогай моих чертежей" Мы выбрали
тему «Архимед и его изобретения» потому, что нам она показалась интересной, а так
же нам захотелось по больше узнать о самом Архимеде. Любые рассказы о великих
людях обычно начинаются с их биографии. Увы, в случае с Архимедом нам
придется довольствоваться лишь набором неподтвержденных фактов. Настала пора
отдать дань уважения еще одному, пожалуй, самому первому техническому гению
человечества.
Цели нашей работы :
1. Повысить навык работы в группе
2. Узнать больше о самом Архимеде и его изобретениях, и как его изобретения
(Архимеда) используются в современной жизни
3. Научиться находить нужную информацию из большого количества источников
4. Научиться работать с разнообразными программными обеспечениями
5. Научиться решать более сложные проблемы возникающие во время работы
4
1 БИОГРАФИЯ ЖИЗНИ АРХИМЕДА
Архимед родился предположительно в 287 году до н.э. в Сиракузах на острове
Сицилия. В сочинениях византийского писателя 12-го века н.э. Цеци говориться, что
в момент смерти Архимеду было 75 лет С большой долей уверенности можно
утверждать, что Архимед родился в богатой семье и получил наилучшее в условиях
Сиракуз образование. Отец Архимеда - астроном и математик Фидий, дал сыну
хорошее образование. Находясь в Александрии, Архимед познакомился со
знаменитым астрономом Кононом, астрономом и математиком Эратосфеном, с
которыми он поддерживал в дальнейшем научную переписку. Здесь он усиленно
работал в богатейшей библиотеке, изучал труды Демокрита, Евдокса и других
ученых.
В Александрии он активно общался с математиками александрийской школы,
например, с Эратосфеном, и это наталкивает на мысль о том, что в качестве
"учебников" Архимед использовал труды александрийского Евклида. тематика его
дальнейших исследований совпадала с "евклидовой наукой" и значительно
развивала его.
Выучившись в Александрии, Архимед вернулся домой и устроился "на работу" при
дворе своего дальнего родственника - сиракузского тирана Гиерона II-го.
Существует множество легенд о том, как Архимед выполнял самые хитроумные
задачи Гиерона II.
Находясь «под крылом» просвещенного монарха в течение большей части своей
жизни, изобретатель мог спокойно работать — и работал, да так плодотворно, что в
наши дни слово «Архимед» неизвестно лишь тем, кто живет в лесу, молится колесу
и падает в обморок при виде самолета. До нашего времени дошли лишь некоторые
трактаты Архимеда. Большинство из них погибло в двух пожарах Александрийской
библиотеки — сохранились лишь некоторые переводы на арабский и латынь. К
примеру, в работе «О равновесии плоскостей» автор исследовал центры тяжести
различных фигур. Существует легенда, согласно которой Гиерон попросил
Архимеда наглядно проиллюстрировать «эффект» рычага, известный по его
знаменитой фразе «Дайте мне точку опоры и я переверну весь мир!» Плутарх
цитирует ее иначе: "Если бы имелась иная Земля, я бы стал на нее и сдвинул эту".
5
Кроме математики и механики, Архимед занимался оптикой и астрономией.
Сохранилась легенда о том, что Архимед использовал в борьбе с римским флотом
вогнутые зеркала, поджигая корабли противника сфокусированными солнечными
лучами. Имеются сведения о том, что Архимедом было написано недошедшее до нас
сочинение по оптике "Катоптрика". Из дошедших до нас отрывков, цитируемых
авторами, видно, что Архимед хорошо знал «зажигательные» свойства вогнутых
зеркал, проводил опыты по преломлению света, знал свойства изображений в
плоских, выпуклых и вогнутых зеркалах. До нас дошло несколько описаний штурма
Сиракуз, во время которого Архимед, по легенде, сжег корабли римлян. В 212 году
до нашей эры, в ходе Второй Пунической войны, римляне осадили греческий город
Сиракузы. Вражеские корабли находились от берега на расстоянии 300 локтей
(примерно 150 метров), а потому сконструированные Архимедом катапульты,
стрелявшие каменными ядрами и зажигательными снарядами, не могли причинить
им
вреда.
Тогда Архимед приказал солдатам отполировать до блеска щиты и взять зеркала, а
затем сфокусировать солнечные лучи на римских кораблях. Воины сделали так, как
велел ученый, и деревянные триремы – так назывались военные корабли римлян –
тут
же
вспыхнули
ярким
пламенем.
По другой версии, Архимеду помогли женщины Сиракуз. Они по его призыву
поднялись на крепостную стену с отполированной до блеска медной посудой,
направив солнечные лучи на римские корабли.
Согласно третьей теории ученый построил большую машину, включавшую в себя
целую систему зеркал. В центре находилось большое шестиугольное зеркало,
видимо, состоящее из множества секций. Рядом с ним крепились четырехугольные.
Система регулировалась с помощью цепных механизмов. Поворотом рычагов
аппарат фокусировал солнечное излучение на разные расстояния. С помощью этого
механизма было подожжено несколько кораблей. Затем огонь стал перекидываться
на другие суда. Римлянам пришлось отступить.
К сожалению, в исторических хрониках того времени нет ни слова о применении
огня в этой битве. И только спустя 400 лет после сражения писатели и ученые тех
6
времен в своих сочинениях то и дело вскользь о ней упоминают как об известном
всем факте. Тогда же появляются первые попытки проверить, как именно все
происходило. Архимед погиб
во время Осады Сиракуз, во время Второй
Пунической , или Ганнибаловой, войны а точнее случайно, от рук Марцелла. Осада
Сиракуз произошла в 212 году до н.э., что дает нам первую точно установленную
дату биографии Архимеда, а именно, дату его смерти. Обстоятельтва Второй
Пунической войны хорошо известны каждому школьнику; он знает, как один из
величайших полководцев мира Ганнибал совершил большой и трудный переход из
Испании через Альпы в Италию, как он последовательно в битвах при Требии, при
Тразименском озере и при Каннах сумел разбить и даже уничтожить одну за другой
три римские армии. Эта великая война захватила большую часть народов Западного
Средиземноморья: в ней, кроме непосредственно заинтересованных карфагенян и
римлян, учавствовали и испанцы, и галлы, и македоняне, и греки, в числе последних
родина Архимеда - сицилийский город Сиракузы
7
2 ИЗОБРЕТЕНИЯ АРХИМЕДА
Так как первые работы Архимеда были посвящены механике, то естественно будет
начать наш разговор с рассмотрения того, каким образом возникли и как сложились
основные представления греческой механики. Само слово "механика" произошло от
греческого merhane- механэ, что первоначально обозначало подъемную машину ,
употреблявшуюся в греческих театрах для подъема и опускания на сцену греческих
богов, которые должны были разрешить запутанный ход представлявшейся драмы;
отсюда произошла часто употребляющаяся поговорка: deus ex machina- бог из
машины. Позднее слово mechane стало употребляться для обозначения военных
машин, а затем и для машин вообще.
Как говорит историк Диодор Сицилийский, Архимед изобретает кохлею, или
Архимедов винт, служащий для поднятия воды. Винт Архимеда (Рис. 1) изобретение, с помощью которого в далеком прошлом качали или даже полностью
осушали реки.
Рис. 1 Винт Архимеда
Катапульта Архимеда, или баллиста (Рис. 2, Рис. 3) - изобретение Архимеда, которое
появилось предположительно около 399г до н.э. Катапульту использовали в качестве
оружия в разных войнах; античная двухплечевая машина торсионного действия для
метания камней. Позднее в первых веках нашей эры под баллистами стали
подразумевать стреломёты.
8
и
Архимед так же доказал, что можно вытаскивать тяжелые грузы с меньшими
силами, чем обычно; изобретатель приказал вытащить на берег тяжелое судно и
наполнить его грузом. Встав около полиспаста (катушечного бока), Архимед стал
тянуть привязанный к кораблю канат без всяких существенных усилий.
Рис.4. Лапа Архимеда
Лапа Архимеда (Рис. 4) - прообраз современного крана. Внешне она была похожа на
рычаг, выступающий за городскую стену и оснащенный противовесом. Полибий во
«Всемирной истории» писал, что если римский корабль пытался пристать к берегу
около Сиракуз, этот «манипулятор» под управлением специально обученного
машиниста захватывал его нос и переворачивал (вес римских трирем превышал 200
тонн, а у пентер мог достигать и всех 500), затапливая атакующих.
9
Рис.5. Планетарий
Цицерон писал, что после того, как Сиракузы были разграблены, Марцелл вывез
оттуда два прибора — «сферы», создание которых приписывается Архимеду.
Первый был неким подобием планетария, а второй моделировал движение светил по
небу, что предполагало наличие в нем сложного шестереночного механизма.
Римляне были шокированы, увидев машины Архимеда в действии. Плутарх пишет,
что иногда дело доходило до абсурда: увидев на стене Сиракуз какую-нибудь
веревку или бревно, непобедимые римские легионеры в панике спасались бегством,
думая, что сейчас против них будет применен очередной адский механизм.
До недавнего времени это свидетельство считалось сомнительным, однако в 1900
году около греческого острова Антикитера на глубине 43 метра были найдены
останки корабля, с которого подняли остатки некоего устройства — «продвинутой»
системы бронзовых шестеренок, датируемой 87 годом до нашей эры. Это
доказывает, что Архимед вполне мог создать сложный механизм — своеобразный
«компьютер» античных времен.
Архимеду принадлежит первенство во многих открытиях из области точных наук.
До нас дошло тринадцать трактатов Архимеда. В самом знаменитом из них - "О
шаре и цилиндре" (в двух книгах) Архимед устанавливает, что площадь поверхности
шара в 4 раза больше площади наибольшего его сечения; формулирует соотношение
объемов шара и описанного около него цилиндра как 2:3 - открытие, которым он так
дорожил, что в завещании просил поставить на своей могиле памятник с
изображением цилиндра с вписанным в него шаром и надписью расчета.
10
В физике Архимед ввел понятие центра тяжести, установил научные принципы
статики и гидростатики, дал образцы применения математических методов в
физических исследованиях. Основные положения статики сформулированы в
сочинении "О равновесии плоских фигур". Архимед рассматривает сложение
параллельных сил, определяет понятие центра тяжести для различных фигур, дает
вывод закона рычага.
Используя принцип интегрирования, Архимед открыл число пи. Впоследствии
значение его постоянно уточнялось. В 1882 году немецкий математик Фердинанд
фон Линдеман доказал, что число пи бесконечно. В XX веке с помощью
компьютеров удалось рассчитать примерно миллиард знаков после запятой.
Компьютер позволил обнаружить исчерпывающее решение знаменитой «задачи о
быках». Наименьший ответ на нее был найден в 1880 году и выражался числом,
состоящим из 206 545 цифр. Сто лет спустя, в 1981 году, с помощью компьютера
ученые вычислили более миллиарда знаков запятой. Современные Сиракузы почти
не сохранили следов былого величия. Туристов часто водят на так называемую
«Могилу Архимеда» в некрополе Гроттичелли. На самом деле это римское
захоронение не содержит останков знаменитого ученого.
«Палимпсест Архимеда» — христианская книга, составленная в 12 веке из
«языческих» пергаментов 10 века. Для этого с них смыли прежние письмена, и на
полученном материале написали церковный текст. К счастью, палимпсест (от
греческого palin — снова и psatio — стираю) был сделан некачественно, поэтому на
просвет (а еще лучше — под ультрафиолетом) оказались видны старые буквы. В
1906 году выяснилось, что это три неизвестных ранее труда Архимеда.
Существует легенда о том, как царь Гиерон поручил Архимеду проверить, не
подмешал ли ювелир серебра в его золотую корону. Целостность изделия нарушать
было нельзя. Архимед долго не мог выполнить эту задачу — решение пришло
случайно, когда он лег в ванную и вдруг обратил внимание на эффект вытеснения
жидкости (закричал: «Эврика!» — «Нашел!», и выбежал голым на улицу). Он понял,
что объем тела, погруженного в воду, равен объему вытесненной воды, и это
помогло ему разоблачить обманщика.
11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данный
материал
позволяет
сделать
вывод,
что
Архимед
был
великим
современником своего времени, и до сих пор является важной фигурой в истории
человечества. Открытия Архимеда позволили человечеству шагнуть далеко вперед в
научном прогрессе. К примеру: благодаря закону Архимеда, современные
конструкторы судов могут проектировать огромные судна (например круизные
лайнера и военные корабли). Архимед стал основоположником науки о плавучести
тел -гидростатике. Применяя закон Архимеда к газам, человек в первые стал
задумываться о полетах. Первые дирижабли, воздушные шары, аэростаты появились
благодаря именно Архимеду.
Трудно представить современный мир без кораблей и самолетов, без чего
мобильность человека осталась бы на уровне древнего мира. Выходит, что
современная наша жизнь не была бы настолько технологичной, ведь прорыв в одной
области науки ведет к новым открытиям в другой области естествознания. .
Современная
физика,
математика,
инженерия,
инфотехнология,
астрономия,
медицина и множество других ветвей науки не смогли бы существовать без великих
открытий Архимеда.
Архимед — самый подходящий кандидат для создания образа античного
изобретателя, конструировавшего паровые танки и летательные машины за сотни
лет до рождения. По нынешним меркам труды Архимеда — это уровень средней
школы. Однако не стоит забывать, что они были сделаны свыше 2000 лет назад и
опередили свое время как минимум на 17 веков. Благодаря этому героя нашей статьи
можно с полным правом назвать одним из величайших гениев человечества.
В ходе нашей работы мы научились работать с программными обеспечениями,
искать информацию из большого количества источников и выделять из этой
информации нам нужную. Повысили навык работы в группе, научились решать
более сложные проблемы. Узнали больше об Архимеде и как его изобретения
используются в современной жизни. Мы узнали о знаменитой задаче "О трех быках"
и поняли, что Архимед был основоположником понятий об алгоритмах. По нашему
мнению для нас самым важным изобретением Архимеда показался Винт Архимеда,
ведь на сегодняшней день его прообраз используется во многих случаях. Например
12
без винтов большие лайнеры не смогут плавать, вертолеты не смогут летать, катеры
не смогут развивать такие скорости как в наше современное время.
13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Законы Архимеда, cсылка: http://free-referat.ru/referats/fizika/id3878/
2. Биография Архимеда, ссылка http://sicilia4us.ru/2011/12/arximed-pochetnyjzhitel-sirakuz/
3. Биография Архимеда, ссылка: http://aska-life.com.ua/people/Arkhymed.pht
4. Книга - Классики физики "Архимед", Учпедгиз 1957, проф. И.Н. Веселовский,
государственное учебно-педагогическое издательство министерства
просвещения РСФСР.
5. Биография Архимеда, ссылка: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/60398
6. Легенды Архимеда, ссылка: http://knowlg.com/node/25