아르키메데스의 법칙. 과학적 발견의 역사와 본질

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아르키메데스의 법칙. 과학적 발견의 역사와 본질

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아르키메데스 (287 BC - 212 BC) 그는 거의 평생을 살았던 그리스 도시 시라쿠사에서 태어났습니다. 그의 아버지는 Hieron의 통치자의 법원 천문학자 인 Phidias였습니다. 다른 많은 고대 그리스 과학자들과 마찬가지로 아르키메데스는 이집트의 통치자인 프톨레마이오스가 최고의 그리스 과학자와 사상가를 모은 알렉산드리아에서 공부했으며 세계에서 가장 유명하고 가장 큰 도서관을 설립하기도 했습니다.

알렉산드리아에서 공부한 후 아르키메데스는 다시 시라쿠사로 돌아와 아버지의 지위를 이어받았습니다.

이론적으로 이 위대한 과학자의 연구는 훌륭했습니다. 아르키메데스의 주요 작업은 수학(기하학), 물리학, 정역학 및 역학의 다양한 실제 응용에 관한 것입니다. 그의 작품 "직교의 포물선"에서 아르키메데스는 포물선 세그먼트의 면적을 계산하는 방법을 입증했으며 적분학이 발견되기 XNUMX천년 전에 이 작업을 수행했습니다. "원의 측정에 관하여"라는 작품에서 아르키메데스는 먼저 원의 둘레와 지름의 비율인 "pi"라는 숫자를 계산하고 그것이 모든 원에 대해 동일하다는 것을 증명했습니다. 우리는 여전히 아르키메데스가 발명한 정수 이름 지정 시스템을 사용합니다.

지구 주위의 천체 운동을 보여주는 모델인 "아르키메데스 구체"를 본 고대의 위대한 연설가인 키케로의 리뷰는 궁금합니다. ."

아르키메데스는 당대에 알려진 "단순 메커니즘"이라고 불리는 다섯 가지 메커니즘에 대한 이론을 테스트하고 생성합니다. 이것들은 지렛대("나에게 지지점을 줘"라고 아르키메데스가 말했습니다. "그리고 지구를 움직일 것입니다"), 쐐기, 블록, 무한 나사 및 윈치입니다.

그러나 아르키메데스는 또한 물체가 모양과 치수 그 이상을 가지고 있다는 것을 알고 있었습니다. 물체를 앞으로 움직이거나 균형을 맞추는 특정 힘의 작용에 따라 물체가 움직이거나 움직일 수 있거나 정지 상태를 유지한다는 것입니다. 위대한 시라쿠사인은 이러한 힘을 연구하고 기하학적 형태로 축소된 물질체가 동시에 중력을 유지하는 새로운 수학 분야를 발명했습니다. 이 무게 기하학은 합리적인 역학, 정역학 및 정수압입니다.

아르키메데스는 그의 저서 On Floating Bodies에서 정수역학의 교리를 발전시켰습니다. 과학자는 "액체가 같은 수준에 있고 서로 인접해 있는 입자들로부터 압축이 덜 된 쪽이 더 압축되어 밖으로 밀려나오고 각 입자가 액체만 용기에 들어 있지 않고 다른 것에 의해 압착되지 않는 경우 수직선을 따라 그 위에 위치하는 액체. 이 입장에 의존하여 아르키메데스는 다음 "결과"가 위의 가설을 사용하여 완전히 설명되었음을 수학적으로 증명합니다.

"1) 액체와 같은 무게의 물체를 이 액체에 담그면 그 중 어떤 부분도 액체의 표면 위로 돌출되지 않고 아래로 내려가지 않습니다.

2) 액체보다 가벼운 물체는 이 액체 속으로 내려가 완전히 가라앉지 않고 그 일부가 액체의 표면 위에 남아 있습니다.

3) 액체보다 가벼운 물체를 이 액체 속으로 내려서 잠긴 부분(몸의 일부)에 해당하는 액체의 부피가 몸 전체의 무게와 같도록 잠긴다.

4) 이 액체 속으로 강제로 내려진 액체보다 가벼운 몸체는 몸체와 같은 부피를 가진 액체가 이 몸체보다 무거워질 만큼의 무게만큼의 힘으로 밀어 올려질 것입니다.

5) 이 액체에 잠긴 액체보다 무거운 물체는 맨 아래에 도달할 때까지 가라앉고 액체는 잠긴 물체의 부피와 같은 부피의 액체 무게만큼 가벼워집니다.

단락 5에는 실제로 아르키메데스의 잘 알려진 법칙이 포함되어 있으며, 이 법칙을 통해 전설에 따르면 시라쿠사 왕 히에론의 왕관 구성을 확인할 수 있었습니다. 아르키메데스 법칙의 첫 번째 실제 적용에 대한 유명한 이야기는 고대 로마 작가 비트루비우스(Vitruvius)가 그의 작품 "건축에 대해"에서 제공합니다.

"...그가 발견한 바에 따르면, 그는 두 개의 주괴를 만들었다고 합니다. 하나는 금으로, 다른 하나는 은으로, 왕관과 같은 무게를 가진 두 개의 주괴를 만들었습니다. 이렇게 하고 그는 그릇에 물을 가득 채웠습니다. 은 주괴를 내리니 이는 주괴를 그릇에 담그니 그 만큼의 물이 흘러나왔으니 주괴를 취하여 그 그릇에 그 물을 얼마만큼 부었느냐 거기보다 적은 양으로 부어 물을 측정하여 이전과 마찬가지로 그릇에 물을 가득 채웠으므로 여기에서 은의 무게가 물의 특정 양에 해당하는 것을 발견했습니다.

그런 검사를 한 다음 그는 같은 방법으로 금괴를 가득 찬 그릇에 담았습니다. 그런 다음 그것을 꺼내서 같은 양으로 엎질러진 물의 양을 더하면 더 적은 수의 물을 기준으로 하여 은 주괴에 비해 금 주괴가 차지하는 부피가 얼마나 적은지를 발견했습니다. 같은 무게의. 그 후, 그릇에 물을 채우고 용두를 같은 물에 담그면 같은 무게의 금괴를 담그었을 때보다 더 많은 물이 흘러나오는 것을 발견했습니다. 따라서 금괴보다 왕관에 의해 더 많은 물이 대체되었다는 결론에 기초하여 그는 금에 은이 혼합되어 있음을 발견하고 공급자의 명백한 절도를 발견했습니다.

Ya.G. Dorfman은 "이 이야기에서 크라운이 순금이 아니라 합금으로 구성되어 있다는 아르키메데스의 결론만이 설득력이 있습니다. 그러나 은이 반드시 두 번째 구성 요소라는 결론은 나오지 않습니다. 어쨌든, 아르키메데스의 이 뛰어난 발견은 제품의 무결성을 침해하지 않으면서 화학적 조성의 제어 및 분석에 물리적 측정 방법을 최초로 적용한 것이라는 점에 주목해야 합니다. 이러한 종류의 일반적인 관심을 받는 다른 방법이 없었고 이후 여러 세기에 걸쳐 추가 연구 및 실제 사용의 대상이 된 시대.

분명히 아르키메데스 자신은 설명 된 반 정성적 실험에 자신을 제한하지 않고 더 정확한 정량적 측정으로 옮겼습니다. 81세기 아랍 작품 "지혜의 저울"의 저자인 알 카지니는 로마 황제 도미티아누스(96-XNUMX) 시대에 살았던 그리스 메넬라오스의 논문을 "말 그대로" 인용했습니다. BC), 보고에 따르면 아르키메데스는 "그 섬세한 구조 덕분에 왕관의 모양을 방해하지 않고 왕관에 포함된 금과 은의 양을 결정할 수 있는 기계적 장치를 발명했다"고 보고합니다. Al-Khazini는 또한 움직일 수있는 하중이있는 "Archimedes balance"구조의 다이어그램을 제공합니다.

이 장치에서 언급된 물에 있는 주괴의 무게를 비교하여 아르키메데스는 움직일 수 있는 추의 도움을 받아 금과 은의 비중 수치 비율을 결정할 수 있었고 크라운과 이 주괴 중 하나의 무게를 비교함으로써 결정할 수 있었습니다. 같은 방식으로 그는 왕관에 있는 금과 은의 상대적인 양을 설정할 수 있었습니다(왕관의 구성이 이 두 금속만 포함된 경우)."

아르키메데스의 원리에 기초한 유명한 알렉산드리아 과학자 Hypatia의 학생 인 XNUMX 세기 Cyrene의 Synesius는 액체의 비중을 결정하는 비중계 인 "hydroscope"를 발명했습니다. 청동으로 만든 장치에는 노치가 있습니다. 분명히이 장치는 다양한 액체의 비중 표를 작성하는 데 사용되었습니다. 불행히도 그러한 테이블은 우리에게 내려온 적이 없습니다.

저자: Samin D.K.

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이전에는 뇌로의 혈액 공급이 신체에 의해 조절되며 신체 활동으로 인한 혈압 변화에 의존하지 않는다고 가정했습니다. NMHU 연구팀은 달리기에 노출되면 상당한 역행(역)파가 발생하여 뇌로의 혈액 순환이 개선된다는 사실을 발견했습니다.

연구진은 초음파를 사용하여 12명의 피험자의 상태를 모니터링했습니다. 자원 봉사자들은 엄격한 수직 위치에서 초당 약 XNUMX 미터의 일정한 속도로 움직였습니다.

연구 공동 저자인 어니스트 그린(Ernest Greene)은 "뇌 혈류에 대한 이러한 명백한 수압 효과를 마침내 측정하는 데 그렇게 오랜 시간이 걸렸다는 것은 놀라운 일입니다."라고 말했습니다.

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