Γυμνάσιο και Λυκειακές Τάξεις Βασιλικής 13/12/2018 – Εκδήλωση για το Έτος Μαθηματικών
ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ 3ος αιώνας π.Χ. Ο σπουδαιότερος επιστήμονας όλων των εποχών
Ο Αρχιμήδης (3ος αιώνας π.Χ.) ο σπουδαιότερος επιστήμονας όλων των εποχών εκτός από τις πραγματείες που κληροδότησε στον αρχαίο παγκόσμιο πολιτισμό στα πεδία των Μαθηματικών και της Γεωμετρίας, της Φυσικής και της Αστρονομίας, της Μηχανικής και της Υδραυλικής, της Αρχιτεκτονικής και της Ναυπηγικής, κ.α. επινόησε πλήθος εφευρέσεων, μερικές από τις οποίες εξακολουθούν να είναι σε χρήση. Ο υδραυλικός κοχλίας, ο ρωμαϊκός ζυγός, το περίφημο υδραυλικό ωρολόγιο με κτύπους, το αστρονομικό πλανητάριο, τα πανίσχυρα βαρούλκα, η ναυπήγηση της γιγάντιας «Συρακουσίας» και οι φοβερές πολιορκητικές μηχανές είναι μερικά μόνο από τα απίστευτα επιτεύγματά του.
Εμπρηστικά κάτοπτρα
Εμπρηστικά κάτοπτρα Αναμφίβολα το πιο πολυσυζητημένο επίτευγμα του Αρχιμήδη, αυτό που πέρασε στη χώρα του μύθου είναι η κατασκευή των ηλιακών κατόπτρων, με τα οποία συγκεντρώνοντας και εστιάζοντας τις ηλιακές ακτίνες κατέκαυσε τα πλοία των Ρωμαίων που πολιορκούσαν τις Συρακούσες, εξ' ου και η ονομασία τους «εμπρηστικά κάτοπτρα».. Η εξιστόρηση της υπόθεσης ταυτίζεται και αποτελεί μέρος της επιστήμης που οι αρχαίοι Έλληνες ονόμαζαν «οπτική», συμπλήρωμα της οποίας ήταν η «κατοπτρική».
Εμπρηστικά κάτοπτρα
Το υδραυλικό ρολόι
Το υδραυλικό ρολόι Το πρόβλημα της μέτρησης του χρόνου ήταν μεγάλο στην αρχαιότητα: οι Έλληνες χώριζαν τη διάρκεια της μέρας σε δώδεκα μέρη και έβρισκαν την διάρκεια της ημερήσιας ώρας. Όμως πώς μπορούσε να μετρηθεί η βραδινή ώρα, ειδικά όταν η διάρκεια ημέρας-νύκτας ήταν ανισομερής και ανάλογη της εποχής; Στο μεγάλο αυτό πρόβλημα λύση έδωσε το υδραυλικό ρολόι του Αρχιμήδη που μπορούσε να υπολογίζει τις ώρες (ημερήσιες και βραδινές) με μεγάλη ακρίβεια. Το λάθος που μπορούσε να κάνει ήταν των δυο λεπτών πίσω ή μπρος! Το πολύπλοκο αυτό όργανο-μηχανισμός, ύψους 4 μέτρων, μπορούσε να ειδοποιεί για την αλλαγή της κάθε ώρας, έφερε διάφορες διακοσμήσεις και ως ελατήριο χρησιμοποιούσε το νερό.
Το πλανητάριο
Το πλανητάριο Ο Αρχιμήδης κατασκεύασε και χρησιμοποιούσε κάποιον μηχανισμό με τον οποίο έβρισκε ταυτόχρονα την θέση ήλιου, σελήνης και 6 πλανητών, αλλά οι περιγραφές που σώθηκαν είναι μόνο για την λειτουργία και όχι για την κατασκευή. Παρόμοιας σκοπιμότητας αλλά διαφορετικής τεχνολογίας συσκευές συναντάμε αρκετά αργότερα στην Ευρώπη την εποχή του Κοπέρνικου όταν οι τότε επιστήμονες προσπαθούσαν να φτιάξουν ένα μοντέλο κίνησης των πλανητών του ηλιακού μας συστήματος αμφισβητώντας την κίνηση της γης... Είχαν φτιάξει κάποιες εντυπωσιακά πολύπλοκες κατασκευές που όμως αδυνατούσαν να δώσουν ακρίβεια μέχρι που το ηλιοκεντρικό πλανητικό μας σύστημα ξανάγινε ευρύτερα γνωστό.
Η «σιδηρά χειρ»
Η «σιδηρά χειρ» Εντυπωσιακή αμυντική πολεμική μηχανή που επινόησε ο Αρχιμήδης για την αντιμετώπιση των ρωμαϊκών πλοίων στην πολιορκία των Συρακουσών. Αποτελούνταν από μία μακριά αρθρωτή δοκό που στηριζόταν σε μια περιστρεφόμενη κατακόρυφη δοκό ή πλατφόρμα. Στο ένα άκρο της η δοκός έφερε μία αρπάγη («σιδηρά χειρ») που αιωρείτο μέσω αλυσίδας και στο άλλο άκρο της ένα αντίβαρο. Η μηχανή σε ηρεμία ήταν τοποθετημένη κατά μήκος του τείχους σε οριζόντια θέση (ώστε να μην είναι ορατή από τη θάλασσα ασφαλισμένη μέσω σχοινιού και χειροκίνητου βαρούλκου. Όταν ένα σκάφος πλησίαζε το τείχος οι χειριστές έριχναν την αρπάγη εναντίον του και περιστρέφανε την κατακόρυφη δοκό. Όταν η αρπάγη προσκολλιόταν πάνω στο σκάφος οι χειριστές με το τράβηγμα μιας ειδικής λαβής απελευθέρωναν το σχοινί ανατρέποντας ή ανυψώνοντας το αγκιστρωμένο πλοίο. Όταν σταθεροποιούνταν η δοκός οι χειριστές έκοβαν το σχοινί συγκράτησης της αλυσίδας της αρπάγης ώστε το αιωρούμενο πλοίο τσακιστεί στο νερό ή τα παρακείμενα βράχια.
Η «σιδηρά χειρ»
Ο λιθοβόλος γερανός
Ο λιθοβόλος γερανός Αμυντική πολεμική μηχανή που επινόησε ο Αρχιμήδης για την αντιμετώπιση των ρωμαϊκών πλοίων στην πολιορκία των Συρακουσών. Αποτελούνταν από μία μακριά αρθρωτή δοκό που στηριζόταν σε μια περιστρεφόμενη κατακόρυφη δοκό ή πλατφόρμα. Στο ένα άκρο της η δοκός έφερε ένα αντίβαρο και από άλλο αναρτιόταν μέσω σχοινιού το φορτίο (π.χ. ένας μεγάλος λίθος ή ένα μολύβδινο βάρος). Όταν ένα σκάφος πλησίαζε το τείχος, οι χειριστές ελευθέρωναν ελεγχόμενα το βαρούλκο. Όταν το φορτίο βρισκόταν από πάνω από το πλοίο έκοβαν το σχοινί για να πέσει με σφοδρότητα στο στόχο.
Ο «βαρουλκός»
Ο «βαρουλκός» Μηχανισμός που αποτελούνταν από συμπλεκόμενους ατέρμονες κοχλίες και οδοντωτούς τροχούς εντός κιβωτίου και χρησιμοποιούνταν για την ανύψωση ή έλξη μεγάλων φορτίων με την εφαρμογή ελάχιστης δύναμης. Ο μηχανισμός περιγράφεται αναλυτικά από τον Ήρωνα αλλά εφευρέτης του ήταν ο Αρχιμήδης ο οποίος με έναν παρόμοιο μηχανισμό (περισσότερων οδοντωτών τροχών και ατέρμονων κοχλιών) καθέλκυσε ένα γιγάντιο πλοίο με τη δύναμη του ενός χεριού του, λέγοντας: «Δός μοι που στω και κινώ την γη» εκθειάζοντας τις δυνατότητές του.
Ο υδραυλικός ατέρμονας κοχλίας του Αρχιμήδη Πρόκειται για ένα μηχανισμό που ήταν κατάλληλος για την άντληση ύδατος μεγάλης παροχής αλλά μικρής υψομετρικής διαφοράς που χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα για τη μεταφορά ρευστών ή κοκκωδών υλικών. Αποτελούνταν από έναν ξύλινο άξονα που έφερε περιελίξεις από λεπτά και εύκαμπτα κλαδιά ιτιάς ή λυγαριάς (κολλημένα το ένα πάνω στο άλλο) ώστε να δημιουργείται ένας ατέρμoνας κοχλίας. Ο κοχλίας εφαπτόταν εσωτερικά ενός ξύλινου (σανιδωτού). Η μηχανή τοποθετούνταν με κλίση 30 μοιρών στο νερό. Με την περιστροφή του κοχλία το εγκλωβισμένο στις σπείρες του νερό ανυψωνόταν και έρρεε από το στόμιο του σωλήνα.
Ο υδραυλικός ατέρμονας κοχλίας του Αρχιμήδη
Το ατμοτηλεβόλο Πρόκειται για ένα κανόνι που λειτουργούσε με ατμό. Αποτελούνταν από ένα μεταλλικό κυλινδρικό λέβητα που πάνω του υπήρχε συνδεμένο με στρόφιγγα ένα κλειστό δοχείο με νερό. Ο λέβητας στο ανοικτό άκρο του είχε ενσωματωμένη μια ξύλινη κάνη στην οποία τοποθετούνταν η προς εκτόξευση λίθινη σφαίρα. Όταν ο λέβητας αποκτούσε με φωτιά την κατάλληλη θερμοκρασία, ανοιγόταν η στρόφιγγα, το νερό έπεφτε στον λέβητα, εξατμιζόταν ταχύτατα, και η σφαίρα εκτοξευόταν. Το βεληνεκές της σφαίρας ρυθμιζόταν από την κλίση του όπλου. Πρώτη επανασχεδίαση του ατμοτηλεβόλου του Αρχιμήδη έγινε από τον Leonardo da Vinci.
Το ατμοτηλεβόλο
Το αραιόμετρο του Αρχιμήδη Πρόκειται για ένα όργανο ελέγχου της πυκνότητας των υγρών. Η λειτουργία του βασίζεται στην περίφημη αρχή της άνωσης του Αρχιμήδη που εικάζεται ότι είναι και ο εφευρέτης του. Αποτελούνταν από ένα μεταλλικό σωληνίσκο με διαβαθμίσεις (φραγμένο στο ένα άκρο του) που βυθιζόταν στο ελεγχόμενο υγρό. Η πυκνότητα του υγρού υποδεικνυόταν από την υποδιαίρεση του οργάνου που αντιστοιχούσε στη θέση ισορροπίας του.
Μέθοδος ελέγχου της καθαρότητας χρυσού Όταν ο τύραννος των Συρακουσών Ιέρων ο Β΄ παρέλαβε το χρυσό στέμμα που είχε παραγγείλει από ένα καλλιτέχνη υποψιάσθηκε ότι δεν χρησιμοποιήθηκε καθαρός χρυσός στην κατασκευή του. Ανάθεσε λοιπόν στον Αρχιμήδη τον έλεγχο του στέμματος. Ο Αρχιμήδης προσπαθώντας να βρει έναν τρόπο ελέγχου της καθαρότητας του χρυσού του στέμματος, χωρίς να το αλλοιώσει, επινόησε (στη μπανιέρα του σύμφωνα με τη παράδοση) το νόμο του ειδικού βάρους και την αρχή της άνωσης. Κατάφερε έτσι να λύσει το πρόβλημα και ενθουσιασμένος βγήκε στους δρόμους φωνάζοντας «εύρηκαεύρηκα». Πρακτικά ο Αρχιμήδης εξισορρόπησε αρχικά στον αέρα το στέμμα με ίση μάζα καθαρού χρυσού και στη συνέχεια βύθισε το ζυγό στο νερό. Ο ζυγός δεν ισορρόπησε και πάλι όπως θα έπρεπε αλλά έγειρε προς τη μάζα του καθαρού χρυσού αποκαλύπτοντας την απάτη του καλλιτέχνη (δηλ. τη νόθευση του χρυσού του στέμματος με τον ελαφρύτερο άργυρο).
Μέθοδος ελέγχου της καθαρότητας χρυσού
Noli turbare circulos meos Το 212 μ.Χ. ένας Ρωμαίος στρατιώτης εμφανίστηκε μπροστά στον Αρχιμήδη διατάσσοντας τον να τον ακολουθήσει. Ο Αρχιμήδης ήταν απασχολημένος με ένα δύσκολο γεωμετρικό πρόβλημα και τους παρακάλεσε να τον αφήσουν να τελειώσει, εξού και οι κύκλοι στο έδαφος. Για αυτό και τους είπε το γνωστό «μη μου τους κύκλους τάραττε». Συνέχισε λοιπόν τους υπολογισμούς του αγνοώντας τη διαταγή. Το γεγονός προκάλεσε την οργή του στρατιώτη ο οποίος έβγαλε το ξίφος του και τον σκότωσε.
Σας ευχαριστώ