Saturs
Titullapa…………………………………………………………………………1.lpp
Saturs……………………………………………………………………………..2.lpp
Ievads …………………………………………………………3.lpp
1. Arhimeda biogrāfijas pamata dati ……………………4.lpp
2. Arhimeda sasniegumi fizikā ………………………………
Nobeigums …………………………………………………………
Izmantotā literatūrā …………………………………………………
2.
Ievads
Arhimeda vārds ir labi zināms katram izglītotam cilvēkam. Ar viņa vārdu tiek saistītas daudz dažādas leģendas, kuru pamatā ir daudzi zinātniski atklājumi. Zināmā frāze: “Dodiet man atbalsta punktu un es pacelšu visu pasauli” saistās ar sviras un atbalsta punkta teorijas izveidi. Stāsta, ka Sirakūzu valdnieks Herons (250.p.m.ē.) saņemdams no zeltkaļa pasūtīto zelta kroni sācis šaubīties, vai tas pagatavots no tīra zelta. Viņš pavēlējis Arhimedam to pārbaudīt, nesabojājot kroni. Domājot, par šo uzdevumu, Arhimedam gadījās ieiet vannā mazgāties. Kāpjot vannā, ūdens lijis pāri vannas malām, un zinātnieks jutis, ka viņš iegremdēdamies ūdenī, kļūst it kā vieglāks. Arhimeds izlēcis no vannas un iesaucies: “Eurika! Eurika!” (tulkojumā no grieķu valodas: Atradu! Atradu! Atradu!). Par to, ko īsti zinātnieks atradis, ir vairākas versijas. Viena no tām, ka uz šķidrumā iegremdētu ķermeni darbojas cēlējspēks, un to zinot, iespējams noteikt ķermeņa blīvumu. [1]. Tādējādi viņš spēja pierādīt juveliera viltību, kurš kroņa pagatavošanai nebija izmantojis visu tam paredzēto zeltu. Arhimeds noteica ievērojamo skaitli ∏, un visbeidzot ar lieliem panākumiem aizstāvēja savu dzimto pilsētu un savus ģeometriskos rasējumus no romiešiem. Kad kāds no romiešu karavīram gatavojās viņu nogalināt Arhimeds iesaucies: ” Neaiztiec manus rasējumus!”
Tomēr šīs arī ir vienīgās frāzes, kuras sevī ietver kādu biogrāfisku informāciju par Arhimēdu. Senatnē zinātnieks Heraklīts bija sastādījis Arhimēda biogrāfiju, diemžēl līdz mūsdienām tā nav nonākusi. Informāciju par viņa biogrāfiju var gūt no vēsturniekiem Polībija, Tita Līvija vai no rakstnieka Plutarha, kurš bija aprakstījis Sirakūzu iekarošanu un minējis, ka tieši šajos iekarojumos arī gājis bojā Arhimeds.
3.
1.Arhimeda biogrāfijas pamata dati
12.gs. bizantiešu rakstnieka Cecija darbos tiek minēts, ka Arhimedam viņa nāves brīdī ir bijis 75 gadi.. Līdz ar to var noteikt viņa dzimšanas gadu- 287.g.p.m.ē. To noteica pēc fakta, ka Arhimēds gājā bojā viņa dzimtās sicīliešu pilsētiņas Sirakūzas iekarošanas brīdī. Tas bija laiks, kad tika izšķirts jautājums, kurš valdīs ap Vidusjūru – vai zemkopji romieši ar savu stingro kara disciplīnu vai tirdznieciskā- rūpnieciskā Kartagēna, kurai patika karot izmantojot citzemju algotņus. Šī kara iznākums ir labi zināms un aprakstīts katrā vēstures grāmatā, kad slavenais karavadonis Hanibāls īstenoja lielo un grūto pārgājienu no Spānijas cauri Alpiem uz Itāliju, kā viņš pie Kannām spēja uzveikt trīs romiešu armijas. Šajā karā tika ierautas lielākā daļa Vidusjūras zemju; bez ieinteresētajām pusēm – romiešiem un kartagēniešiem, karoja arī itāļi, galli, maķedonieši un grieķi, kā arī sicīlieši un Arhimēda dzimtās pilsētas Sirakūzas iedzīvotāji
Sirakūzu aplenkšana, ko vadīja romieši Marks Klaudijs Marcells un Apijs Klaudijs notika 212 g.p.m.ē. Un tas dod pirmo precīzo faktu Arhimēda biogrāfijā, un tieši viņa nāves gadu. Ja tic bizantiešu rakstnieka Cecija datiem, ka šajā brīdī Arhimeds ir bijis 75 gadus vecs, tad var arī aprēķināt precīzu viņa dzimšanas gadu.
Arhimeda tēvs, kā pats zinātnieks ir norādījis savos darbos, ir bijis astronoms Fidijs un viņam ir bijušas radnieciskas saites ar Sirakūzas valdnieku Heronu.
Sicīlija tajā laikā bija tālākā zeme uz rietumiem, kur bija izpalīta grieķu kultūra. Šeit dzīvoja un nomira Empedokls, uz šejieni brauca Platons īstenot savas idejas par vergturu sabiedrības idealistisko struktūru, un vēl Arhimeda bērnības gados cars Pirs vadīja karu ar romiešiem un kartagēniešiem, mēģinot veidot jaunu grieķu valsti.. Tieši šajā karā īpaši izcelās Arhimēda radinieks Herons, kurš pēc tam valdīja Sirakūzās. Tas, ka Arhimeda tēvs bija tuvu stāvošs cilvēks valdniekam Heronam, deva viņam iespēju dot savam dēlam labu izglītību. Tomēr Arhimēds nebrauca mācīties uz Atēnām, bet devās uz Aleksandriju, kur viņam izveidojās draudzīgas attiecības ar astronomu Kononu, matemātiķi un ģeogrāfu Erastofēnu, ar kuru viņš turpināja sarakstīties savu turpmāko dzīvi.
4.
uzdevumu risināšanas. Arhimeds bija matemātiskās fizikas pārstāvis jeb pareizāk fiziskās matemātikas pārstāvis. Sviras princips un mācība par smaguma centru (blakus Arhimeda likumiem) ir nozīmīgākie viņa atklājumi mehānikas jomā.
Arhimeds bija ne tikai matemātiķis. Viņš bija arī viens no ievērojamākajiem sava laika inženieriem, mašīnu un mehānisko aparātu konstruktors. Viņš izgudroja mašīnu dārza laistīšanai, ūdens sūknēšanas aparātu un īpaši veiksmīgi izstrādāja kara mašīnas konstrukcijas. Viņš bija pirmais zinātnieks, kurš daudz laika veltījis kara uzdevumiem un kara tehnikas izgudrojumiem. Uz to viņu pamudināja politiskais stāvoklis Sirakūzās. Arhimedam bija 23 gadi, kad sākās Pirmais Pūniešu karš starp Romu un Kartagēnu un 69 gadi, kad sākās Otrais Pūniešu karš, kura laikā viņš arī gāja bojā
Cīņās starp Romu un Kartagēnu galvenais jautājums bija par to, kurš pārvaldīs Sicīliju. Abas varenās lielvalstis pielika nemazums pūļu, lai pakļautu sev Sirakūzas. Herons un viņa pēcteči visādi centās saglabāt savu neatkarību, bet viņi arī saprata, ka militārā sadursme ar Romu ir neizbēgama un gatavojās tai. Sirakūzas aizsardzības plānos kara tehnikas izmantošana ieņēma ievērojamu vietu un inženieru ģēnijam Arhimēdam bija milzīga loma.
Arhimeda gādībā sirakūzieši uzcēla daudz dažādu nozīmju mašīnas. Kad romieši izsēdināja Sicīlijā sauszemes karaspēku, kuru vadīja Apijs Klaudijs un pie Sirakūzas sienām piestāja romiešu flote, kuru, savukārt, vadīja Marcella, tad iestājās Arhimeda kārta rīkoties.
Plutarhs aprakstot Marcella varoņdarbus, raksturo un atsaucās arī uz Arhimeda darbību. “Pie dubulta uzbrukuma (no sauszemes un jūras) sirakūzieši apjuka, bija pārsteigti no šausmām. Ko viņi varēja izdarīt pretiniekam, tādam milzīgam pārspēkam? Tad Arhimeds lika lietā savas mašīnas. Romiešu sauszemes armija bija pārsteigta no metāliskā šāviņu un milzīgo akmeņu “lietus”, kurš tika “uzgāzts uz romiešu karavīriem. Nekas nevarēja stāties pretī šim spēkam un kaujas mašīnu varenībai. Kas attiecas uz floti, tad pēkšņi no augstajām sienām sāka krist lejā baļķi, kas ar savu spēku un iegūto ātrumu triecās uz kuģiem un nogremdēja tos. Tad dzelzs nagi un āķi/ knābji sagrāba kuģus, pacēla tos ar priekšgalu uz augšu un pēc tam tika atkal iemesti ūdenī.. Lielākā daļa jūrnieku, kuri atradās uz kuģiem nomira no stiprajiem kuģa satricinājumiem. Katru minūti kāds kuģis tika pacelts gaisā virs jūras. Šausminošs skats!”
5.
Marcella mēģinājums stāties pretī Arhimeda tehniskajiem izgudrojumiem cieta neveiksmi. Arhimeds ar milzīgiem akmeņiem pieveica aplenkuma mašīnu “sambuku” un Marcellam bija jāaizved sava flote uz drošu vietu. Viņš deva pavēli arī sauszemes karaspēkam atkāpties un pāriet uz ilgstošu aplenkumu.
Arhimeds gāja bojā reizē ar savu dzimto pilsētu. Viņu nogalināja romiešu karavīrs ieņemot Sirakūzas. Tādā veidā, Arhimeds kļuva pazīstams vēsturē kā viens no pirmajiem zinātniekiem, kurš strādājis kara vajadzībām, un kā pirmais kara upuris no zinātnieku aprindām.
Par Arhimeda nāvi Plutarhs Marcella biogrāfija rakstījis:” Visvairāk Marcells nožēloja Arhimeda nāvi. Arhimeds ir atradies savā mājā, aplūkojot kaut kādu ģeometrisku figūru; un tā kā viņš bija iegrimis šajā darbā ar visu savu prātu un sajūtām, tad nedzirdēja troksni, ko radīja turpu šurpu skrejošie romieši un nezināja, ka pilsēta jau ieņemta. Pēkšņi viņa priekšā parādījies karavīrs ar pavēli sekot viņam pie Marcella. Arhimeds atteicās iet, kamēr nebūs pabeidzis risināt savu uzdevumu. Satricinātais romietis izvilcis zobenu un nogalinājis Arhimedu. Citia versija apgalvo, ka kaut kāds karavīrs meties viņam virsū ar zobenu, bet zinātnieks uzstājīgi prasījis viņu pagaidīt, kamēr viņš pabeidz risināt uzdevumu, bet karavīram, kuram bija maz laika, nebija nekādas intereses par viņa pierādījumiem un viņš nogalināja viņu. Trešie apgalvo, ka Arhimeds pats esot devies pie Marcella, nesot kastē matemātiskos instrumentus- saules kvadrantus, debesu globusus un mērinstrumentus Saules izmērīšanai, bet ceļā gadījušies karavīri domājuši, ka viņš kastītē nes zeltu, nogalināja viņu, lai iegūtu viņa īpašumu. Katrā gadījumā visi vēsturnieki atzīst, ka Marcells ir bijis ļoti apbēdināts par Arhimeda nāvi, izturējies pret viņu kā svēto, lūdzis sameklēt viņa piederīgos un rūpējies par tiem.”
6.
2. Arhimeda sasniegumi fizikā
Galvenās zinātniskās problēmas, kuras izvirzījās līdz ar tehnikas attīstību antīkajā pasaulē, pirmkārt, bija saistītas ar statiku. Celtniecības un kara tehnika bija visciešākā veidā saistīta ar jautājumu par līdzsvaru un pēctecīgi deva iespēju radīt smaguma centra jēdzienu.
Celtniecības un kara tehnikas pamatā bija svira. Svira ļāva pacelt lielus smagumus, pārvarēt zināmu pretestību pie attiecīgi nelielas piepūles. Svira un uz to balstītās mašīnas palīdzēja pārvarēt., “pārspēt viltībā” dabu.
Šeit arī radās jēdziens “mehānika”. Grieķu valodā “mehane” nozīmēja darba rīku, pielāgotību, teātra mašīnu, kā arī slazdu.
Daudzu gadsimtu garumā mehānika tika uzskatīta kā zinātne par vienkāršām statiskām mašīnām. To pamats bija sviras teorija, kuru aprakstījis Arhimeds savā darbā “Plakanu figūru līdzsvars”. Šīs teorijas pamatā ir šādi pieņēmumi:
1. Vienādi smagumi uz vienādiem garumiem līdzsvarojas, uz nevienādiem garumiem nelīdzsvarojas, bet smagums pārsveras uz lielāko garumu.
2. Ja pie smaguma līdzsvara uz kādas no garumiem vienai no smagumiem būs kaut kas pievienots, tad tie nelīdzsvarosies, bet smagums pārnesīsies uz to garumu, kurai kaut kas tika pievienots.
3. Tieši tāpat, ja no vienas no smagumiem tiks atņemts kaut kas, tad tie nelīdzsvarosies, bet smagums pārnesīsies uz to garumu, no kuras nekas netika noņemts.
Nav noliedzams, ka šie postulāti ir pārbaudīti ilgstošā tehnikas praksē, kura tos padara ”acīmredzamus”. Balstoties uz šiem postulātiem Arhimeds pierādīja šādas teorēmas: “salīdzināmi lielumi līdzsvarojas uz garumiem, kuri būs apgriezti proporcionāli smagumam”. Un tālāk: ” ja lielumi būs nesamērojami, tad viena noteikti tieši tāpat līdzsvarosies uz garumiem, kuri ir apgriezti proporcionāli šiem lielumiem”. Šajos pieņēmumos ir ietverts pirmais precīzais sviras likuma formulējums (skat.2.attēlu)
7.
Bez sviras likuma, grāmatā “Par plakanu figūru līdzsvaru” , ir aprakstīti trijstūra, paralelogramma, trapeces smaguma centra jēdzieni.
Zināms ir arī Arhimeda likums, kurš aprakstīts darbā “Par peldošiem ķermeņiem”. Sirakūzas bija ostas un kuģu būvētavas pilsēta. Jautājums par peldošiem ķermeņiem tika praktiski risināts katru dienu un izzināt to zinātniskos pamatus bija Arhimedam aktuāls uzdevums. Protams pastāv iepriekš aprakstītā leģenda par Arhimēdu un viņa iešanu vannā, tomēr iespējams, ka zinātnieka motīvi šī jautājuma izpētē bija daudz dziļāki.
Peldēšanas nosacījums apgalvo, ja ķermenis peld, tad izspiestā šķidruma svars (cēlējspēks) ir vienāds ar paša ķermeņa svaru (šeit peldēšana nozīmē atrašanos kādā punktā šķidrumā). Var parādīt, ka ķermenis vai nu grimst, vai uzpeld, vai arī peld šķidrumā, un tas atkarīgs tikai no blīvuma. Zemūdenes uzskatāmi pierāda Arhimēda likumu un peldēšanas nosacījumu. Mainīgais gaisa un ūdens maisījums balastā maina blīvumu (no dažādiem materiāliem izgatavota ķermeņa blīvums ir vienāds ar šo materiālu vidējo blīvumu.
Viņš pētīja jautājumus ne tikai par ķermeņu peldēšanas nosacījumiem, bet arī pētīja jautājumu par dažādu ģeometrisku peldošu ķermeņu līdzsvara noturēšanu.
Bez matemātikas un mehānikas Arhimeds nodarbojās arī ar optiku un astronomiju. Ir saglabājusies leģenda, ka Arhimēds kaujās ar romiešiem, izmantoja ieliektus spoguļus, fokusējot saules starus un sadedzinot pretinieka kuģus. Ir liecības, ka Arhimeds ir sarakstījis darbu optikā ar nosaukumu “Katoptrika”, diemžēl līdz mūsu dienām šis sacerējums nav saglabājies. Tomēr no citu antīko autoru piezīmēm kļūst zināms, ka Arhimēds labi ir pārzinājis ieliekto spoguļu spēju aizdedzināt objektus, veicis pētījumus par gaismas stara laušanu, u.c.
8.
Nobeigums
Arhimeda vārds saistīts ar mehānikas attīstības vēsturi. Viņš izveidoja statikas (grieķu valodā statos- stāvošs) matemātiskos pamatus, noteica plaknisku figūru smaguma centrus, formulēja hidrostatikas un aerostatikas pamattēzes, atklāja sviras likumu, konstruēja dažādas mehāniskas ierīces.
Viņa darbi ir daudzu mehānikas un fizikas jautājumu pamatā.
9.
Izmantotā literatūra
1. Gailītis G., Rasmane V., Zeidmanis A. Fizika 8.klasei. – R.: Zvaigzne ABC, 1992.
2. Oksleids K., Stoklija K., Vertheima Dž. Ilustrētā fizikas vārdnīca.- Zvaigzne ABC, 1997
3. Веселовскии И.И. Классики физики. Архимед. – М., 1957.- 110 с.
4. Кудрявцев П. С. Курс истории физики.- М.: Просвещение, 1982.-446 с.
5. Džonija B. Brīnumainā skaitļu pasaule. – Zvaigzne ABC, 2006.
6. Maiks Flinns. Bezgalīla tavā kabatā. – Zvaigzne ABC, 2007.
10.
Arhimeds
(287.g. p.m.ē. – 212.g.p.m.ē.)