Человечество: История. Религия. Культура. Древняя Греция

Архимед также прославил себя многочисленными открытиями в области механики. Изобретённый им архимедов винт (шнек) с тех пор имеет широкое применение в различных областях техники. Рычаг был известен и до Архимеда, но лишь Архимед изложил его полную теорию. Он также изучил механические свойства подвижного блока и применил его на практике. По свидетельству Афинея, «для спуска на воду исполинского корабля, построенного сиракузским тираном Гиероном, придумывали много способов, но механик Архимед один сумел сдвинуть корабль с помощью немногих людей; Архимед устроил блок и посредством него спустил на воду громадный корабль». Другая легенда, приведенная Паппом Александрийским, сообщает, что Архимед будто бы заявил при этом: «Будь в моём распоряжении другая Земля, на которую можно было бы встать, я сдвинул бы с места нашу» (в другом варианте: «Дайте мне точку опоры, и я переверну мир»). Из этих свидетельств видно, что Архимед не только изучил свойства простых механизмов, но и сделал следующий шаг – стал сооружать на основе них более сложные машины, преобразующие и усиливающие движение. Возможно, что корабль ему удалось сдвинуть с помощью системы подвижных и неподвижных блоков (подобной современным талям), позволяющих многократно увеличить прилагаемое усилие.

Одним из самых выдающихся открытий Архимеда является закон гидростатики, носящий теперь его имя. Он гласит, что выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу вытесненной им жидкости. Легенда гласит, что сиракузский царь Гиерон II попросил ученого определить, из чистого ли золота сделана его корона, не причиняя при этом вреда самому царскому венцу. Взвесить корону Архимеду труда не составило, но этого было мало – нужно было определить объем короны, чтобы рассчитать плотность металла, из которого она отлита, и определить, чистое ли это золото. Озабоченный этой проблемой, Архимед погрузился в ванну – и вдруг заметил, что уровень воды в ней поднялся. Тут ученый осознал, что объем его тела вытеснил равный ему объем воды, следовательно, и корона, если ее опустить в заполненный до краев таз, вытеснит из него объем воды, равный ее объему. Решение задачи было найдено и, согласно самой расхожей версии легенды, ученый побежал докладывать о своей победе в царский дворец, даже не потрудившись одеться.

Таким образом Архимед открыл принцип плавучести. Если твердое тело погрузить в жидкость, оно вытеснит объем жидкости, равный объему погруженной в жидкость части тела. Давление, которое ранее действовало на вытесненную жидкость, теперь будет действовать на твердое тело, вытеснившее ее. И, если действующая вертикально вверх выталкивающая сила окажется больше силы тяжести, тянущей тело вертикально вниз, тело останется наплаву; в противном случае оно пойдет ко дну (утонет). Говоря современным языком, тело плавает, если его средняя плотность меньше плотности жидкости, в которую оно погружено.

Закон Архимеда можно истолковать с точки зрения молекулярно-кинетической теории. В покоящейся жидкости давление производится посредством ударов движущихся молекул. Когда некий объем жидкости вымещается твердым телом, направленный вверх импульс ударов молекул будет приходиться не на вытесненные телом молекулы жидкости, а на само тело, чем и объясняется давление, оказываемое на него снизу и выталкивающее его в направлении поверхности жидкости. Если же тело погружено в жидкость полностью, выталкивающая сила будет по-прежнему действовать на него, поскольку давление нарастает с увеличением глубины, и нижняя часть тела подвергается большему давлению, чем нижняя, откуда и возникает выталкивающая сила. Такая картина выталкивания объясняет, почему судно, сделанное из стали, которая значительно плотнее воды, остается на плаву. Дело в том, что объем вытесненной судном воды равен объему погруженной в воду стали плюс объему воздуха, содержащегося внутри корпуса судна ниже ватерлинии. Если усреднить плотность оболочки корпуса и воздуха внутри нее, получится, что плотность судна (как физического тела) меньше плотности воды, поэтому выталкивающая сила, действующая на него в результате направленных вверх импульсов удара молекул воды, оказывается выше гравитационной силы притяжения Земли, тянущей судно ко дну, – и корабль плывет.

Библия

Египетский царь Птолемей II Филадельф был очень любознательный человек. Он не жалел денег на приобретение различных редких рукописей и постарался, чтобы они были доступны для всех желающих. С этой целью он основал в Александрии первую публичную библиотеку и пожелал собрать в ней все существовавшие тогда книги. Его библиотекарь Деметрий Фалерский донес царю, что среди еврейских книг найдется немало таких, которые достойны царской библиотеки, однако перевод их на греческий язык доставит не малое затруднение, вследствие своеобразия еврейского шрифта и языка. Царя не смутили эти трудности и он написал в Иерусалим, к первосвященнику Елеазару, прося у него содействия в задуманном переводе.