Archimedes

Archimedes
Archimedes, soos voorgestel deur die Italiaanse skilder, Domenico Fetti, in 1620
Gebore	ca. 287 v.C. Sirakuse, Sisilië, Magna Graecia
Oorlede	ca. 212 v.C. (op ca. 75) Sirakuse, Sisilië
Blyplek	Sirakuse, Sisilië
Vakgebied	Wiskunde, fisika, ingenieurswese, sterrekunde, uitvinding
Bekend vir	Archimedes se beginsel Archimedes se skroef Hidrostatika hefbome

Archimedes van Sirakuse (Grieks: Άρχιμήδης) (287 v.C. – 212 v.C.) was ’n antieke Griekse wiskundige, fisikus en ingenieur. Alhoewel min oor sy lewe bekend is, word hy beskou as een van die leidende wetenskaplikes in die klassieke oudheid. Benewens sy ontdekkings in die veld van wiskunde en meetkunde, word die vervaardiging van masjiene wat hul tyd ver vooruit was aan hom toegeskryf.

Hy het die fondamente van hidrostatika gelê en die beginsel van die hefboom verklaar, die toestel waarop meganika gebaseer is. Sy vroeë vorderings in wiskundige analise sluit in die eerste bekende samevatting van ’n oneindige reeks, met 'n metode wat vandag gebruik word.

Die geskiedkundiges van Antieke Rome het 'n sterk belangstelling in Archimedes getoon en verslae van sy lewe en werk geskryf, terwyl die relatief min kopieë van sy verhandelings wat die Middeleeue oorleef het 'n invloedryke bron van idees was vir wetenskaplikes tydens die Renaissance.

In verband met dryfvermoë het Archimedes die volgende gesê:

Enige voorwerp, heeltemal of gedeeltelik gedompel in 'n vloeistof, word opgestoot deur 'n krag gelyk aan die gewig van die vloeistof wat deur die voorwerp verplaas word. - Archimedes

Waarhede en legendes

Omdat so min oor die persoonlike lewe van Archimedes bekend is, is daar baie legendes oor hom in om loop. Tydens die beleg van Sirakuse deur die Romeine is Archimedes gevra om oorlogstuig te ontwerp, en sommige van hierdie apparate het die Romeine die skrik op die lyf gejaag. Een hiervan was 'n gryptuig – iets wat soos reuse-knypers gelyk het en 'n skip in die water kon gryp en rondskud.

Die storie dat hy brandspieëls ontwerp het om die Romeinse skepe aan die brand te steek, is heel waarskynlik 'n legende wat deur die Romeine self versprei is. Archimedes het self nie veel waarde aan sy tegniese uitvindings geheg nie maar dit bloot as wetenskaplike oefeninge beskou. Hy was by uitstek 'n akademikus en al was bloot toevallig dat sy wetenskaplike kennis goed te pas gekom het by die ontwerp van oorlogstuig. Hy het 'n intensiewe studie van hefbome gemaak en het eenkeer gesê: "Gee my 'n plek om te staan en ek sal die aarde beweeg”.

Hiermee het hy verwys na die groot krag wat deur 'n lang hefboom uitgeoefen kan word. Daar word vertel dat hy 'n katrolstelsel ontwerp het waarmee een man alleen 'n volgelaaide skip in die water wal toe kon sleep. Dit is blote fantasie, maar ons weet dat Archimedes 'n studie van kafrolstelsels gemaak het. Die een wat so pas genoem is, is waarskynlik net 'n oordrywing van die feite.

Nog 'n legende is dat hy die spiraalwaterpomp ontwerp het, maar dis bekend dat die Egiptenare al vroeër sulke pompe vir besproeiingsdoeleindes gebruik het. Dit is moontlik dat Archimedes een van hierdie pompe in Egipte gesien het en later in Sirakuse een gebou het om daarmee te eksperimenteer. Dit is 'n spiraal wat baie presies in 'n silinder pas; as die spiraal gedraai word, kan dit water pomp. Dit word ook in stoomlokomotiewe gebruik om steenkool vanaf die kolewa na die vuurkas in die lokomotief te stoot.

Waarvoor Archimedes die meeste roem verwerf het, is sy wet dat ʼn voorwerp wat in 'n vloeistof gedompel word, 'n skynbare verlies aan massa ondergaan. Daar word gepraat van 'n "skynbare" massaverlies, want in so 'n geval is 'n werklike massaverlies natuurlik nie moontlik nie. Wat gebeur, is dat die vloeistof 'n opwaartse krag op die voorwerp uitoefen, sodat dit ligter word. Hierdie skynbare verlies aan massa is gelyk aan die massa van die vloeistof wat verplaas word.

Hierdie wet het hy geformuleer nadat koning Hieron hom opdrag gegee het om die suiwerheid van die goud in ʼn kroon te bepaal sender om die kroon te beskadig. Daar word vertel dat Archimedes baie hard oor die probleem nagedink het. Toe hy op 'n dag in die bad klim, merk hy op dat die watervlak in die bad styg, en dis waar hy die idee gekry het. Hy het glo nakend in die straat afgehardloop en geskreeu:

"Eureka! Eureka!" Dit beteken: "Ek het gevind! Ek het gevind!" Die apparaat wat hy ontwerp het om die kroon se goudinhoud te bepaal, was baie eenvoudig. Dit word vandag nog gebruik en staan bekend as die "Eureka-kan".

Basies is die apparaat slegs ʼn koperkan met 'n pypie wat aan die bokant ingesoldeer is. Vir die eksperiment word die kan so vol moontlik met water gemaak. Die voorwerp wat ondersoek word, word met 'n toutjie in die water laat sak en die water wat by die tuit uitloop, word opgevang en die volume daarvan gemeet. So kan die volume van 'n onreëlmatige liggaam gemeet word. Dit was 'n baie eenvoudige maar 'n baie belangrike eksperiment. Archimedes het ook vasgestel dat die digtheid van goud verskil van die van silwer.

Wiskundige en ander wetenskaplike bydraes

Archimedes het omwenteIingsliggame bestudeer. Wanneer ons byvoorbeeld 'n ronde kartonskyf vinnig om sy middellyn laat draai, sal dit soos 'n bal lyk. Ons se dan die omwentelingsliggaam van 'n sirkel is 'n sfeer. Die spiraal van Archimedes is ʼn meetkundige figuur met interessante eienskappe. Hy het ook gevind dat as 'n bal in 'n silinder pas en die hoogte van die silinder dieselfde is as die deursnee van die bal, dan is die volume van die bal twee derdes die van die silinder.

Archimedes het baie waarde aan hierdie ontdekking geheg en dit was sy laaste wens dat 'n silinder met 'n bal daarin, tesame met die verhouding van die volumes, op sy grafsteen uitgekap moet word. Hy het ʼn metode gevind om die oppervlakte van ʼn sirkel te bereken. Daarmee het hy ook die waarde van die getal (pi) bepaal as ʼn getal wat tussen 3¹/₇ en 3¹⁰/₇₁ lê. Die getal (pi) is die omtrek van enige sirkel gedeel deur sy middellyn. Archimedes het ook belangrike bydraes op die gebied van die hidrostatika, sterrekunde en meganika gelewer.

Hy was die eerste persoon wat besef het dat ʼn stof ʼn eienskap soos digtheid het en hy kon die oppervlaktes en volumes van onbekende voorwerpe bepaal deur hulle massas op 'n weegskaal met die van bekende voorwerpe te vergelyk. Die geskrif waarin hy laasgenoemde metode verduidelik, is eers in 1901 deur die Griekse wetenskaplike Kerameus in Jerusalem ontdek. Dit was nie juis een van Archimedes se grootste werke nie maar geskiedkundig was dit 'n groot vonds. Dit was aan Archimedes se vriend Eratostenes gerig en heet Die Metode. Archimedes het gereeld aan sy kollegas en geesgenote in Alexandrië geskryf, waarvandaan hulle sy geskrifte verder versprei het.

Die Beleg van Sirakuse

In 216 v.C., toe Archimedes al oor die 70 jaar oud was, is Hieron, die koning van Sirakuse, oorlede. Dit was in die tyd van die Tweede Puniese Oorlog en Sirakuse het besluit om 'n verbond met die Carthagers te sluit. As gevolg hiervan het die Romeine 'n leër onder aanvoering van die konsul Claudius Marcellus gestuur om die stad te beleer. Archimedes was oud en sou seker verkies het om rustig en vreedsaam sy navorsingwerk voort te sit. Sy medeburgers was egter goed bewus van sy wysheid en vindingrykheid, en het sy hulp ingeroep met die verdediging van die stad.

Archimedes het teësinnig aan die versoek voldoen, maar die Romeine het gou sy bekwaamheid as uitvinder en ingenieur ontdek – tot hul ontsteltenis. Die bemanning op een van hul skepe wat dit tot reg onder die vyand se vestingwerke gewaag het, het gesien hoe iets wat soos 'n paar reuse-knypers lyk, uit die muur kom, die skip se romp tussen sy kake beetkry, dit heen en weer skud en dit byna vernietig. Die “knypers" was 'n oorlogsmasjien wat deur Archimedes ontwerp is en het met 'n stelsel van hefbome en katrolle gewerk, 'n soort meganisme waarvan die ou wetenskaplike groot kennis gedra het.

Terselfdertyd het reuse-katapulte 'n stortvloed swaar spiese en klippe gewerp op die skepe wat 'n ent van die vesting voor anker gelê het. Die dekke en rompe van die skepe is stukkend geslaan, die maste gebreek en die bemanning afgemaai. Groot rotse is ook van die hoogste punte van die vestingmure op die Romeinse skepe afgerol. Daar word selfs vertel dat Archimedes sommige skepe aan die brand gesteek het deur die son se strale met reuse-spieëls op hulle te rig, maar die storie is heel waarskynlik net 'n legende.

Terwyl die Romeinse vloot op hierdie wyse van die vesting weggebou is, het spanne werkers en slawe dag en nag in die diep grotte en steengroewe van die stad gewerk om nog meer gedugte masjiene volgens Archimedes se ontwerp te bou.

Sy dood

Die dood van Archimedes het plaasgevind tydens die beleg van Sirakuse, toe hy vermoor is deur 'n Romeinse soldaat, ten spyte van bevele dat hy nie leed aangedoen moes word nie. Sy dood In 212 v.C. het die Ro­meine Sirakuse uiteindelik beset. Archimedes was besig om meet­kundige figure in 'n sandbak te teken toe 'n Romeinse soldaat sy huis binnekom.

Onbewus dat dit Archimedes was, het hy hom met sy swaard neergevel. Die aanvoerder van die Romeinse magte, Claudius Marcellus, was baie ontsteld toe hy van Archimedes se dood verneem. Die Romeine, wat groot waarde aan akademiese prestasies geheg het, het 'n groot bewondering en respek vir Archimedes gehad.

Kyk ook

• Archimedes se beginsel
• Archimedesspiraal
• Dryfvermoë

Bronnelys

• KENNIS, 1980, ISBN 0798108258, volume 3, bl. 502
• Wêreldspektrum, Volume 2, bl.49-51, ISBN 0908409419

Eksterne skakels

• Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Archimedes.