Arquímedes fue posiblemente el científico más grande del mundo, al menos el más grande de la era clásica. Fue físico, matemático, astrónomo, inventor e ingeniero. Muchos de sus inventos, teorías y conceptos todavía están en uso hoy en día. Quizás su logro más conocido fue su momento» Eureka», cuando descubrió el principio de flotabilidad.
Biografía
Arquímedes vivió en Siracusa, en la isla de Sicilia, en el siglo iii a. C., En ese momento, Siracusa era una de las ciudades más influyentes del mundo antiguo, según Scientific American. Barcos comerciales de Egipto, Grecia y Fenicia llenaron el puerto de la ciudad-estado. También fue un centro de comercio, arte y ciencia, según el palimpsesto de Arquímedes.
Después de estudiar geometría y astronomía en Alejandría, el «mayor centro intelectual del mundo antiguo», según Scientific American, Arquímedes se estableció en Siracusa para llevar una vida de pensamiento e invención.
Uno de sus inventos fue el tornillo de Arquímedes., Este dispositivo utiliza un sacacorchos con un tubo hueco. Cuando el tornillo gira, el agua se tira hacia arriba del tubo. Originalmente se usaba para vaciar el agua de Mar del casco de un barco. Todavía se utiliza hoy en día como método de riego en los países en desarrollo, según el palimpsesto de Arquímedes.
Arquímedes dijo: «Dame una palanca y un lugar para pararme, y moveré el mundo.»Esta afirmación jactanciosa expresa el poder del apalancamiento, que, al menos en sentido figurado, mueve al mundo., Arquímedes se dio cuenta de que con el fin de lograr la misma cantidad o trabajo, uno podría hacer un equilibrio entre la fuerza y la distancia utilizando una palanca. Su Ley de la palanca establece, «las Magnitudes están en equilibrio a distancias recíprocamente proporcionales a sus pesos», según «Arquímedes en el siglo 21», un libro virtual de Chris Rorres en la Universidad de Nueva York.
Arquímedes también ideó defensas de Siracusa contra los ejércitos invasores. Fortaleció las murallas de Siracusa y construyó máquinas de guerra. Sus obras mantuvieron a raya a los romanos durante dos años. Sin embargo, en 212 B. C.,, las fuerzas al mando del General Marcelo alcanzaron la ciudad.
Marcelo tenía respeto por Arquímedes y envió soldados a buscarlo para que pudiera conocer al famoso matemático. Según el palimpsesto de Arquímedes, estaba tan centrado en resolver un problema matemático que no sabía que los romanos habían irrumpido en la ciudad. Cuando un soldado le dijo que lo acompañara a ver al general, Arquímedes le dijo que se fuera. El soldado enfurecido lo golpeó. Marcelo ordenó que Arquímedes fuera enterrado con honores., La lápida de Arquímedes fue grabada con la imagen de una esfera dentro de un cilindro, ilustrando uno de sus tratados geométricos.
‘¡Eureka! ¡Eureka!’
Arquímedes ha pasado a la historia como el tipo que corría desnudo por las calles de Siracusa gritando » Eureka!»- o » ¡lo tengo!»en griego., La historia detrás de ese evento fue que Arquímedes fue encargado de probar que una nueva corona hecha para Hierón, el rey de Siracusa, no era oro puro como el orfebre había afirmado. La historia fue escrita por primera vez en el siglo I A.C. Por Vitruvio, un arquitecto romano.
Arquímedes pensó largo y tendido, pero no pudo encontrar un método para demostrar que la corona no era de oro sólido. Poco después, llenó una bañera y notó que el agua se derramaba sobre el borde al entrar y se dio cuenta de que el agua desplazada por su cuerpo era igual al peso de su cuerpo., Sabiendo que el oro era más pesado que otros metales que el fabricante de la corona podría haber sustituido, Arquímedes tenía su método para determinar que la corona no era oro puro. Olvidando que estaba desnudo, salió corriendo desnudo por las calles de su casa al rey gritando » Eureka!»
el principio de Arquímedes
de acuerdo con Boundless, el principio de Arquímedes establece que la fuerza de flotación en un objeto sumergido en un fluido es igual al peso del fluido que es desplazado por ese objeto.,
si un vaso se llena hasta la parte superior con agua y luego se le agregan cubitos de hielo, ¿qué sucede? Al igual que el agua se derramó sobre el borde cuando Arquímedes entró en su bañera, el agua en el vaso se derramará cuando se le agreguen cubitos de hielo. Si se pesara el agua que se derramó (el peso es una fuerza descendente), sería igual a la fuerza ascendente (flotante) sobre el objeto. A partir de la fuerza de flotación, se puede determinar el volumen o la densidad media del objeto.,
Arquímedes pudo determinar que la corona no era de oro puro debido al volumen del agua desplazada, porque a pesar de que el peso de la corona era idéntico al peso del oro que el rey le dio al fabricante de la corona, el volumen era diferente debido a las diversas densidades de los metales.
usos del principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes es una herramienta muy útil y versátil. Puede ser útil para medir el volumen de objetos irregulares, como Coronas de oro, así como para explicar el comportamiento de cualquier objeto colocado en cualquier fluido., El principio de Arquímedes describe cómo los barcos flotan, los submarinos se sumergen, los globos de aire caliente vuelan y muchos otros ejemplos, según la ciencia aclarada. El principio de Arquímedes también se utiliza en una gran variedad de temas de investigación científica, incluyendo medicina, ingeniería, entomología, ingeniería y Geología.
investigación actual
volúmenes / densidades óseas
El principio de Arquímedes tiene muchos usos en el campo médico y odontológico y se utiliza para determinar las densidades de huesos y dientes. En un artículo de 1997 publicado en la revista Medical Engineering & Physics, los investigadores utilizaron el principio de Arquímedes para medir el volumen de la parte esponjosa interna del hueso, también conocida como hueso esponjoso., La fracción de volumen del hueso esponjoso se puede usar en varios estudios de edad y salud, incluido ser un índice en estudios de envejecimiento, osteoporosis, resistencia ósea, rigidez y estudios de elasticidad. Se probaron varios métodos Utilizando el principio de Arquímedes para aumentar la reproducibilidad de las mediciones: uno donde el hueso se sumergió en agua destilada, otro donde el hueso se sumergió en una solución de agua y surfactante, y un tercero donde el hueso se colocó en un recipiente sellado donde se registraron los cambios en las presiones de gas.,
un artículo publicado en 2017 en la revista Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, oral Radiology es similar en naturaleza al artículo anterior donde se utilizaron varios métodos para determinar la reproducibilidad, uno de los cuales fue utilizando el principio de Arquímedes. El principio de Arquímedes se comparó con el uso de la tomografía computarizada de haz cónico (CBCT) para medir el volumen de los dientes. Las pruebas que compararon el principio de Arquímedes y las mediciones de CBCT mostraron que este último sería una herramienta precisa en la planificación de procedimientos dentales.,
submarinos
un diseño simple, confiable y rentable para un submarino descrito en un artículo de 2014 en la revista Informática, Electrónica y visión, se basa en el principio de Arquímedes. Los submarinos, según los autores, están diseñados para viajar completamente sumergidos bajo el agua y se basan en el principio de Arquímedes para mantener una profundidad constante., El diseño de este prototipo de submarino utiliza cálculos que involucran la masa, la densidad y el volumen tanto del submarino como del agua desplazada para determinar el tamaño necesario del tanque de lastre, lo que determinará la cantidad de agua que puede llenarlo y, por lo tanto, la profundidad a la que el submarino puede bucear.
insectos que caminan en el agua
aunque el principio de Arquímedes se utiliza en el diseño de submarinos para ayudarlos a bucear y resurgir, también explica la razón por la que algunos insectos pueden caminar sobre el agua., En un estudio de 2016 publicado en Applied Physics Letters, los investigadores utilizaron un método de medición de sombras creadas por los zancudos de agua para medir las curvaturas en la superficie del agua. Estas inmersiones se pueden usar para derivar el volumen de agua que se desplazó, lo que lleva a la fuerza utilizada para mantener a flote a las chinches. Los autores dijeron que hay un gran interés en comprender la física detrás de los insectos que caminan en el agua para crear robots biomiméticos que caminan en el agua.,
Geología
Un artículo publicado en 2012 en materia blanda describe una visión más profunda del principio de Arquímedes, que los autores llaman el principio generalizado de Arquímedes. El principio de Arquímedes, tal como se usa típicamente, solo puede usarse como una aproximación en muchos casos de estudio de perfiles de sedimentación, mientras que el principio generalizado puede explicar fenómenos como partículas más densas flotando sobre un fluido ligero., El punto clave de los autores radica en las perturbaciones de densidad que son inducidas por las partículas suspendidas en el fluido, que no se tiene en cuenta en el uso tradicional del principio de Arquímedes, y se deriva un nuevo enfoque del principio de Arquímedes.