የአርኪሜድስ የሕግ ጉዳይ ጥናት

የአርኪሜድስ የሕግ ጉዳይ ጥናት፡- የወርቅ ዘውዱን ምስጢር መግለጥ

ፔንዳሁሉአን

የአርኪሜድስ ሕግ፣ የአርኪሜድስ መርህ በመባልም የሚታወቀው፣ በፊዚክስ እና በኢንጂነሪንግ ውስጥ ካሉት እጅግ መሠረታዊ ሕጎች አንዱ ነው። በጥንታዊው የግሪክ የሂሳብ ሊቅ እና የፊዚክስ ሊቅ አርኪሜድስ የተገኘው ይህ ሕግ በ250 ዓክልበ. አካባቢ በፈሳሽ ውስጥ የሚሰምጥ ወይም የሚንሳፈፍ ማንኛውም ነገር በነገሩ ከተፈናቀለው ፈሳሽ ክብደት ጋር እኩል የሆነ የሚንሳፈፍ ኃይል እንደሚያጋጥመው ይገልጻል። ይህ ጽሑፍ የአርኪሜድስን ሕግ ተግባራዊነት በጣም ታዋቂ ከሆኑ የጉዳይ ጥናቶች በአንዱ ይዳስሳል፡ የሲራኩስ ንጉሥ ዳግማዊ ሂሮ የወርቅ ዘውድ ትክክለኛነት መወሰን።

ላታር ቤላካንግ

ታሪኩ የሚጀምረው በሲሲሊ የሲራኩስ ከተማ ገዥ የነበሩት ንጉሥ ዳግማዊ ሃይሮ ለአማልክቱ እንደ ስጦታ ከንጹህ ወርቅ የተሠራ ዘውድ ወይም "ክሮውና" ለማድረግ ሲወስኑ ነው። ለዚህም ሲባል ለአንድ የወርቅ አንጥረኛ ወርቅ ሰጥቶ ውብና ንፁህ ዘውድ እንዲፈጥርለት ጠየቀው። ንጉሡ ዘውዱን ሲቀበል ትክክለኛነቱን መጠራጠር ጀመረ። ወርቅ አንጥረኛው በወርቅ ዘውዱ ላይ ብር ወይም ሌሎች ብረቶችን ጨምሮ የተወሰነውን ወርቅ እንዳጌጠ ጥርጣሬ ተነሳ።

ይህንን ጉዳይ ለመፍታት፣ ሂዬሮ በዘመኑ ከነበሩት ግንባር ቀደም ሳይንቲስቶች አንዱ የሆነውን አርኪሜድስን ጠራው፤ ዘውዱ ሳይጎዳው ከንጹህ ወርቅ የተሠራ መሆኑን ወይም አለመሆኑን ለማወቅ። ይህ ጥያቄ አርኪሜድስ አሁን በስሙ የሚታወቀውን መርህ ለማግኘት መሠረት ጥሏል።

የአርኪሜድስ ሕግ

የአርኪሜድስ መርህ የተመሰረተው አንድ ነገር በፈሳሽ ውስጥ ሲሰምጥ ወይም ሲንሳፈፍ በነገሩ ከተፈናቀለው ፈሳሽ ክብደት ጋር እኩል የሆነ የሚንሳፈፍ ኃይል እንደሚያጋጥመው በማየት ነው። የዚህ መርህ የሂሳብ እኩልታ እንደሚከተለው ተገልጿል፡

\[ F_b = \rho \cdot g \cdot V \]

የት፡
– \(F_b \) የቦይዎቹ የማንሳት ኃይል ነው፣
– \( \rho \) የፈሳሹ ጥግግት ነው፣
– \( g \) በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረውን ፍጥነት የሚያመለክት ሲሆን፣
– \(V \) የከርሰ ምድር ውስጥ የገባ ነገር መጠን ነው።

የወርቅ ዘውዱን በተመለከተ፣ የአርኪሜድስ ዋና ፈተና መጠኑ ከንጹህ ወርቅ ጥግግት ጋር የሚዛመድ መሆኑን ወይም አለመሆኑን ማረጋገጥ ነበር።

ዩሬካ! - የግኝት ሂደት

በአፈ ታሪክ መሠረት፣ አርኪሜድስ መፍትሄውን ያገኘው ገላውን ሲታጠብ ነበር። ሰውነቱ ከውሃው በታች ቀለል ያለ ሆኖ ተሰማው እና ይህ የሆነው ከውሃው በሚወጣው ኃይለኛ ግፊት ምክንያት እንደሆነ ተገነዘበ። የሂኤሮ ችግርን መፍትሄ በማግኘቱ ደስታ የተነሳ፣ “ዩሬካ! ዩሬካ!” (ማለትም “አገኘሁት!”) እያለ ራቁቱን በሲራኩስ ጎዳናዎች ላይ ሮጠ።

በዚህ መነሳሳት፣ አርኪሜድስ የወርቅ ዘውዱን ትክክለኛነት ለመፈተሽ የሚከተለውን ሙከራ አድርጓል፡

1. የዘውዱን ቅዳሴ መወሰን፡- አርኪሜድስ የዘውዱን ክብደት ለመወሰን መዝኖታል።
2. የተፈናቀለውን ፈሳሽ መጠን መወሰን፡- ከዚያም ዘውዱን በውሃ ሞልቶ በመርከቡ ውስጥ ነክሮ የሚወጣውን የውሃ መጠን ለከ። የተፈናቀለው የውሃ መጠን ከዘውዱ መጠን ጋር እኩል ነው።
3. የዘውድ ጥግግት ስሌት፡ የዘውዱን ክብደት እና መጠን በማወቅ፣ የዘውዱን ጥግግት ወይም ጥግግት በቀመር \( \rho = \frac{m}{V} \) አስልቶታል፣ እዚያም \( m \) ክብደት እና \( V \) መጠን ነው።

የዘውዱ ጥግግት ከንጹህ ወርቅ ጥግግት ጋር ተመሳሳይ ከሆነ (\( 19,32 ግ/ሴሜ^3 \))፣ ዘውዱ በእርግጥ ከንጹህ ወርቅ የተሠራ ነው። ካልሆነ ግን ሌላ ብረት ተጨምሯል።

የአርኪሜድስ ሕግ አተገባበር

አርኪሜድስ የወርቅ ዘውዱን ምስጢር ለመፍታት የተጠቀመበት ዘዴ በተለያዩ መስኮች ሰፊ አተገባበር አለው። አንዳንድ አስፈላጊ አተገባበሮች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡

1. የመርከብ ግንባታ፡ የአርኪሜድስ መርህ መርከቦችን ለመንሳፈፍ እና ጭነቱን ለማመጣጠን የሚያስችል በቂ የመንሳፈፍ አቅም እንዲኖራቸው ለመንደፍ የሚያገለግል ሲሆን በውሃ ውስጥ የተጠመቀውን የመርከቧን ረቂቅ ወይም ጥልቀት በማስላት ላይም ይጠቅማል።
2. ሰርጓጅ መርከቦች፡- ሰርጓጅ መርከቦች እና ሌሎች የውሃ ውስጥ መሳሪያዎች ይህንን መርህ የሚጠቀሙት ከባላስት ታንኮች የሚወጣውን ወይም የሚወጣውን የውሃ መጠን በመቆጣጠር የውሃ ውስጥ መወዛወዝ ወይም ቁመትን ለመቆጣጠር ነው።
3. የጥግግት መለኪያ፡- ይህ መርህ የተለያዩ ቁሳቁሶችን ጥግግት ወይም የተወሰነ የስበት ኃይል ለመለካትም ያገለግላል። አንድ ትንሽ ናሙና በፈሳሽ ውስጥ በማጥለቅ እና መፈናቀሉን በመለካት የቁሱ ጥግግት ሊሰላ ይችላል።
4. ዘይትና ጋዝ፡- ይህ መርህ በነዳጅና ጋዝ ኢንዱስትሪ ውስጥ መጠኑን ለማስላት እና በነዳጅ፣ በውሃና በጋዝ መካከል ያለውን ልዩነት በማስተዳደር በጣም አስፈላጊ ነው።

ከሲምፑላን

የአርኪሜድስ ሕግ የንጉሥ ዳግማዊ ሃይሮ ዘውድ ትክክለኛነትን ለመወሰን የተደረገው ጥናት ለሊቪቴሽን ሳይንሳዊ ማብራሪያ ከመስጠቱም በላይ በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ ተግባራዊ ችግሮችን ለመፍታት የፊዚክስ መሠረታዊ መርሆዎች እንዴት ተግባራዊ ሊሆኑ እንደሚችሉ ያሳያል። ይህ ግኝት የአርኪሜድስን በሳይንሳዊ ምርምራቸው ውስጥ ምልከታን እና ሙከራን የማጣመር ችሎታ እና ችሎታ ያሳያል።

የአርኪሜድስ መርህ ዛሬም በተለያዩ የሳይንስና የምህንድስና ዘርፎች ጠቃሚ ሆኖ ቀጥሏል። እንደ መወዛወዝ፣ ጥግግት እና ፈሳሽ መፈናቀል ያሉ ክስተቶችን መረዳታችን ለብዙ ዘመናዊ አፕሊኬሽኖች ጠንካራ መሠረት ይሰጠናል። የአርኪሜድስ ታሪክ ሳይንሳዊ ግኝቶች በዙሪያችን ባለው ዓለም ላይ ካለው ቀላል ነጸብራቅ ሊመነጩ እንደሚችሉም ያነሳሳናል።