Ìkẹ́kọ̀ọ́ nípa Òfin Archimedes: Ṣíṣí Àṣírí Adé Wúrà
Pendahuluan
Òfin Archimedes, tí a tún mọ̀ sí ìlànà Archimedes, jẹ́ ọ̀kan lára àwọn òfin pàtàkì jùlọ nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ àti ìmọ̀-ẹ̀rọ. Gẹ́gẹ́ bí Archimedes, onímọ̀-ìṣirò àti onímọ̀-ìjìnlẹ̀ ará Giriki àtijọ́ ṣe ṣàwárí rẹ̀ ní nǹkan bí ọdún 250 ṣáájú Sànmánì Kristẹni, òfin yìí sọ pé ohunkóhun tí ó bá rì tàbí tí ó bá ń léfòó nínú omi kan máa ń ní agbára ìró tí ó dọ́gba pẹ̀lú ìwọ̀n omi tí ohun náà ti yí padà. Àpilẹ̀kọ yìí yóò ṣe àwárí bí a ṣe ń lo òfin Archimedes nípasẹ̀ ọ̀kan lára àwọn ìwádìí tó gbajúmọ̀ jùlọ: ìpinnu ìjẹ́pàtàkì adé wúrà ti Ọba Hiero Kejì ti Syracuse.
Latar Belakang
Ìtàn náà bẹ̀rẹ̀ nígbà tí Ọba Hiero Kejì, alákòóso ìlú Syracuse ní Sicily, pinnu láti ní adé, tàbí "krowna," tí a fi wúrà mímọ́ ṣe gẹ́gẹ́ bí ẹbọ sí àwọn ọlọ́run. Nítorí èyí, ó fún alágbẹ̀dẹ wúrà ní wúrà díẹ̀, ó sì ní kí ó ṣe adé ẹlẹ́wà àti mímọ́ kan. Nígbà tí ó gba adé náà, ọba bẹ̀rẹ̀ sí í ṣiyèméjì pé ó jẹ́ òótọ́. Àwọn ènìyàn bẹ̀rẹ̀ sí í ṣiyèméjì bóyá alágbẹ̀dẹ wúrà náà ti fi fàdákà tàbí àwọn irin mìíràn kún adé wúrà náà, ó sì ṣe àwọ̀ wúrà náà lọ́ṣọ̀ọ́.
Láti yanjú ọ̀rọ̀ yìí, Hiero pe Archimedes, ọ̀kan lára àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì tó gbajúmọ̀ nígbà ayé rẹ̀, láti mọ̀ bóyá wúrà lásán ni wọ́n fi ṣe adé náà láìsí pé ó ba á jẹ́. Ìbéèrè yìí ló fi ìpìlẹ̀ fún ìwádìí Archimedes nípa ìlànà tí wọ́n mọ̀ sí orúkọ rẹ̀ báyìí.
Òfin Archimedes
Ìlànà Archimedes dá lórí àkíyèsí pé ohun kan tí ó bá rì tàbí tí ó bá ń léfòó nínú omi kan yóò ní agbára ìró tí ó dọ́gba pẹ̀lú ìwọ̀n omi tí ohun náà ti yí padà. Ìlànà ìṣirò fún ìlànà yìí ni a sọ gẹ́gẹ́ bí:
\[F_b = \rho \cdot g \cdot V \]
Nibo:
– \( F_b \) ni agbara gbigbe awọn buoys soke,
– \( \rho \) ni iwuwo ti omi naa,
– \( g \) ni isare ti o jẹ nitori agbara walẹ, ati
– \( V \) ni iwọn didun ohun ti o wa ninu omi.
Ní ti adé wúrà, ìpèníjà pàtàkì fún Archimedes ni láti mọ̀ bóyá ìwọ̀n rẹ̀ bá ìwọ̀n wúrà mímọ́ mu.
Eureka! – Ilana Awari
Gẹ́gẹ́ bí ìtàn àròsọ, Archimedes rí ojútùú náà nígbà tí ó ń wẹ̀. Ó nímọ̀lára pé ara rẹ̀ ń fúyẹ́ lábẹ́ omi, ó sì wá mọ̀ pé agbára omi tí ó ń yọ̀ jáde ló fà á. Nítorí ayọ̀ rẹ̀ nígbà tí ó rí ojútùú sí ìṣòro hiero, ó sáré ní ìhòhò ní òpópónà Syracuse, ó ń kígbe pé, “Eureka! Eureka!” (tí ó túmọ̀ sí “Mo ti rí i!”)
Pẹ̀lú ìmísí yìí, Archimedes ṣe àyẹ̀wò yìí láti dán ìjẹ́pàtàkì adé wúrà náà wò:
1. Pípín Ìwọ̀n Adé: Archimedes wọ̀n adé náà láti mọ ìwọ̀n rẹ̀.
2. Pípín Ìwọ̀n Omi Tí A Ti Yí Padà: Lẹ́yìn náà, ó tẹ adé tí ó kún fún omi sínú ohun èlò náà, ó sì wọn ìwọ̀n omi tí ó jáde. Ìwọ̀n omi tí a ti tú jáde dọ́gba pẹ̀lú ìwọ̀n adé náà.
3. Ìṣirò Ìwọ̀n Àdé: Nípa mímọ ìwọ̀n àti ìwọ̀n àdé náà, ó wá ṣírò ìwọ̀n tàbí ìwọ̀n àdé náà pẹ̀lú fọ́múlá \( \rho = \frac{m}{V} \), níbi tí \( m \) jẹ́ ìwọ̀n àti \( V \) jẹ́ ìwọ̀n.
Tí ìwọ̀n adé náà bá jọ ìwọ̀n wúrà tòótọ́ (\( 19,32 g/cm^3 \)), a ó fi wúrà lásán ṣe adé náà. Tí kò bá rí bẹ́ẹ̀, a ó fi irin mìíràn kún un.
Lílo Òfin Archimedes
Ọ̀nà tí Archimedes lò láti yanjú àṣírí adé wúrà ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìlò. Àwọn ohun èlò pàtàkì kan ni:
1. Kíkọ́ ọkọ̀ ojú omi: A lo ìlànà Archimedes láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ọkọ̀ ojú omi láti ní ìfò tó láti léfòó kí wọ́n sì ṣe ìwọ̀n ẹrù náà, nígbà tí a tún ń ṣírò ìfọ́ tàbí jíjìn ọkọ̀ ojú omi tí ó wà nínú omi.
2. Àwọn ohun èlò abẹ́ omi: Àwọn ohun èlò abẹ́ omi àti àwọn ohun èlò mìíràn tí a fi omi ṣe ló máa ń lo ìlànà yìí láti ṣàkóso bí omi ṣe ń rọ̀ tàbí bí ó ṣe ń ga tó lábẹ́ omi nípa ṣíṣe àtúnṣe bí omi tí a ń gbà tàbí tí a ń tú jáde láti inú àwọn táńkì ballast ṣe ń pọ̀ tó.
3. Wiwọn Iwuwo: A tun lo ilana yii ni wiwọn iwuwo tabi agbara pataki ti awọn ohun elo oriṣiriṣi. Nipa fifi ayẹwo kekere sinu omi ati wiwọn iyipo rẹ, a le ṣe iṣiro iwuwo ti nkan naa.
4. Epo ati Gaasi: Ilana yii ṣe pataki pupọ ninu ile-iṣẹ epo ati gaasi lati ṣe iṣiro iwọn didun ati ṣakoso ipinya laarin epo, omi ati gaasi ninu ipinya naa.
Ipari
Ìwádìí lórí òfin Archimedes lórí pípinnu òótọ́ adé Ọba Hiero Kejì kìí ṣe pé ó fúnni ní àlàyé sáyẹ́ǹsì fún levitation nìkan, ó tún fi hàn bí a ṣe lè lo àwọn ìlànà ìpìlẹ̀ ti fisiksi láti yanjú àwọn ìṣòro tó wúlò ní ìgbésí ayé ojoojúmọ́. Àwárí yìí fi ọgbọ́n àti agbára Archimedes láti so àkíyèsí àti ìdánwò pọ̀ mọ́ ìwádìí sáyẹ́ǹsì rẹ̀.
Ìlànà Archimedes ṣì wúlò lónìí ní onírúurú ẹ̀ka ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì àti ìmọ̀ ẹ̀rọ. Òye wa nípa àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ bí ìṣàn omi, ìwọ̀n, àti ìyípadà omi ń pèsè ìpìlẹ̀ tó lágbára fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò òde òní. Ìtàn Archimedes tún fún wa níṣìírí pé àwọn àwárí ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì lè wá láti inú ìrònú lásán lórí ayé tí ó yí wa ká.
