Archimède : biographie, réalisations scientifiques, inventions et principes

Archimède était sans aucun doute le plus grand scientifique de l’époque classique. Sa plus grande réussite est lorsqu'il démontre le principe de flottabilité dans sa baignoire. Né en Sicile, Magna Grecia, Archimède était un scientifique grec qui a réalisé de nombreux exploits dans plusieurs disciplines scientifiques telles que l'astronomie, la physique, les mathématiques, la mécanique et l'ingénierie. Il est connu pour avoir dérivé le principe d'Archimède, sur lequel repose en partie la dynamique des fluides en tant que discipline.

Une autre de ses réalisations impressionnantes est l'approximation exacte de la constante mathématique pi (π), qui, selon ses calculs, se situe entre 3 10/77 et 3 1/7. Le fait que nombre de ses inventions – comme la vis d’Archimède – soient encore utilisées aujourd’hui fait de lui un scientifique encore plus remarquable de l’époque classique.

Nous vous apportons la biographie complète, les contributions scientifiques et les principales réalisations d'Archimède de Syracuse (vers 287 avant JC - vers 212 avant JC), l'un des scientifiques les plus influents du monde. l'histoire du monde et un mathématicien grec colossal du plus haut niveau.

Naissance et début de la vie

Syracuse, la ville natale d'Archimède, était à l'époque une ville animée peuplée de nombreux scientifiques et artistes célèbres. La ville a également bénéficié de ses nombreuses relations commerciales avec des marchands de Grèce, de Phénicie et d'Égypte. Selon de nombreux historiens et érudits antiques, Syracuse était à cette époque l’une des villes les plus célèbres du monde connu.

Bien que l’on sache peu de choses sur les débuts de ce grand mathématicien, de nombreux historiens qui lui ont succédé suggèrent qu’il a très probablement passé ses premières années en Égypte, plus précisément dans la ville d’Alexandrie. C'est à cette époque qu'il inventa un dispositif connu sous le nom de vis d'Archimède (nous en parlerons plus tard).

Tout ce que nous savons de sa famille, c'est qu'il est le fils de Phidias, connu un astronome. L'un de ses collègues, connu sous le nom d'Heracleides, aurait écrit une biographie de lui. Cependant, aucune de ces biographies n'a survécu à ce jour.

Archimède et le roi Hiéron II, roi de Syracuse

Ce qui semble évident, c’est qu’il a passé une grande partie de sa vie dans la cité-État grecque de Syracuse, sur l’île de Sicile. En Sicile, il devient un ami proche de Hiéron II (308-215 avant JC), tyran puis roi de Syracuse.

De nombreux témoignages affirment qu'il assista Hiéron II à sa cour. Dans un cas particulier, il a pu calculer le rapport argent/or dans un bijou présenté au roi Hiéron.

Éducation

Cet érudit, né en Sicile au IIIe siècle avant JC, a probablement reçu l'essentiel de son éducation à Alexandrie en Égypte, où il a étudié la géométrie et l'astronomie auprès des savants et successeurs d'Euclide. À cette époque, Alexandrie était peut-être le centre du monde intellectuel, car une variété d’érudits de différentes parties du monde s’y rassemblaient.

Les plus grandes contributions d'Archimède

Archimède, mathématicien, inventeur et scientifique grec acclamé par la critique, est considéré comme l'un des plus grands mathématiciens de tous les temps. Il est félicité pour ses contributions remarquables à plusieurs disciplines telles que la mécanique, l'astronomie, la géométrie, l'arithmétique et la physique.

Histoires fictives sur Archimède

En tant que figure importante de l’ère classique, son histoire et ses réalisations souffrent souvent grandement à mesure que la frontière entre mythe et détails factuels s’estompe.

"Heureka! " (« Eurêka ! Eurêka ! »)

Archimède a-t-il vraiment sauté hors de son bain et couru nu dans la rue en criant « Heureka ! » (« Je l'ai trouvé ! ») ? Beaucoup affirment que cette histoire est tout sauf exagérée. Cela ne s'est probablement jamais produit lorsque Archimède a conçu le principe de flottabilité. Comme beaucoup de scientifiques révolutionnaires, Archimède aurait probablement été aux anges avec sa découverte de la façon de déterminer le rapport entre l’argent et l’or ; cependant, il est peu probable qu’il ait quitté la salle de bain complètement nu dans la rue.

De même, il est hautement douteux que le mathématicien syracusain ait prononcé la phrase : « Donnez-moi un levier et un endroit où me tenir debout et je déplacerai la Terre ». À ce jour, il n’existe aucune preuve historique pour étayer une telle affirmation. Une telle affirmation témoigne de l’énorme pouvoir des leviers.

Une autre histoire fictive raconte que pendant le siège de Syracuse en 212 avant JC, il utilisa un ensemble de miroirs pour réfléchir les rayons du soleil et brûler un certain nombre de navires romains. Archimède a énormément contribué à la construction de machines de guerre pour la défense de Syracuse pendant le siège ; cependant, il n'a utilisé aucune machine pour tuer les rayons du soleil.

Enfin, l’histoire selon laquelle Archimède a trouvé la mort aux mains d’un soldat romain après avoir refusé d’abandonner un diagramme mathématique sur lequel il travaillait semble tirée par les cheveux.

Bien que l’histoire ait considéré Archimède comme l’un des plus grands mathématiciens et inventeurs de tous les temps, Archimède n’a jamais accordé une grande estime à certaines de ses inventions. Selon Plutarque, c'est précisément pour cette raison que le mathématicien a préféré ne pas laisser de traces écrites de ces travaux.

Il était cependant extrêmement fier de son ouvrage Sur la sphère et le cylindre, qui montrait la relation mathématique entre le volume de la sphère et le cylindre dans lequel elle s'inscrivait. Il a volontairement fait porter sur sa tombe l'image d'une sphère inscrite dans un cylindre.

Ainsi, Archimède était plus satisfait de son travail de développement de théorèmes et de preuves mathématiques que de ses inventions mécaniques. À son époque, cependant, sa renommée venait principalement de ses machines mécaniques. inventions.

Principales réalisations d'Archimède

Pour l’un des historiens anciens et modernes, être décrit comme le plus grand mathématicien de tous les temps signifie qu’Archimède était effectivement un mathématicien doué.

Ci-dessous une brève présentation des principales réalisations d'Archimède :

Loi d'Archimède sur l'effet de levier

Pour montrer à quel point les leviers peuvent être puissants, certains historiens affirment que la déclaration « Donnez-moi un levier et un endroit où me tenir debout et je ferai bouger le monde » a été prononcée par Archimède. Qu’il l’ait dit ou non, le fait est qu’Archimède a apporté une énorme contribution à la technologie des leviers. Il a constaté que le même travail, voire plus, pouvait être accompli en faisant un compromis entre force et distance.

Aire, surface et volume d'une sphère

Utilise la méthode d'intégration pour calculer les aires, les surfaces et les volumes des sphères et autres figures. Ses travaux sont considérés comme fondamentaux pour le calcul, qui seront ensuite affinés par des mathématiciens modernes tels que Leibniz, Newton et Kepler.

Neuf traités d'Archimède ont été conservés, parmi lesquels A propos de la sphère et du cylindre ce qui montre que la surface de toute sphère de rayon (r) est quatre fois la valeur du plus grand cercle. Ce théorème, qui est contenu dans le traité A propos de la sphère et du cylindre, peut être exprimé mathématiquement comme S = 4πr²

Toujours dans ses travaux, le mathématicien montre que le volume du cylindre circonscrit est de 2πr³

Son théorème mathématique montre que le volume d'une sphère est égal aux deux tiers du volume du cylindre dans lequel elle est inscrite. Cela peut être exprimé comme V = ⁴/₃πr³

Détermination approximative de la valeur de pi (π)

Une autre contribution significative d'Archimède aux mathématiques est la valeur de pi (π). Le mathématicien a calculé que Pi se situe entre 3 10/71 et 3 1/7. Il aurait utilisé une technique très innovante pour obtenir la valeur. Cette technique fut utilisée jusqu'au 15^. siècle après JC.

En plus de calculer Pi, il a également déterminé avec précision les racines carrées.

Le mathématicien a également développé son système de représentation mathématique des grands nombres.

Le principe d'Archimede

En plus de développer de nombreux théorèmes en mécanique, y compris des ouvrages traitant du centre de gravité des corps solides et des figures planes (dans le traité On Plane Equilibria), il a développé une loi de flottabilité connue sous le nom de principe d'Archimède. Le principe couvre le poids d'un corps immergé dans un liquide.

Le principe d'Archimède, également connu sous le nom de loi de flottabilité, stipule qu'un objet immergé dans un liquide aura une force ascendante égale au poids du liquide déplacé.

Le principe d'Archimède permet de calculer le volume ou la densité moyenne d'un objet immergé dans un fluide. Le principe est connu pour permettre de mesurer le volume d'objets irréguliers tels que des bijoux, des couverts et bien d'autres. De plus, cela permet de comprendre comment les objets se comportent lorsqu'ils sont immergés dans un liquide. Le principe d'Archimède peut expliquer comment les montgolfières restent en l'air ou comment les navires naviguent.

Les applications du principe d'Archimède sont vastes et étendues, notamment dans des disciplines telles que l'entomologie, l'ingénierie, la géologie, la médecine, la dentisterie, l'ingénierie, etc. Par exemple, dans le domaine de la médecine, ce principe est utile pour déterminer la densité des dents et des os.

Vis d'Archimède

La vis inventée par Archimède est devenue connue sous le nom de vis d'Archimède. La vis, enfermée dans un tuyau, sert à faire monter l'eau d'un niveau à un autre. La vis d'Archimède était très utile lorsque les marins éliminaient l'eau de la coque de leur navire.

Il s'est attardé un peu sur le calcul intégral

Sa contribution à la géométrie est sans précédent. Il est même allé jusqu’à anticiper la méthode d’épuisement, une forme rudimentaire du calcul moderne.

Archimède a travaillé sur la recherche des volumes des segments de solides apparaissant lors de la rotation de figures telles qu'un cercle, une ellipse, une hyperbole ou une parabole. Ses travaux, contenus dans le traité Sur les conoïdes et les sphéroïdes, s'inscrivent dans le cadre de nos calculs modernes.

L'utilisation de la méthode d'épuisement (calcul moderne) lui a permis d'élaborer des théorèmes plus mathématiques.

Le rouleau compliqué

Cette invention d’Archimède a finalement valu au scientifique une immense renommée car elle a révolutionné la façon dont les gros objets étaient soulevés. Selon Plutarque, le mathématicien a démontré son invention au roi Hiéron en tirant sans effort un navire en ligne droite.

La passion d'Archimède et ses relations avec d'autres mathématiciens de son époque

Archimède se serait entièrement consacré à la poursuite des connaissances scientifiques, notamment en mathématiques et en mécanique. Il le faisait souvent au détriment de sa santé, car il négligeait la nourriture, les boissons et l'hygiène personnelle de base pour pouvoir se concentrer uniquement sur ses expériences et ses recherches.

De nombreuses œuvres d'Archimède, acclamées par la critique, sont issues de sa correspondance avec des mathématiciens et ses collègues d'Alexandrie, notamment Ératosthène de Cyrène et Conon de Samos.

Entrepreneur de défense pour la ville de Syracuse

Ses connaissances en ingénierie et en mécanique lui ont permis de créer un certain nombre d'inventions qu'il a utilisées pour défendre la ville de Syracuse contre les Romains en 213 avant J.-C. Selon Plutarque, c'est son ami proche le roi Hiéron qui l'a encouragé à construire ces machines de guerre.

Ses machines militaires lui apportèrent plus de reconnaissance que ses théorèmes mathématiques. Cela n’est pas surprenant étant donné que c’était à l’époque avant Jésus-Christ – une époque où la guerre était extrêmement importante. Ses machines de guerre reçoivent d'immenses éloges pour leur capacité à tenir les forces romaines à distance pendant près de deux ans.

Un traité

De nombreuses œuvres d'Archimède sont de nature théorique. Une grande partie de ses travaux en mathématiques ont peut-être été motivés par sa passion pour la mécanique.

Ses travaux en mécanique théorique et en hydrostatique lui auraient permis de dériver un certain nombre de théorèmes mathématiques. Comme le montre son traité Méthode sur les théorèmes mécaniques, Archimède a utilisé une grande partie de ses connaissances en mécanique pour élargir ses connaissances en mathématiques.

Œuvres célèbres d'Archimède qui ont survécu

Beaucoup de ses théorèmes en mécanique, y compris ceux sur le centre de gravité des figures planes, sont contenus dans le traité On Plane Equilibria. Dans le traité Quadrature d'une parabole, Archimède calcule l'aire d'un segment d'une parabole interrompue par une corde.

Archimède est crédité de la création de nombreuses œuvres. Bien que beaucoup aient été perdus, neuf de ses contrats survivent. Ce sont les suivants :

• Pour les corps flottants
• À propos des spirales
• Sur les conoïdes et les sphéroïdes
• Mesure de circonférence
• Le grès
• Quadrature de la parabole
• Pour les équilibres plans
• A propos de la sphère et du cylindre

Dans le traité Le Sandrekoner, le mathématicien montre comment un système numérique peut accueillir des nombres étonnants allant jusqu'à 8 x 10.⁶³. Il poursuit en disant qu'avec ce système numérique, il pourrait compter chaque grain de sable pouvant contenir l'univers.

Il est l’un des rares scientifiques de son époque à avoir réussi à mettre en pratique ses théorèmes mathématiques. C’est l’une des raisons pour lesquelles ses travaux ont eu et continuent d’avoir un impact considérable dans le monde scientifique.

Archimède préférait considérer ses expériences scientifiques, y compris les problèmes d'ingénierie, à travers le prisme des théorèmes mathématiques. C'est sa passion pour les mathématiques qui l'a amené à déployer des expériences mécaniques pour mieux comprendre les théorèmes mathématiques.

La mort

Le mathématicien et inventeur Archimède de Syracuse est mort en 212 ou 211 avant JC. à Syracuse sur l'île de Sicile. Il fut tué lors du siège romain (214-212 avant JC) de la ville de Syracuse (pendant la Seconde Guerre punique). Il était probablement au milieu des années 70.

En raison du grand respect et de l'admiration que le général Marcus Claudius Marcellus éprouvait pour Archimède, il ordonna que le scientifique soit enterré avec les honneurs. Marcellus espérait capturer Archimède vivant afin qu'il puisse bénéficier du génie du scientifique.

Selon l’historien grec Plutarque, Archimède était occupé à un travail mathématique très important lorsqu’un soldat romain l’a frappé. L'historien poursuit en disant que, malgré l'ordre du soldat, Archimède refusa d'arrêter son travail.

Une autre version de la mort d'Archimède (également tirée de Plutarque) indique que les soldats romains pensaient à tort que le mathématicien portait un sac contenant de l'or. À l'insu de ces soldats, le sac contenait en réalité des instruments mathématiques, des sphères et des angles, que le mathématicien envoya à Marcellus.

Plus de faits sur Archimède

L'histoire d'Archimède courant nu dans les rues bondées de Syracuse en criant « Eurêka ! Eurêka ! » a été enregistré pour la première fois par un érudit et architecte romain nommé Vitruve. Selon les histoires, le scientifique a découvert le principe de flottabilité pour l'aider à juger si la couronne d'or du roi Hiéron était de l'or pur ou non.

Selon l'historien grec Plutarque, Archimède était probablement un parent de Hiéron II, le roi de Syracuse. Cette thèse pourrait être étayée par le fait qu'il consacre son traité Le Sandreconer à Gélon, fils de Hiéron.

Lors de son séjour à Alexandrie, en Égypte, il étudie avec plusieurs disciples du célèbre mathématicien Euclide. Il correspondait souvent avec ses collègues mathématiciens Conon de Samos et Eratosthène de Cyrène, qui vivaient tous deux à Alexandrie.

Après avoir réalisé que certains de ses amis commençaient à s'attribuer le mérite de ses preuves mathématiques, il refusa d'inclure des preuves de théorèmes dans sa correspondance avec des mathématiciens d'Alexandrie.

Comparé à d’autres scientifiques et mathématiciens de son époque, Archimède possède beaucoup plus de détails anecdotiques sur sa vie.

Une grande partie de ce que nous savons sur la vie et l'œuvre d'Archimède provient des récits de Plutarque (vers 46-119 après JC), historien et biographe grec. D’autres sources proviennent de Tite-Live et d’autres historiens grecs.

Un général romain nommé Marcus Claudius Marcellus fut attristé par sa mort, car il avait l'intention de recruter Archimède à son service. Le général fut impressionné par les machines construites par Archimède pour défendre la ville contre les Romains.

On pense qu'après le siège de Syracuse par Rome en 212 avant JC le général romain Marcellus emporta à Rome deux sphères fabriquées par Archimède. Les sphères étaient essentiellement destinées aux différents objets planétaires ainsi qu'à leurs mouvements.

Comme beaucoup de scientifiques et de génies qui ont suivi Archimède, Galilée et Newton étaient de grands admirateurs du scientifique et ingénieur en mécanique sicilien.

Après sa mort, ses travaux et traités mathématiques n'ont pas reçu beaucoup de reconnaissance par rapport à ceux du mathématicien et géomètre Euclide. Néanmoins, il y avait encore à Alexandrie un grand nombre de mathématiciens qui suivaient avec zèle ses travaux. Parmi ces érudits figurent Theon, Papus et Heron.

Quand en 75 av. l'homme d'État et érudit romain Cicéron s'est rendu en Sicile et a cherché le tombeau d'Archimède. Cicéron découvrit que le tombeau était recouvert de toutes parts de mauvaises herbes.