Matemático e físico da Antiguidade Clássica
Arquimedes nasceu no ano de 287 a.C, em Siracusa. Atualmente o local é uma comuna italiana da região da Sicília, mas na Antiguidade o território pertencia a Grécia Antiga. Arquimedes dedicou toda a sua vida às pesquisas. Ele recebeu suas instruções em Alexandria, no Egito, mas foi quando voltou à sua cidade natal, em Siracusa, desenvolveu as teorias. Acreditava que seus estudos deveriam favorecer toda a sociedade
Uma parte de sua história se mistura com invenções populares, mas o que pode ser dito com certeza sobre o matemático é que suas criações e pesquisas foram essenciais para a evolução da ciência, a exemplo das leis do empuxo e da alavanca, utilizadas pela física nos campos da hidrostática e estática. Também são conferidas a ele criações como:
•O “Parafuso de Arquimedes” - Um objeto confeccionada para retirar a água de um navio, mas que recebeu outras funções, como tirar água de poços.
•A “Garra de Arquimedes” – Arma projetada para defender Siracusa nos tempos de guerra. A garra era feita à semelhança de um braço com um gancho de metal. Lançava-se esse objeto contra o navio do oponente e, com ele, o navio era lançado para fora da água.
Arquimedes também foi um grande escritor. Dentre suas obras, destacam-se:
• Dos equilíbrios planos – Constitui-se de dois livros que incluem temáticas como o centro da gravidade e figuras retilíneas.
• Sobre espirais – Nesse tratado, Arquimedes define a espiral e apresenta suas propriedades e características. Aqui, o autor fala do lugar geométrico de um ponto que se move a uma velocidade constante.
• Dos Corpos Flutuantes – Nessa obra está escrito o famoso “Princípio de Arquimedes”, em que traz os preceitos básicos da hidrostática.
• Sobre a esfera e o cilindro – Esse é um dos registros mais importantes do autor, pois apresenta suas experiências sobre área e volume.
Outras obras de Arquimedes também são relevantes para a ciência, como “Dos esferoides e dos conoides”, “O contador de areia” e “Quadratura da parábola”.
O funcionamento da balança hidrostática é baseado no Princípio de Arquimedes. (Foto: Wikimedia)
Princípio de Arquimedes
• Hidrostática – Lei do empuxo
Existe uma história muito famosa a respeito desse princípio. Quando retornou dos seus estudos para Siracusa, Arquimedes foi solicitado pelo Rei Hierão II para descobrir se na coroa com que tinha sido presenteado havia outros metais além de ouro.
O físico não podia derreter ou danificar a coroa. Arquimedes foi para casa, pensando em como resolver essa questão. Ao tomar banho, percebeu que enquanto entrava na água o nível do líquido aumentava e ele se tornava mais leve.
Quando inserimos um corpo no interior de um fluído, esse corpo passa a preencher o espaço do fluido. Esse mesmo fluído vai direcionar sobre esse corpo uma força vertical e para cima, semelhante ao peso do fluido que foi deslocado. Foi dessa forma que conseguiu não só desvendar o mistério da coroa como definir a Lei do Empuxo (E).
O Princípio de Arquimedes foi definido dessa forma:
Todo corpo mergulhado num fluido (líquido ou gás) sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.
Para identificar se a coroa era feita apenas de ouro ou se tinham outros materiais, Arquimedes repetiu essa experiência. Ao submergir a coroa em um fluído, ela só deveria deslocar a quantidade de água que equivalesse a densidade do ouro. Caso contrário, poderia afirmar que outros metais tinham sido adicionados à coroa.
A partir desses experimentos, concluiu-se que ao submergir um objeto em um fluido, podemos contar com a ação de duas forças:
Força Peso (P) – Relacionando movimento vertical e aceleração da gravidade;
Força de Empuxo (E) - Deslocando o corpo.
A densidade do corpo não interfere no valor do empuxo, mas existem três situações em que esse sistema é útil: para saber se o objeto afunda, flutua ou fica em equilíbrio.
E> P quando:
O corpo for levado para superfície, ou seja, se ele flutua. Isso acontece porque a força de empuxo é mais intensa que a força peso.
E < P quando:
O corpo afundar, isso significa que a força de empuxo é menor do que a força peso.
E = P quando:
O corpo permanecer estático onde foi colocado, isso significa que empuxo e peso têm forças iguais.