Schéma od Alexandra s prezývkou Volavka Alexandrijská. Volavka Alexandrijská – neuznaný génius svojej doby

Radiátory

Niektoré moderné technológie, predmety a poznatky boli objavené a vynájdené už v staroveku. Spisovatelia sci-fi vo svojich dielach dokonca používajú na opis takýchto javov špeciálny termín: „chronoklasmy“ - záhadné prieniky moderného poznania do minulosti. V skutočnosti je však všetko jednoduchšie: väčšinu týchto poznatkov skutočne objavili starovekí vedci, ale potom sa na ne z nejakého dôvodu zabudlo a znovu objavili o stáročia neskôr.

V tomto článku sa zoznámite s jedným z úžasných vedcov staroveku. Svojho času výrazne prispel k rozvoju vedy, no väčšina jeho diel a vynálezov upadla do zabudnutia a nezaslúžene zabudnutá. Volá sa Heron z Alexandrie.

Heron žil v Egypte v meste Alexandria a preto sa stal známym ako Heron Alexandrijský. Moderní historici predpokladajú, že žil v 1. storočí nášho letopočtu. niekde medzi 10-75 rokmi. Zistilo sa, že Heron vyučoval v Alexandrijskom múzeu, vedeckom centre starovekého Egypta, ktorého súčasťou bola aj slávna Alexandrijská knižnica. Väčšina Heronových prác je prezentovaná vo forme komentárov a poznámok k školiacim kurzom v rôznych akademických disciplínach. Originály týchto diel sa, žiaľ, nezachovali, mohli zaniknúť pri požiari, ktorý zachvátil Alexandrijskú knižnicu v roku 273 n. l., a mohli byť zničené v roku 391 n. Kresťania v návale náboženského fanatizmu ničili všetko, čo pripomínalo pohanskú kultúru. Do našich čias sa zachovali iba prepísané kópie Heronových diel, ktoré vytvorili jeho študenti a nasledovníci. Niektoré z nich sú v gréčtine a niektoré v arabčine. Existujú aj preklady do latinčiny zo 16. storočia.

Najznámejšia je Heronova "metrika" - vedecká práca, ktorá dáva definíciu sférického segmentu, torusu, pravidiel a vzorcov na presný a približný výpočet plôch pravidelných mnohouholníkov, objemov zrezaných kužeľov a pyramíd. V "metrike" je uvedený slávny Heronov vzorec na určenie plochy trojuholníka na troch stranách a sú uvedené pravidlá pre numerické riešenie kvadratické rovnice a približná extrakcia štvorcových a kubických odmocnín. V "Metrica" sa študujú najjednoduchšie zdvíhacie zariadenia - páka, blok, klin, naklonená rovina a skrutku, ako aj niektoré ich kombinácie. V tejto práci Heron zavádza pojem „jednoduché stroje“ a na opis svojej práce používa pojem moment sily.
Mnohí matematici obviňujú Herona z toho, že metrika neobsahuje matematické dôkazy o záveroch, ktoré urobil. Toto je pravda. Heron nebol teoretik, radšej vysvetľoval všetky vzorce a pravidlá, ktoré odvodil, na jasných praktických príkladoch. Práve v oblasti praxe Heron prekonáva mnohých svojich predchodcov. Najlepšou ilustráciou je jeho dielo „O dioptrii“, ktoré sa objavilo až v roku 1814. Táto práca stanovuje metódy vykonávania rôznych geodetických prác a zameranie sa vykonáva pomocou prístroja, ktorý vynašiel Heron - dioptrie.

1) Dioptrie

Dioptria bola prototypom moderného teodolitu. Jeho hlavnou časťou bolo pravítko s mieridlami pripevnenými na jeho koncoch. Toto pravítko sa otáčalo v kruhu, ktorý mohol zaberať horizontálnu aj vertikálnu polohu, čo umožňovalo označovať smery v horizontálnej aj vertikálnej rovine. Aby sa zabezpečila správna inštalácia zariadenia, bola k nemu pripevnená olovnica a hladina. Pomocou tohto zariadenia a zavedením pravouhlých súradníc mohol Heron vyriešiť rôzne problémy na zemi: zmerať vzdialenosť medzi dvoma bodmi, keď jeden alebo oba sú pre pozorovateľa neprístupné, nakresliť priamku kolmú na neprístupnú priamku, nájsť rozdiel úrovne medzi dvoma bodmi zmerajte plochu jednoduchej postavy bez toho, aby ste na meranú plochu vstúpili.
Dokonca aj v časoch Herona bol systém zásobovania vodou na ostrove Samos, vytvorený podľa návrhu Eupalina a prechádzajúci tunelom, považovaný za jedno z majstrovských diel starovekého inžinierstva. Voda cez tento tunel bola dodávaná do mesta zo zdroja nachádzajúceho sa na druhej strane hory Castro. Vedelo sa, že v záujme urýchlenia prác sa tunel kopal súčasne na oboch stranách hory, čo si vyžadovalo vysokú kvalifikáciu inžiniera, ktorý mal na starosti stavbu. Vodovod fungoval po mnoho storočí a prekvapil aj Heronových súčasníkov vo svojich spisoch. Presne od Herodota modernom svete dozvedeli o existencii tunela Eupalina. Zistil som, ale neveril som tomu, pretože sa verilo, že starí Gréci nemali potrebnú technológiu na stavbu takého zložitého objektu. Po preštudovaní Heronovej práce „O dioptrii“, nájdenej v roku 1814, vedci dostali druhý dokumentárny dôkaz o existencii tunela. Až na konci 19. storočia nemecká archeologická expedícia skutočne objavila legendárny tunel Eupalina.
Tu je návod, ako vo svojej práci Heron uvádza príklad použitia dioptrie, ktorú vynašiel na stavbu tunela Eupalina:

2) Počítadlo kilometrov

Počítadlo kilometrov bol malý vozík namontovaný na dvoch kolesách so špeciálne vybraným priemerom. Kolesá sa otočili presne 400-krát za miliatri (stará miera dĺžky rovnajúca sa 1598 m). Početné kolesá a nápravy boli poháňané ozubenými kolesami a prejdenú vzdialenosť indikovali kamienky padajúce do špeciálnej vaničky. Aby ste zistili, akú vzdialenosť prešli, stačilo spočítať počet kamienkov v zásobníku.

Vnútorná štruktúra počítadla kilometrov.

3) Aeolipile

Aeolipile (v preklade z gréčtiny ako „guľa boha vetra Aeola“) bol tesne uzavretý kotol s dvoma rúrkami na veku. Na rúrky bola inštalovaná rotačná dutá guľa, na ktorej povrchu boli inštalované dve dýzy v tvare písmena L. Cez otvor sa do kotla naliala voda, otvor sa uzavrel zátkou a kotol sa postavil nad oheň. Voda zovrela, vytvorila sa para, ktorá cez rúrky prúdila do gule a do rúrok v tvare L. Prúdy pary unikajúce z trysiek pri dostatočnom tlaku loptičku rýchlo roztočili. Postavený modernými vedcami podľa Heronových nákresov, aeolipile vyvinul až 3500 otáčok za minútu!

Pri montáži eolipile vedci narazili na problém tesnenia v kĺbových spojoch guľových a parných trubíc. Pri veľkej medzere dostala guľa väčší stupeň voľnosti otáčania, ale para ľahko unikala cez medzery a jej tlak rýchlo klesol. Ak sa medzera zmenšila, strata pary zmizla, ale loptička sa tiež ťažšie otáčala v dôsledku zvýšeného trenia. Nevieme, ako Heron vyriešil tento problém. Možno sa jeho aeolipile neotáčala takou vysokou rýchlosťou ako moderný model.
Bohužiaľ, eolipile nedostalo náležité uznanie a nebolo žiadané ani v období staroveku, ani neskôr, hoci na každého, kto ho videl, urobil obrovský dojem. Tento vynález bol považovaný len za zábavnú hračku. V skutočnosti je Heronov aeolipile prototypom parných turbín, ktoré sa objavili len o dve tisícročia neskôr! Navyše, eolipile možno považovať za jeden z prvých prúdových motorov. Pred objavením princípu prúdového pohonu zostával jeden krok: keď sme mali pred sebou experimentálne usporiadanie, bolo potrebné sformulovať samotný princíp. Na tomto kroku ľudstvo strávilo takmer 2000 rokov. Je ťažké si predstaviť, ako by vyzerala ľudská história, keby sa princíp prúdového pohonu rozšíril pred 2000 rokmi. Možno by ľudstvo už dávno všetko študovalo slnečná sústava a dosiahol hviezdy.

Zaujímavé je, že v roku 1750 došlo k opätovnému objaveniu Heronovho aeolipile. Maďarský vedec J.A. Segner postavil prototyp hydraulickej turbíny. Rozdiel medzi takzvaným Segnerovým kolesom a eolipilom je v tom, že reaktívna sila otáčajúca zariadenie nie je vytváraná parou, ale prúdom kvapaliny. V súčasnosti vynález maďarského vedca slúži ako klasická ukážka prúdového pohonu na kurzoch fyziky, na poliach a v parkoch sa využíva na polievanie rastlín.

4) Parný kotol

Konštrukcia bola veľká bronzová nádoba s koaxiálne inštalovaným valcom, ohniskom a rúrkami na prívod chladu a odvod. horúca voda. Kotol bol vysoko účinný a poskytoval rýchly ohrev vody.

5) "Magické" otváranie dverí

Ako viete, v období staroveku malo náboženstvo na ľudí obrovský vplyv. Bolo veľa náboženstiev a chrámov a každý chodil komunikovať s bohmi tam, kde sa mu najviac páčilo. Keďže blaho kňazov konkrétneho chrámu priamo záviselo od počtu farníkov, kňazi sa ich snažili nalákať na čokoľvek. Vtedy objavili zákon, ktorý platí dodnes: nič nedokáže prilákať ľudí do chrámu lepšie ako zázrak. Zeus však nezostupoval z Olympu častejšie, ako manna z neba padala z neba. A farníkov bolo treba každý deň lákať do chrámu. Na vytvorenie božských zázrakov museli kňazi použiť myseľ a vedecké poznatky Herona. Jedným z najpôsobivejších zázrakov bol mechanizmus, ktorý vyvinul a ktorý otvoril dvere do chrámu, keď sa na oltári zapálil oheň.

Vzduch zohriaty od požiaru vnikol do nádoby s vodou a vytlačil určité množstvo vody do suda zaveseného na lane. Sud naplnený vodou spadol a pomocou lana roztočil valce, ktoré uviedli do pohybu krídlové dvere. Dvere sa otvorili. Keď oheň zhasol, voda zo suda sa naliala späť do nádoby a protizávažie zavesené na lane, ktoré otáčalo valcami, zatvorilo dvere.
Celkom jednoduchý mechanizmus, ale aký psychologický vplyv na farníkov!

6) Automat na svätú vodu

Ďalším vynálezom, ktorý výrazne zvýšil ziskovosť starovekých chrámov, bol automat na svätenú vodu, ktorý vynašiel Heron.

Vnútorný mechanizmus zariadenia bol celkom jednoduchý a pozostával z presne vyváženej páky ovládajúcej ventil, ktorý sa otváral pod vplyvom hmotnosti mince. Minca prepadla štrbinou na malý podnos a aktivovala páku a ventil. Ventil sa otvoril a vytiekla trocha vody. Minca by potom skĺzla z podnosu a páka by sa vrátila do pôvodnej polohy, čím by sa zatvoril ventil. Podľa niektorých zdrojov stála porcia „posvätnej“ vody v čase Volavky 5 drachiem.
Tento vynález Heron sa stal prvým automatom na svete a napriek tomu, že prinášal dobré zisky, bol na stáročia zabudnutý. A to až koncom 19. storočia predajné automaty boli znovu vynájdené.

7) Nádoby na „premenu“ vody na víno

Možno sa Heronov ďalší vynález aktívne používal aj v chrámoch.

Vynález pozostáva z dvoch nádob spojených rúrkou. Jedna z nádob bola naplnená vodou a druhá vínom. Farník pridal malé množstvo vody do nádoby s vodou, voda sa dostala do inej nádoby a vytlačila z nej rovnaké množstvo vína. Muž priniesol vodu a tá sa „z vôle bohov“ zmenila na víno! Nie je to zázrak?
A tu je ďalší dizajn nádoby vynájdený Heronom na premenu vody na víno a späť.

Polovica amfory je naplnená vínom a druhá polovica vodou. Potom sa hrdlo amfory uzavrie zátkou. Kvapalina sa extrahuje pomocou kohútika umiestneného na dne amfory. V hornej časti nádoby, pod vyčnievajúcimi rukoväťami, sú vyvŕtané dva otvory: jeden v časti „vína“ a druhý v časti „voda“. Pohár priniesli ku kohútiku, kňaz ho otvoril a nalial do pohára buď víno, alebo vodu, pričom prstom potichu upchal jeden z otvorov.

8) Čerpadlo Heron

Čerpadlo pozostávalo z dvoch spojených piestových valcov vybavených ventilmi, z ktorých sa striedavo vytláčala voda. Pumpu poháňala svalová sila dvoch ľudí, ktorí sa striedali v stláčaní ramien páky. Je známe, že čerpadlá tohto typu následne používali Rimania na hasenie požiarov a vyznačovali sa vysokou kvalitou spracovania a úžasne presným lícovaním všetkých častí. Do objavenia elektriny sa im podobné čerpadlá často používali ako na hasenie požiarov, tak v námorníctve na čerpanie vody z podpalubí v prípade havárie.
Ako vidíme, Heron vyvinul tri veľmi zaujímavé vynálezy: eolipile, piestové čerpadlo a kotol. Ich spojením bolo možné získať parný stroj. Takáto úloha bola pravdepodobne v moci, ak nie Heronovi samotného, tak jeho nasledovníkom. Ľudia už vedeli, ako vytvárať uzavreté nádoby, a ako je zrejmé z príkladu s piestovým čerpadlom, dosiahli významné úspechy pri výrobe mechanizmov, ktoré si vyžadovali vysokú presnosť výroby. Parný stroj, samozrejme, nie je prúdový motor, na ktorého vytvorenie zjavne chýbali poznatky starovekých vedcov, no výrazne by urýchlil aj vývoj ľudstva.

9) Heronova olejová lampa

Najbežnejším spôsobom svietenia v staroveku bolo použitie olejových lámp, v ktorých horel knôt namočený v oleji. Knôt bol kus handry a celkom rýchlo vyhorel, rovnako ako olej. Jednou z hlavných nevýhod takýchto svietidiel bola potreba zabezpečiť, aby bol nad povrchom oleja vždy dostatok knôtu, ktorého hladina neustále klesala. Ak s jednou lampou sa to dalo ľahko sledovať, tak pri viacerých lampách už bol potrebný sluha, ktorý by pravidelne chodil po miestnosti a upravoval knôty v lampách. Heron vynašiel automatickú olejovú lampu.

10) dychový orgán

Organ vytvorený Heronom nebol originálny, ale bol iba vylepšeným dizajnom hydraulos, hudobného nástroja, ktorý vynašiel Ctesibius. Hydraulos bol súbor rúrok s ventilmi, ktoré vytvárali zvuk. Vzduch sa do potrubia privádzal pomocou vodnej nádrže a čerpadla, ktoré v tejto nádrži vytváralo potrebný tlak. Ovládanie potrubných ventilov, ako v moderný organ, bola vykonaná pomocou klávesnice. Heron navrhol automatizovať hydraulický systém pomocou veterného kolesa, ktoré slúžilo ako pohon čerpadla, ktoré hnalo vzduch do zásobníka.

11) Fontána Volavka

Volačia fontána pozostáva z troch nádob, ktoré sú umiestnené nad sebou a navzájom komunikujú. Dve spodné nádoby sú uzavreté a horná má tvar otvorenej misy, do ktorej sa nalieva voda. Voda sa naleje aj do strednej nádoby, ktorá sa neskôr uzavrie. Cez trubicu, ktorá vedie od dna misky takmer po dno spodnej nádoby, steká voda z misky a stláčaním vzduchu tam zvyšuje jej elasticitu. Spodná nádoba je spojená so strednou rúrkou, cez ktorú sa prenáša tlak vzduchu do strednej nádoby. Pôsobením tlaku na vodu ju vzduch núti stúpať zo strednej nádoby cez rúrku do hornej misky, kde z konca tejto rúrky vychádza fontána, stúpajúca nad hladinu vody. Fontánová voda padajúca do misy z nej odteká trubicou do spodnej nádoby, kde hladina vody postupne stúpa a hladina v strednej nádobe klesá. Čoskoro fontána prestane fungovať. Na opätovné spustenie stačí vymeniť spodnú a strednú nádobu.

12) Samohybná skriňa

Prvýkrát v histórii Heron vyvinul samohybný mechanizmus.

Mechanizmom bola drevená skriňa namontovaná na štyroch kolesách. Vnútro skrine bolo skryté za dverami. Tajomstvo pohybu bolo jednoduché: vo vnútri skrine sa pomaly spúšťala zavesená doska, ktorá pomocou lán a hriadeľov uviedla celú konštrukciu do pohybu. Ako regulátor otáčok bola použitá zásoba piesku, ktorý sa postupne sypal z vrchu skrine nadol. Rýchlosť spúšťania dosky bola regulovaná rýchlosťou sypania piesku, ktorá závisela od toho, aké široké boli dvere, ktoré sa oddeľovali vrchná časť skrinka zospodu.

13) Barulk

Na svoju dobu ojedinelým vedeckým dielom je Heronova mechanika. Táto kniha sa k nám dostala v preklade arabského učenca z 9. storočia nášho letopočtu. Costa al-Balbaki. Až do 19. storočia táto kniha nebola nikde publikovaná a veda ju zrejme nepoznala ani počas stredoveku, ani počas renesancie. Potvrdzuje to absencia zoznamov jeho textu v Grécky originál tak v latinskom preklade, ako aj nedostatok zmienok o ňom medzi scholastickými autormi. V Mechanice okrem popisu najjednoduchších mechanizmov: klin, páka, brána, blok, skrutka nájdeme mechanizmus vytvorený Heronom na zdvíhanie bremien.

V knihe sa tento mechanizmus objavuje pod názvom baroulkos. Z obrázku je vidieť, že toto zariadenie nie je nič iné ako prevodovka, ktorá sa používa ako navijak. Heronov barulcus pozostáva z niekoľkých ozubených kolies poháňaných ručne a Heron má pomer priemeru kolesa k priemeru nápravy 5: 1, pričom predtým predpokladal, že náklad, ktorý sa má zdvihnúť, váži 1000 talentov (25 ton). , a hnacia sila sa rovná 5 talentom ( 125 kg).

14) Automatické divadlo

Heronova práca „On Automata“ bola populárna počas renesancie a bola preložená do latinčiny a bola tiež citovaná mnohými vedcami tej doby. Najmä v roku 1501 Giorgio Valla preložil niektoré fragmenty tohto diela. Neskoršie preklady nasledovali ďalší autori.
Známy je obraz jedného z Heronových automatov, ktorý dal vo svojej knihe v roku 1589 Giovanni Battista Aleoti.

Väčšina kresieb Heronových mechanických bábik sa nezachovala, ale rôzne zdroje obsahujú ich popisy. Je známe, že Heron vytvoril akési bábkové divadlo, ktoré sa pohybovalo na kolesách ukryté pred publikom a bolo malou architektonickou štruktúrou - štyrmi stĺpmi so spoločnou základňou a architrávom. Bábky na jeho javisku, poháňané zložitým systémom šnúr a ozubených kolies, ktoré sú tiež skryté pred zrakom verejnosti, zrekonštruovali obrad festivalu na počesť Dionýza. Len čo takéto divadlo vstúpilo na námestie, na jeho javisku nad postavou Dionýza sa rozhorel oheň, na pantera ležiaceho pri nohách božstva sa nalialo víno z misky a družina začala tancovať na hudbu. Potom hudba a tanec utíchli, Dionýz sa otočil iným smerom, na druhom oltári sa rozhorel plameň – a celá akcia sa opakovala od začiatku. Po takomto predstavení sa bábiky zastavili a predstavenie sa skončilo. Táto akcia vždy vzbudila záujem všetkých obyvateľov bez ohľadu na vek. Nemenej úspešné boli ale pouličné predstavenia ďalšieho bábkového divadla Heron. Toto divadlo (pinaka) bolo veľmi malé, ľahko sa presúvalo z miesta na miesto Bol to malý stĺp, na vrchole ktorého bol za dverami ukrytý model divadelného javiska. Päťkrát sa otvorili a zatvorili a rozdelili do aktov drámu smutného návratu víťazov Tróje. Na malom javisku s mimoriadnou zručnosťou sa ukázalo, ako bojovníci stavali a spúšťali plachetnice, plavili sa na nich po rozbúrenom mori a umierali v priepasti pod zábleskom bleskov a hromu. Na simuláciu hromu vytvoril Heron špeciálne zariadenie, v ktorom sa loptičky vysypali z krabice a narazili na dosku.

Vo svojich automatických divadlách Heron v skutočnosti používal prvky programovania: akcie strojov boli vykonávané v prísnom poradí, scenérie sa navzájom nahrádzali v správnych momentoch. Pozoruhodné je, že hlavnou hnacou silou, ktorá uvádzala mechanizmy divadla do pohybu, bola gravitácia (bola využitá aj energia padajúcich telies). Pružiny, ktoré sa tak hojne používali v renesančných strojoch, sa nepoužívali. Dôvod je jednoduchý: na výrobu pružín sú potrebné vysokokvalitné oceľové zliatiny s elasticitou, ktoré starovekí metalurgovia nepoznali.

Heron počas svojho života vytvoril mnoho rôznych vynálezov, ktoré boli zaujímavé nielen pre jeho súčasníkov, ale aj pre nás, žijúcich o dve tisícročia neskôr.

Video vo formáte HD.

Heron je považovaný za najväčšieho inžiniera v histórii ľudstva. Veľmi sa priblížil priemyselnej revolúcii, ktorá nastala až o 2000 rokov neskôr. Ako prvý vynašiel automatické dvere, automatické bábkové divadlo, predajný automat, rýchlopalnú samonabíjaciu kušu, parnú turbínu, automatické dekorácie, prístroj na meranie dĺžky ciest (starodávny taxameter), Ako prvý vytvoril programovateľné zariadenia (hriadeľ s kolíkmi namotanými na lano).

Študoval geometriu, mechaniku, hydrostatiku a optiku. Hlavné diela: Metrika, Pneumatika, Automatopoetika, Mechanika (francúzština; dielo je zachované celé v arabčine), Katoptika (náuka o zrkadlách; zachovaná len v latinskom preklade) atď. V roku 1814 sa našla Heronova esej „O dioptrii“, v ktorej sú stanovené pravidlá pre zememeračstvo, ktoré sú vlastne založené na použití pravouhlých súradníc. Heron využil úspechy svojich predchodcov: Euklides, Archimedes, Strato z Lampsacus. Mnohé z jeho kníh sú nenávratne stratené (zvitky boli uložené v Alexandrijskej knižnici). Jedna z kópií jeho kníh vyrobená v 16. storočí je uložená na Oxfordskej univerzite.

V stredoveku boli mnohé jeho vynálezy odmietnuté, zabudnuté alebo nemali praktický význam.

Mechanika

Vo svojom pojednaní „Mechanika“ (?????????), pozostávajúcom z troch kníh, Heron opísal päť typov jednoduchých strojov: páku, bránu, klin, skrutku a blok. Volavka založená" Zlaté pravidlo mechanika“, podľa ktorej je nárast sily pri použití týchto mechanizmov sprevádzaný stratou vzdialenosti.

Vo svojom pojednaní „Pneumatika“ (????????????) Heron opísal rôzne sifóny, dômyselne navrhnuté nádoby a automaty poháňané stlačeným vzduchom alebo parou. Toto aeolipile, čo bola prvá parná turbína - guľa rotovaná silou prúdov vodnej pary; automat na otváranie dverí, automat na predaj „svätenej“ vody, požiarna pumpa, vodný organ, mechanické bábkové divadlo. V knihe “O automatoch” (???????????) sú popísané aj rôzne automatické zariadenia.

Vo svojom pojednaní Bellopoetika (????????????) Heron opísal rôzne vojenské vrhacie stroje.

Geodézia

Kniha “O dioptrii” (???? ????????) popisuje dioptriu - najjednoduchší prístroj používaný na geodetické práce. Toto zariadenie je pravítko s dvoma pozorovacími otvormi, ktoré možno otáčať v horizontálnej rovine a pomocou ktorých môžete pozorovať uhly.

Heron vo svojom pojednaní stanovuje pravidlá pre zememeračstvo, založené na použití pravouhlých súradníc. Návrh 15 opisuje, ako sa vytvára geodetické zdôvodnenie pri položení tunela cez horu, keď sa práce vykonávajú súčasne na oboch koncoch.

Návrh 34 opisuje počítadlo kilometrov, zariadenie na meranie vzdialenosti prejdenej vozíkom. Návrh 38 opisuje podobné zariadenie, ktoré umožňuje určiť vzdialenosť prejdenú loďou.

Optika

V Catoptricus (????????????) Heron dokladá priamosť svetelných lúčov nekonečne vysokou rýchlosťou šírenia. Dáva dôkaz o zákone odrazu, ktorý vychádza z predpokladu, že dráha svetla musí byť čo najkratšia ( špeciálny prípad Fermatov princíp). Na základe tohto princípu Heron uvažuje Rôzne druhy zrkadlá, pričom osobitnú pozornosť venujte valcovým zrkadlám.

Matematika

„Metrika“ (????????) Herona az nej získané „Geometria“ a „Stereometria“ sú referenčné knihy o aplikovanej matematike. Tu sú pravidlá a vzorce pre presný a približný výpočet rôznych geometrické tvary, napríklad „Heronov vzorec“ na určenie plochy trojuholníka na troch stranách (objavený Archimedesom), pravidlá pre približnú extrakciu odmocnín druhej a tretej mocniny (pozri Heronov iteračný vzorec). V podstate je prezentácia v Heronových matematických dielach dogmatická – pravidlá často nie sú odvodené, ale len ukázané na príkladoch.

Heronove „definície“ predstavujú rozsiahly súbor geometrických definícií, ktoré sa z väčšej časti zhodujú s definíciami Euklidových „prvkov“.

Roky Heroninho života

Roky Heronovho života v 20. storočí sa stali predmetom diskusií. Podľa antických prameňov žil po Archimedesovi, ale pred Pappusom, t.j. niekedy medzi rokom 200 pred Kristom a 300 AD Niektorí historici 18. až 19. storočia uviedli v tomto intervale konkrétnejšie dátumy, napríklad Baldi umiestnil Georon do roku 120 pred Kristom a ESBE označuje rok narodenia Herona - 155 pred Kristom V roku 1938 Otto Neugebauer navrhol, že Heron žil 1. storočie nášho letopočtu. Tento predpoklad bol založený na skutočnosti, že jeho kniha „O dioptrii“ spomína zatmenie Mesiaca, ktoré bolo zaznamenané 10 dní pred jarnou rovnodennosťou. Jeho náznak, že sa to stalo v Alexandrii o 5. hodine ráno, jasne naznačuje interval medzi rokom 200 pred Kristom. e. a 300 n.l na zatmenie Mesiaca 13. marca 62 (juliánsky dátum). Nedávno Neugebauerovo randenie kritizoval Nathan Sidoli.

(1. storočie nášho letopočtu), vynikajúci matematik, geodet, mechanik a inžinier helénskej éry. Nezachovali sa žiadne životopisné údaje. Je známe, že žil a pracoval v Alexandrii, ako predpokladá väčšina vedcov, v 1. storočí. AD Zanechal po sebe práce z mechaniky, matematiky a geodézie (v tom čase podľa klasifikácie Gelinosa z Rhodosu (1. storočie pred n. l.) matematika zahŕňala aritmetiku, geometriu, astronómiu, optiku, geodéziu, mechaniku, hudobnú harmóniu a praktické výpočty); vynašiel prototyp parného stroja a presné nivelačné prístroje. Z diel Herona Alexandrijského, „Mechanika“ (v arabskom preklade), „On zdvíhacie mechanizmy“, ako aj vyššie spomenuté „Metrika“ a „Dioptrie“. V gréčtine sú známe tri Heronove pojednania: „Pneumatika“, „Kniha vojnových strojov“, „Divadlo automatov“, „Catoptika“ (náuka o zrkadlách; zachovaná iba v latinskom preklade) atď.

Najpopulárnejšie boli Heronove automaty, ako automatizované divadlo, fontány a pod.. Heron opísal "dioptriu" - zariadenie na meranie uhlov - prototyp moderného teodolitu, založeného na zákonoch statiky a kinetiky, uviedol popis páky, bloku, skrutky, vojenských strojov. V optike formuloval zákony odrazu svetla, v matematike - metódy na meranie najdôležitejších geometrických útvarov. Heron využil úspechy svojich predchodcov: Euklides, Archimedes, Strato z Lampsacus. Jeho štýl je jednoduchý a jasný, aj keď niekedy príliš lakonický alebo neštruktúrovaný. Záujem o diela Herona vznikol v 3. storočí. n. e. Grécki a potom byzantskí a arabskí študenti komentovali a prekladali jeho diela.

Heronove matematické diela sú encyklopédiou starovekej aplikovanej matematiky. Jeho diela sa k nám nedostali v plnom rozsahu. Najlepšia z jeho kníh „Metrics“ poskytuje definíciu sférického segmentu, pravidlá a vzorce na presný a približný výpočet plôch pravidelných mnohouholníkov, objemov zrezaných kužeľov a pyramíd a takzvaný Heroniánsky vzorec na určenie oblasť trojuholníka na troch stranách, nájdená v Archimedes; sú uvedené pravidlá pre numerické riešenie kvadratických rovníc a približnú extrakciu druhej mocniny a odmocniny. Metrika skúma najjednoduchšie zdvíhacie zariadenia - páku, blok, klin, naklonenú rovinu a skrutku, ako aj niektoré ich kombinácie. Pri štúdiu „Simple Machines“ (termín zaviedol on) používa pojem moment. Vzal do úvahy silu trenia a odporučil pri práci so zložitými mechanizmami mierne zvýšiť sily, ktoré na ne pôsobia. V „Pneumatike“ preskúmal množstvo dômyselných hydropneumatických zariadení. V „The Theater of Automata“ opísal chrámové a divadelné automaty svojej doby. Volavka má pomer C2 » 17/12, kde 17/12, ako je známe, je štvrtá vhodná frakcia pre C2. Obsah Heronových matematických prác je dogmatický, pravidlá sa najčastejšie neodvodzujú, ale sú vysvetlené na príkladoch. To približuje Heronove diela k dielam matematikov starovekého Egypta a Babylonu. V roku 1814 bola nájdená Heronova esej „O dioptrii“, ktorá stanovuje pravidlá geodézie, ktoré sú v skutočnosti založené na použití pravouhlých súradníc. Heron opísal hlavné úspechy starovekého sveta v oblasti aplikovanej mechaniky. Vynašiel množstvo prístrojov a strojov, najmä prístroj na meranie dĺžky ciest, ktorý fungoval na rovnakom princípe ako moderné taxametre, automat na predaj „posvätnej vody“, rôzne vodné hodiny a iné. Vplyv Heronovej tvorby možno vysledovať v celej Európe až do renesancie.

V Európe museli byť mnohé grécke vynálezy po 1000-2000 rokoch znovuobjavené. To bola cena troch víťazstiev – Ríma, kresťanstva a barbarov.

Napríklad stavebný žeriav sa používal pri stavbe chrámov v starovekom Grécku okolo roku 515 pred Kristom. Prvá „moderná“ zmienka o kohútiku pochádza z roku 1740 vo Francúzsku.

Prevodové mechanizmy sa používali v 5. storočí pred Kristom a ďalej sa rozvíjali až po 13. storočí.

Vykopávky v Aténach a Olympii ukázali prítomnosť sprchovacích kútov, vaní a tečúcej vody horúca voda, ktorá bola postavená v 5. storočí pred Kristom. Podobný vynález bol znovu vyrobený v 16. storočí v Anglicku.

Urbanistické plánovanie prvýkrát vykonal architekt Hippodamus počas výstavby mesta Milétus (okolo roku 400 pred Kristom). Až o 1800 rokov neskôr, počas ranej renesancie, bola naplánovaná Florencia.

Kuša (gastropet) sa objavila v starovekom Grécku okolo roku 400 pred Kristom. V stredovekej Európe sa začal používať v 14.-15.

Chrám Artemidiny z Efezu bol vyhrievaný cirkulujúcim teplým vzduchom už v 4. storočí pred Kristom. V cistercitských kláštoroch bolo v 12. storočí obnovené ústredné kúrenie.

Astroláb bol známy v Grécku okolo roku 200 pred Kristom, ale do Európy sa opäť dostal cez arabský svet a Španielsko v 11. storočí.

Počítadlo kilometrov (zariadenie na meranie vzdialeností) používal Alexander Veľký a znovu ho vynašiel William Clayton v roku 1847.
Je príznačné, že veľa vynálezov vzniklo v najväčšom vedeckom centre Grékov – Alexandrii a najznámejším vynálezcom Alexandrie bol Herón Alexandrijský.

Heron Alexandrijský, grécky matematik a mechanik, ktorý žil v 1. storočí nášho letopočtu, je považovaný za najväčšieho inžiniera v celej histórii ľudstva.
Volavka Alexandrijská bola posadnutá rôznymi zariadeniami a automatickými mechanizmami. Okrem prvého parného stroja Heron skonštruoval mechanické bábkové divadlá, hasičský stroj, počítadlo kilometrov, samoplniacu olejovú lampu, nový typ striekačky, topografický prístroj podobný modernému teodolitu, vodný organ, organ, ktorý znelo, keď bežal veterný mlyn a pod. Množstvo dômyselných zariadení, ktoré podrobne opísal v sérii učebníc v 1. stor. n. úžasné.
Jeho stroj na vkladanie peňazí, podobne ako mnohé iné jeho zázraky, bol určený na použitie v chrámoch. Myšlienkou mechanizmu bolo, že veriaci vloží 5-drachiemovú bronzovú mincu do štrbiny a na oplátku dostane trochu vody na rituálne umytie tváre a rúk pred vstupom do chrámu. Na konci dňa si kňažky mohli vyzdvihnúť dary z automatu. Niečo podobné sa robí v niektorých moderných rímskokatolíckych katedrálach, kde ľudia vkladajú drobné do strojov na zapaľovanie elektrických sviečok.
Staroveký aparát fungoval nasledujúcim spôsobom. Minca padla do malého pohára, ktorý bol zavesený na jednom konci starostlivo vyváženého vahadla. Pod jej váhou sa druhý koniec vahadla zdvihol, otvoril ventil a vytiekla svätená voda. Len čo pohár spadol, minca skĺzla dolu, koniec vahadla s pohárom sa zdvihol a druhý spadol, zatvoril ventil a odstavil vodu.
Heronov dômyselný mechanizmus mohol byť čiastočne inšpirovaný myšlienkou zariadenia, ktoré o tri storočia skôr vynašiel Filón Byzantský. Bola to nádoba s pomerne záhadným mechanizmom zabudovaným vo vnútri, ktorý umožňoval hosťom umývať si ruky. Vyššie vodná fajka bola vyrezaná ruka držiaca guľu s pemzou. Keď si ho hosť vzal, aby si pred večerou umyl ruky, mechanické rameno zmizlo vo vnútri mechanizmu a z potrubia tiekla voda. Po nejakom čase voda prestala tiecť a objavila sa mechanická ruka s novým kusom pemzy pripravenej pre hosťa. Bohužiaľ, Philo nezanechal podrobný popis toho, ako tento výnimočný mechanický zázrak fungoval, ale zdá sa, že bol založený na rovnakých princípoch ako automat.
Asi pred 2000 rokmi Heron vynašiel automaticky otvárané dvere pre chrámy egyptského mesta Alexandria.
Okrem toho bol Heron špecialistom na organizovanie verejných predstavení. Jeho návrh automatických chrámových dverí bol darom egyptským kňazom, ktorí po stáročia používali mechanické alebo iné zázraky na posilnenie svojej moci a prestíže.
Pomocou pomerne jednoduchých mechanických princípov Heron vynašiel zariadenie, ktoré otvorilo dvere malého chrámu akoby neviditeľnými rukami, keď kňaz zapálil oheň na oltári oproti nemu.
V kovovej guli ukrytej pod oltárom oheň ohrieval vzduch. Rozpínajúc sa, tlačila vodu cez sifón do obrovskej vane. Tá bola zavesená na reťaziach systémom závaží a kladiek, ktoré pri oťažení vane otáčali dvierkami na ich osiach.
Keď oheň na oltári utíchol, stala sa ďalšia úžasná vec. V dôsledku prudkého ochladenia vzduchu v guli došlo k nasávaniu vody do sifónu iným spôsobom. Prázdna vaňa sa vrátila nahor, čím sa systém kladiek opäť dal do pohybu a dvere sa slávnostne zatvorili.
Ďalším vzorom opísaným v spisoch Herona je roh, ktorý zaznel, keď sa otvorili dvere chrámu. Zohralo úlohu zvončeka a alarmu proti vlámaniu.
Niet pochýb o tom, že systém automatických dverí opísaný Heronom sa skutočne používal v egyptských chrámoch a možno aj inde v grécko-rímskom svete. Samotný vynálezca sa mimochodom zmienil o alternatívnom systéme, ktorý používali iní inžinieri: „Niektorí z nich používajú namiesto vody ortuť, pretože je ťažšia a ľahko sa oddelí ohňom.“ Čo Heron myslel slovom preloženým ako „odpojí“ je stále neznáme, ale použitie ortuti namiesto vody v mechanizmoch podobných Heronovmu dizajnu ich určite zefektívnilo.

Heronov parný stroj.

Heron Alexandrijský vynašiel prvý funkčný parný stroj a nazval ho „veterná guľa“. Jeho dizajn je mimoriadne jednoduchý. Široký olovený kotol naplnený vodou bol umiestnený nad zdrojom tepla, napríklad nad horiacim dreveným uhlím. Keď voda vrela v dvoch rúrach, v strede ktorých sa otáčala guľa, stúpala para. Prúdy pary vystrelili cez dva otvory v guli, čo spôsobilo, že sa otáčala vysokou rýchlosťou. Rovnaký princíp je základom moderného prúdového pohonu.
Dal by sa parný stroj použiť na praktické účely? Aby našiel odpoveď na túto otázku, špecialista na starovek Dr. J. G. Landels z Univerzity v Readingu s pomocou špecialistov z Technickej fakulty vyrobil presný pracovný model Heronovho prístroja. Zistil, že má vysokú rýchlosť otáčania najmenej 1500 otáčok za minútu: „Guľa Heronovho zariadenia bola možno najrýchlejšie sa otáčajúcim objektom svojej doby.“
Landels však mal ťažkosti s nastavením spojov medzi rotujúcou guľou a parným potrubím, čo bránilo účinnosti zariadenia. Voľný pánt umožnil, aby sa guľa otáčala rýchlejšie, ale potom sa para rýchlo odparila; tesný záves znamenal plytvanie energiou pri prekonávaní trenia. Landels urobil kompromis a vypočítal, že účinnosť Heronovho mechanizmu mohla byť nižšia ako jedno percento. Na výrobu jednej desatiny konskej sily (výkonu jedného človeka) by teda bola potrebná dosť veľká jednotka, ktorá by spotrebovala obrovské množstvo paliva. Vynaložilo by sa na to viac energie, než by dokázal vyrobiť samotný mechanizmus.
Volavka dokázala vymyslieť viac efektívna metóda využitie energie pary. Ako poznamenal Landels, všetky potrebné prvky pre efektívny parný stroj sa nachádzajú v zariadeniach opísaných týmto starovekým inžinierom. Jeho súčasníci vyrábali valce a piesty s mimoriadne vysokou účinnosťou užitočná akcia, ktorý Heron použil pri návrhu vodného čerpadla na hasenie požiaru. Vhodný ventilový mechanizmus pre parný stroj sa našiel v jeho návrhu vodnej fontány poháňanej stlačeným vzduchom. Jeho mechanizmus je podobný modernému rozprašovaču hmyzu. Pozostávala z okrúhlej bronzovej komory, ktorá bola pokročilejšia ako olovený kotol v jeho parnom stroji, pretože dokázala odolať vysokým tlakom.
Pre Herona alebo ktoréhokoľvek z jeho súčasníkov by bolo ľahké skombinovať všetky tieto prvky (kotol, ventily, piest a valec) a vytvoriť funkčný parný stroj. Dokonca sa tvrdilo, že Heron išiel vo svojich experimentoch ďalej a zbieral potrebné prvky do účinného parného stroja, no buď zomrel počas testovania, alebo od tejto myšlienky upustil. Žiadny z týchto predpokladov nie je podložený. S najväčšou pravdepodobnosťou sa mu pre pracovnú zaneprázdnenosť nepodarilo túto myšlienku zrealizovať. V Alexandrii a grécko-rímskom svete však bolo mnoho ďalších skúsených a vynaliezavých inžinierov. Prečo teda nikto z nich nerozvinul túto myšlienku ďalej? Zrejme je to všetko o ekonomike. Potenciál mnohých vynálezov nebol nikdy plne využitý Staroveký svet kvôli otrokárskej ekonomike. Aj keby sa nejakému brilantnému vedcovi podarilo vytvoriť parný stroj schopný vykonávať prácu stoviek ľudí, potom by najnovší mechanizmus nevzbudil záujem medzi priemyselníkmi, pretože na trhu s otrokmi mali vždy po ruke pracovnú silu. Ale priebeh dejín mohol byť iný...

Fontána Volavka.

Jedno zo zariadení opísaných vedcom staroveké Grécko Hrdina Alexandrie mal magickú fontánu. Hlavným zázrakom tejto fontány bolo, že voda z fontány vytekala sama, bez použitia akéhokoľvek vonkajšieho zdroja vody. Princíp fungovania fontány je jasne viditeľný na obrázku. Možno sa niekto pri pohľade na schému fontány rozhodne, že to nefunguje. Alebo si naopak takéto zariadenie pomýli s perpetum mobile. Ale z fyzikálneho zákona o zachovaní energie vieme, že nie je možné vytvoriť perpetum mobile. Pozrime sa bližšie na to, ako fungovala Volavkova fontána.
Volavčia fontána pozostáva z otvorenej misy a dvoch zapečatených nádob umiestnených pod misou. Z hornej misky do spodnej nádoby vedie úplne utesnená trubica. Ak nalejete vodu do hornej misky, voda začne prúdiť cez trubicu do spodnej nádoby a vytlačí odtiaľ vzduch. Keďže samotná spodná nádoba je úplne utesnená, vzduch vytlačený vodou cez utesnenú trubicu prenáša tlak vzduchu do strednej misky. Tlak vzduchu v strednej nádobe začne vytláčať vodu a fontána začne fungovať. Ak bolo na začatie práce potrebné naliať vodu do hornej misky, potom sa na ďalšiu prevádzku fontány už použila voda, ktorá spadla do misky zo strednej nádoby. Ako vidíte, dizajn fontány je veľmi jednoduchý, ale to je len na prvý pohľad.
Stúpanie vody do hornej misky sa uskutočňuje tlakom vody výšky H1, pričom fontána dvíha vodu do oveľa väčšej výšky H2, čo sa na prvý pohľad zdá nemožné. Koniec koncov, toto by si malo vyžadovať oveľa väčší tlak. Fontána by nemala fungovať. Ale znalosti starých Grékov sa ukázali byť také vysoké, že prišli na to, ako preniesť tlak vody zo spodnej nádoby do strednej nádoby nie vodou, ale vzduchom. Keďže hmotnosť vzduchu je výrazne nižšia ako hmotnosť vody, tlaková strata v tejto oblasti je veľmi nepatrná a fontána vystreľuje z misky do výšky H3. Výška fontánového prúdu H3 bez zohľadnenia tlakových strát v rúrach sa bude rovnať výške tlaku vody H1.
Aby teda voda fontány tiekla čo najvyššie, je potrebné urobiť konštrukciu fontány čo najvyššie, čím sa zväčší vzdialenosť H1. Okrem toho musíte strednú nádobu zdvihnúť čo najvyššie. Pokiaľ ide o fyzikálny zákon o zachovaní energie, je plne dodržaný. Voda zo strednej nádoby prúdi vplyvom gravitácie do spodnej nádoby. To, že to takto prechádza cez hornú misku a zároveň tam strieľa ako fontána, nijako neodporuje zákonu o zachovaní energie. Ako viete, prevádzkový čas takýchto fontán nie je nekonečný, nakoniec všetka voda zo strednej nádoby pretečie do spodnej a fontána prestane fungovať.
Na príklade stavby Herónovej fontány vidíme, aké vysoké boli znalosti starovekých gréckych vedcov v pneumatike.

Oheň Herona Alexandrijského.

Kňazi chrámu každé ráno zapaľovali na oltári obetný oheň. A len čo sa oheň poriadne rozhorel, hneď sa z vôle bohov starovekého Grécka otvorili dvere od neznámej sily. Keď nastal večer, kňazi uhasili oheň a napriek tomu boli z vôle bohov starovekého Grécka dvere zatvorené. Nič iné ako oheň na oltári nemohlo otvoriť dvere do chrámu. Starovekí Gréci to vnímali ako veľký zázrak, a to len posilňovalo vieru v bohov. Dokonca aj prví kresťania to považovali za zázrak. Je pravda, že tento zázrak podľa ich názoru nevykonal Boh, ale diabol.
Princíp fungovania tohto zázraku popisuje vo svojej knihe veľký vedec starovekého Grécka, Heron Alexandrijský.
Dvere chrámu neboli pripevnené na obyčajných pántoch, ale na okrúhlych podperách, ktoré šli pod podlahu chrámu. Okolo podpier bolo navinuté lano, ktoré sa dalo potiahnuť, aby sa dvere otvorili. Na automatické zatváranie dverí bolo v dizajne použité protizávažie. To však ešte nie je skutočný zázrak. Skryť osobu pod podlahou nie je najlepší nápad. Je príliš ľahké odhaliť takýto podvod.
Na skutočný zázrak sa využila vlastnosť vzduchu expandovať pri zahriatí. Oltár bol vzduchotesný a pri zahriatí vychádzal z oltára špeciálnym potrubím teplý vzduch. Cez toto potrubie vstupoval vzduch do nádoby naplnenej vodou. Tlak horúceho vzduchu začal vytláčať vodu z nádoby. Voda naplnila vedro priviazané k systému otvárania dverí cez zakrivenú rúrku. Vedro naplnené vodou ťahalo lano a dvere sa na príkaz veľkých bohov starovekého Grécka otvorili.

Večer, keď kňazi prestali udržiavať oheň, vzduch vo vnútri oltára sa začal ochladzovať. V oltári a hornej časti nádoby s vodou sa vytvorilo slabé vákuum a voda z vedra bola pod vplyvom atmosférického tlaku nasmerovaná späť do nádoby. Vedro sa odľahčilo a protizávažie zatvorilo dvere.
Ako vidíte, bohovia starovekého Grécka s tým nemajú nič spoločné. Ale chlapci starovekého Grécka sa v 14 rokoch v škole nenaučili základy termodynamiky a dievčatá do školy nechodili vôbec. Preto aj keď sa niekto dozvie o mechanizmoch pod chrámom, stále uverí, že dvere do chrámu otvárajú bohovia starovekého Grécka. A určite nie zo strany kňazov chrámu.
Mechanizmus opísaný Heronom je jedným z prvých v histórii technológie tepelných motorov. Je to vlastne vodná pumpa. Ale veľmi nezvyčajné vodné čerpadlo. V tomto prevedení nie je pracovnou tekutinou voda alebo para, ale vzduch.

Požiarne čerpadlo Herona Alexandrijského.

Jedným zo zariadení opísaných v knihe starogréckeho vedca Herona Alexandrijského bolo požiarne vodné čerpadlo. Za tvorcu tohto požiarneho čerpadla je považovaný ďalší veľký vedec starovekého Grécka, Ktesibius, učiteľ Herona Alexandrijského.
Čerpadlo opísané Heronom z Alexandrie malo všetky vlastnosti modernej ručnej pumpy. Pozostával z dvoch pracovných valcov. Každý valec mal dva ventily. Jedným je sanie, druhým výtok. Čerpadlo bolo vybavené uzáverom na vyrovnávanie vzduchu. Na pohon valcov čerpadla bola použitá vyvažovacia páka. Čerpadlo bolo skonštruované pre obsluhu dvoch osôb.
Princíp činnosti čerpadla je pomerne jednoduchý. Keď sa piest čerpadla pohybuje nahor, vo valci sa vytvorí znížený tlak a voda zo zásobníka pod vplyvom atmosférického tlaku vstupuje do valca.
Keď sa piest pohybuje nadol, voda pod tlakom piestu vyteká z valca do vyrovnávacej čiapočky vzduchu. Pohybu vody v opačnom smere bránia ventily čerpadla.
Hlavným účelom vyrovnávacieho uzáveru je vyrovnávať kolísanie tlaku vody na výstupe z čerpadla.
Pred spustením čerpadla je vyrovnávacia čiapočka prázdna a úplne naplnená vzduchom. Keď čerpadlo beží, vyrovnávacia čiapočka je naplnená vodou prichádzajúcou z valcov. Pretože všetky výstupy vzduchu sú rýchlo zablokované vodou, vzduch nemá inú možnosť, ako sa stlačiť pod tlakom vody vstupujúcej do odsávača pár. V určitom štádiu sa tlak v systéme vyrovná a voda začne vytekať z vyrovnávacieho uzáveru hore potrubím a stlačený vzduch zostáva v hornej časti uzáveru.
Keď piesty dosiahnu hornú alebo dolnú úvrať, nastane mierna prestávka v prevádzke čerpadla. Voda však stále vyteká z čerpadla. Je to stlačený vzduch vo vyrovnávacom uzávere, ktorý pokračuje vo vytláčaní vody. Výsledkom je, že voda prúdi z čerpadla neustále, bez akýchkoľvek pulzácií.
Prítomnosť vyrovnávacieho uzáveru v čerpadle ukazuje, aké vysoké boli znalosti o pneumatike starých Grékov.

Mnohí z nás, ktorí študujeme fyziku alebo históriu techniky, s prekvapením zisťujú, že niektoré moderné technológie, predmety a poznatky boli objavené a vynájdené už v staroveku. Spisovatelia sci-fi vo svojich dielach dokonca používajú na opis takýchto javov špeciálny termín: „chronoklasmy“ - záhadné prieniky moderného poznania do minulosti. V skutočnosti je však všetko jednoduchšie: väčšinu týchto poznatkov skutočne objavili starovekí vedci, ale potom sa na ne z nejakého dôvodu zabudlo a znovu objavili o stáročia neskôr.

V tomto článku vás pozývam spoznať jedného z úžasných vedcov staroveku. Svojho času výrazne prispel k rozvoju vedy, no väčšina jeho diel a vynálezov upadla do zabudnutia a nezaslúžene zabudnutá. Volá sa Heron z Alexandrie.
Heron žil v Egypte v meste Alexandria a preto sa stal známym ako Heron Alexandrijský. Moderní historici predpokladajú, že žil v 1. storočí nášho letopočtu. Do našich čias sa zachovali iba prepísané kópie Heronových diel, ktoré vytvorili jeho študenti a nasledovníci. Niektoré z nich sú v gréčtine a niektoré v arabčine. Existujú aj preklady do latinčiny zo 16. storočia.

Najznámejšia je Heronova „metrika“ - vedecká práca, ktorá poskytuje definíciu sférického segmentu, torusu, pravidiel a vzorcov na presný a približný výpočet plôch pravidelných mnohouholníkov, objemov zrezaných kužeľov a pyramíd. V tejto práci Heron zavádza pojem „jednoduché stroje“ a na opis svojej práce používa pojem krútiaceho momentu.

Ryža. Počítadlo kilometrov (vzhľad

Ryža. Počítadlo kilometrov (interné zariadenie)
Počítadlo kilometrov bol malý vozík namontovaný na dvoch kolesách so špeciálne vybraným priemerom. Kolesá sa otočili presne 400-krát za miliatri (stará miera dĺžky rovnajúca sa 1598 m). Početné kolesá a nápravy boli poháňané ozubenými kolesami a prejdenú vzdialenosť indikovali kamienky padajúce do špeciálnej vaničky. Aby ste zistili, akú vzdialenosť prešli, stačilo spočítať počet kamienkov v zásobníku.
Jednou z Heronových najzaujímavejších prác je „Pneumatika“. Kniha obsahuje popisy asi 80 zariadení a mechanizmov. Najznámejší je aeolipile (v preklade z gréčtiny: „guľa boha vetra Aeola“).

Ryža. Aeolipile
Eolipile bol tesne uzavretý kotol s dvoma rúrkami na veku. Na rúrky bola inštalovaná rotačná dutá guľa, na ktorej povrchu boli inštalované dve dýzy v tvare písmena L. Cez otvor sa do kotla naliala voda, otvor sa uzavrel zátkou a kotol sa postavil nad oheň. Voda zovrela, vytvorila sa para, ktorá cez rúrky prúdila do gule a do rúrok v tvare L. Prúdy pary unikajúce z trysiek pri dostatočnom tlaku loptičku rýchlo roztočili. Postavený modernými vedcami podľa Heronových nákresov, aeolipile vyvinul až 3500 otáčok za minútu!

Bohužiaľ, eolipile nedostalo náležité uznanie a nebolo žiadané ani v období staroveku, ani neskôr, hoci na každého, kto ho videl, urobil obrovský dojem. Heronov eolipile je prototyp parných turbín, ktorý sa objavil len o dve tisícročia neskôr! Navyše, eolipile možno považovať za jeden z prvých prúdových motorov. Pred objavením princípu prúdového pohonu zostával jeden krok: keď sme mali pred sebou experimentálne usporiadanie, bolo potrebné sformulovať samotný princíp. Na tomto kroku ľudstvo strávilo takmer 2000 rokov. Je ťažké si predstaviť, ako by vyzerala ľudská história, keby sa princíp prúdového pohonu rozšíril pred 2000 rokmi.
Ďalším výnimočným vynálezom Herona súvisiacim s používaním pary je parný kotol.

Konštrukcia bola veľká bronzová nádoba s koaxiálne inštalovaným valcom, ohniskom a potrubím na prívod studenej a vypúšťanie horúcej vody. Kotol bol vysoko účinný a poskytoval rýchly ohrev vody.
Významnú časť Heronovej „Pneumatiky“ zaberá popis rôznych sifónov a nádob, z ktorých voda tečie gravitáciou cez rúrku. Princíp obsiahnutý v týchto konštrukciách úspešne využívajú moderní vodiči, keď je potrebné vypustiť benzín z nádrže automobilu. Na vytvorenie božských zázrakov museli kňazi použiť myseľ a vedecké poznatky Herona. Jedným z najpôsobivejších zázrakov bol mechanizmus, ktorý vyvinul a ktorý otvoril dvere do chrámu, keď sa na oltári zapálil oheň.

Ďalším vynálezom, ktorý výrazne zvýšil ziskovosť starovekých chrámov, bol automat na svätenú vodu, ktorý vynašiel Heron.
Vnútorný mechanizmus zariadenia bol celkom jednoduchý a pozostával z presne vyváženej páky ovládajúcej ventil, ktorý sa otváral pod vplyvom hmotnosti mince. Minca prepadla štrbinou na malý podnos a aktivovala páku a ventil. Ventil sa otvoril a vytiekla trocha vody. Minca by potom skĺzla z podnosu a páka by sa vrátila do pôvodnej polohy, čím by sa zatvoril ventil.
Tento vynález Herona sa stal prvým automatom na svete. Koncom 19. storočia boli predajné automaty znovu vynájdené.
Ďalší vynález Herona sa aktívne používal aj v chrámoch.

Jedinečným vynálezom svojej doby bolo vodné čerpadlo, ktorého dizajn opísal Heron vo svojom diele „Pneumatika“.
Čerpadlo pozostávalo z dvoch spojených piestových valcov vybavených ventilmi, z ktorých sa striedavo vytláčala voda. Pumpu poháňala svalová sila dvoch ľudí, ktorí sa striedali v stláčaní ramien páky. Je známe, že čerpadlá tohto typu následne používali Rimania na hasenie požiarov a vyznačovali sa vysokou kvalitou spracovania a úžasne presným lícovaním všetkých častí.

Najbežnejším spôsobom osvetlenia v staroveku bolo osvetlenie pomocou olejových lámp. Ak s jednou lampou sa to dalo ľahko sledovať, tak pri viacerých lampách už bol potrebný sluha, ktorý by pravidelne chodil po miestnosti a upravoval knôty v lampách. Heron vynašiel automatickú olejovú lampu.

Lampa sa skladá z misky, do ktorej sa nalieval olej a zo zariadenia na kŕmenie knôtu. Toto zariadenie obsahovalo plavák a k nemu pripojené ozubené koleso. Keď hladina oleja klesla, plavák klesol, otočil ozubené koleso a ten zasa privádzal do spaľovacej zóny tenkú koľajnicu obalenú knôtom. Tento vynález bol jedným z prvých použití hrebeňa a ozubeného kolesa.
Heron's "Pneumatics" tiež poskytuje popis konštrukcie injekčnej striekačky, žiaľ, nie je isté, či sa toto zariadenie používalo na lekárske účely v staroveku. Nie je tiež známe, či o jej existencii vedeli Francúz Charles Pravaz a Škót Alexander Wood, ktorí sú považovaní za vynálezcov modernej lekárskej striekačky.

Na svoju dobu ojedinelým vedeckým dielom je Heronova mechanika. Táto kniha sa k nám dostala v preklade arabského učenca z 9. storočia nášho letopočtu. Costa al-Balbaki. Až do 19. storočia táto kniha nebola nikde publikovaná a veda ju zrejme nepoznala ani počas stredoveku, ani počas renesancie. Potvrdzuje to absencia zoznamov jej textu v pôvodnom gréckom a latinskom preklade. V Mechanice okrem popisu najjednoduchších mechanizmov: klin, páka, brána, blok, skrutka nájdeme mechanizmus vytvorený Heronom na zdvíhanie bremien.

V knihe sa tento mechanizmus objavuje pod názvom barulk. Je vidieť, že toto zariadenie nie je nič iné ako prevodovka, ktorá sa používa ako navijak.
Heron venoval svoje diela „O vojenských strojoch“ a „O výrobe vrhacích strojov“ základom delostrelectva a opísal v nich niekoľko návrhov kuší, katapultov a balistiek.
Heronova práca On Automata bola populárna počas renesancie a bola preložená do latinčiny a citovaná mnohými vedcami tej doby. Najmä v roku 1501 Giorgio Valla preložil niektoré fragmenty tohto diela. Neskoršie preklady nasledovali ďalší autori.

Organ vytvorený Heronom nebol originálny, ale bol iba vylepšeným dizajnom hydraulos, hudobného nástroja, ktorý vynašiel Ctesibius. Hydraulos bol súbor rúrok s ventilmi, ktoré vytvárali zvuk. Vzduch sa do potrubia privádzal pomocou vodnej nádrže a čerpadla, ktoré v tejto nádrži vytváralo potrebný tlak. Ventily píšťal sa ako v modernom organe ovládali pomocou klávesnice. Heron navrhol automatizovať hydraulický systém pomocou veterného kolesa, ktoré slúžilo ako pohon čerpadla, ktoré hnalo vzduch do zásobníka.

Je známe, že Heron vytvoril akési bábkové divadlo, ktoré sa pohybovalo na kolesách ukryté pred publikom a bolo malou architektonickou štruktúrou - štyrmi stĺpmi so spoločnou základňou a architrávom. Bábky na jeho javisku, poháňané zložitým systémom šnúr a ozubených kolies, ktoré sú tiež skryté pred zrakom verejnosti, zrekonštruovali obrad festivalu na počesť Dionýza. Len čo takéto divadlo vstúpilo na námestie, na jeho javisku nad postavou Dionýza sa rozhorel oheň, na pantera ležiaceho pri nohách božstva sa nalialo víno z misky a družina začala tancovať na hudbu. Potom hudba a tanec utíchli, Dionýz sa otočil iným smerom, na druhom oltári vzbĺkol plameň – a celá akcia sa znova opakovala. Po takomto predstavení sa bábiky zastavili a predstavenie sa skončilo. Táto akcia vždy vzbudila záujem všetkých obyvateľov bez ohľadu na vek. Nemenej úspešné boli ale pouličné predstavenia ďalšieho bábkového divadla Heron.

Toto divadlo (pinaka) bolo veľmi malé, ľahko sa presúvalo z miesta na miesto Bol to malý stĺp, na vrchole ktorého bol za dverami ukrytý model divadelného javiska. Päťkrát sa otvorili a zatvorili a rozdelili do aktov drámu smutného návratu víťazov Tróje. Na malom javisku s mimoriadnou zručnosťou sa ukázalo, ako bojovníci stavali a spúšťali plachetnice, plavili sa na nich po rozbúrenom mori a umierali v priepasti pod zábleskom bleskov a hromu. Na simuláciu hromu vytvoril Heron špeciálne zariadenie, v ktorom sa loptičky vysypali z krabice a narazili na dosku.

Dokonca aj v časoch Herona bol systém zásobovania vodou na ostrove Samos, vytvorený podľa návrhu Eupalina a prechádzajúci tunelom, považovaný za jedno z majstrovských diel starovekého inžinierstva. Voda cez tento tunel bola dodávaná do mesta zo zdroja nachádzajúceho sa na druhej strane hory Castro. Vedelo sa, že v záujme urýchlenia prác sa tunel kopal súčasne na oboch stranách hory, čo si vyžadovalo vysokú kvalifikáciu inžiniera, ktorý mal na starosti stavbu. Vodovod fungoval po mnoho storočí a prekvapil aj Heronových súčasníkov vo svojich spisoch. Práve od Herodota sa moderný svet dozvedel o existencii tunela Eupalina. Zistil som, ale neveril som tomu, pretože sa verilo, že starí Gréci nemali potrebnú technológiu na stavbu takého zložitého objektu. Po preštudovaní Heronovej práce „O dioptrii“, nájdenej v roku 1814, vedci dostali druhý dokumentárny dôkaz o existencii tunela. Až na konci 19. storočia nemecká archeologická expedícia skutočne objavila legendárny tunel Eupalina.
Tu je návod, ako vo svojej práci Heron uvádza príklad použitia dioptrie, ktorú vynašiel na stavbu tunela Eupalina:

Body B a D sú vstupy do tunela. V blízkosti bodu B sa vyberie bod E az neho sa vytvorí segment EF pozdĺž hory, kolmo na segment BE. Ďalej sa okolo hory vybuduje sústava vzájomne kolmých segmentov, až kým sa nezíska priamka KL, na ktorej sa vyberie bod M a z neho sa postaví kolmá MD k vjazdu do tunela D. Pomocou línií DN a NB sa vytvorí trojuholník. Získa sa BND a zmeria sa uhol α.
Počas svojho života vytvoril Heron mnoho rôznych vynálezov, ktoré boli zaujímavé nielen pre jeho súčasníkov, ale aj pre nás – žijúcich o dve tisícročia neskôr.

Schéma od Alexandra s prezývkou Volavka Alexandrijská. Volavka Alexandrijská – neuznaný génius svojej doby

Mechanika

Geodézia

Optika

Matematika

Roky Heroninho života

Populárne články

Najnovšie články

Sekcie

Stránky

Špeciálne projekty

Kontakty