Comment fonctionnaient les portes automatiques du Heron. Héron

Héron d'Alexandrie est une personne assez célèbre qui a suscité de nombreuses controverses. Il a inventé des appareils que l'humanité utilise encore aujourd'hui, après les avoir légèrement améliorés - par exemple, portails automatiques. Mais malheureusement, certains de ses travaux furent vains.

Les années de vie du célèbre mathématicien et mécanicien grec font l'objet de nombreux débats, mais elles remontent toujours à la seconde moitié du premier siècle après JC. Depuis date exacte Des historiens et biographes inconnus et qualifiés ont émis des hypothèses et construit diverses versions. Tout le monde était d'accord sur le fait qu'il vivait après Archimède, puisque dans ses œuvres, Héron s'appuie sur les connaissances présentées dans ses écrits. De plus, dans ses œuvres, le personnage alexandrin mentionne éclipse lunaire le 13 mars 1962, de telle sorte qu'on peut conclure qu'il a personnellement observé le phénomène ci-dessus.

Les détails de la vie de ce scientifique sont inconnus ; les données exactes relatives à sa biographie n'ont pas été conservées. Peut-être que les historiens de cette époque ne s'intéressaient pas beaucoup à cette personne, mais d'une manière ou d'une autre, toutes les dates sont approximatives. Le lieu de naissance du grand inventeur était la ville d'Alexandrie.

Heron est considéré comme un grand et talentueux ingénieur de l’histoire de l’humanité. On lui attribue l'invention des portes automatiques, de l'arbalète à chargement automatique, de la turbine à vapeur et du théâtre de marionnettes automatique. Nous pouvons en conclure qu'il a consacré particulièrement beaucoup de temps à l'automatisation.

Héron aimait les sciences exactes de toute son âme ; ses pensées étaient entièrement occupées par la géométrie, la mécanique et l'optique. Le professeur de ce célèbre inventeur est considéré comme un scientifique tout aussi célèbre. Grèce antique- Ctésibia, car c'est son nom que Héron a évoqué à plusieurs reprises dans ses notes. Bien qu'il ait également utilisé les inventions de ses prédécesseurs - Euclide et Archimède.

La propriété la plus importante de Héron d'Alexandrie sont les livres qui sont restés après lui. Ces ouvrages décrivent non seulement les innovations de l'auteur lui-même, mais également les connaissances et découvertes de ses contemporains et d'autres découvreurs de la Grèce antique. Les œuvres les plus célèbres de Heron sont des ouvrages intitulés « Métrique », « Pneumatique », « Automatopoétique », « Mécanique ». Les descendants n'ont vu les dernières notes que sur arabe De plus, toutes les œuvres de l’auteur mentionnées ci-dessus n’ont pas été conservées dans la version originale de l’auteur. Par exemple, le manuscrit dans lequel Héron décrit les miroirs n'existe qu'en latin.

Dans ses ouvrages sur la géodésie, l'auteur parle du premier odomètre. C'est le nom d'un appareil qui mesure la distance. En 1814, l'ouvrage de Heron « Sur la dioptrie » est publié, dans lequel il expose les paramètres de l'arpentage, basés sur l'utilisation de coordonnées rectangulaires. Une dioptrie est un appareil élémentaire pour mesurer les angles, et sa découverte est attribuée à Heron. L'esprit brillant de ce célèbre scientifique a été visité par des pensées vraiment brillantes, mais la plupart de ses innovations au Moyen Âge ont été rejetées par ses contemporains. Cela s'expliquait par le fait que de tels phénomènes n'avaient aucun intérêt pratique.

Dans son ouvrage intitulé « Mécanique », composé de 3 parties, Heron a décrit 5 types de mécanismes élémentaires - portail, levier, cale, bloc et vis. Les appareils ci-dessus ont constitué la base de plus structures complexes, et associé à eux » règle d'or mécanique » - une augmentation de la force lors de l'utilisation de ces mécanismes est obtenue en augmentant le temps passé.

Le ballon d'Éole, l'ancêtre des turbines à vapeur modernes, est également mentionné dans ses œuvres. Il peut également être considéré comme le premier moteur thermique. Le dispositif mentionné ci-dessus était essentiellement un chaudron en bronze, soutenu par des supports. Une paire de tubes était attachée à son couvercle et contenait la sphère. La vapeur s'écoulait à travers des tubes depuis la chaudière jusqu'à la sphère et, en sortant des tubes, elle faisait tourner la sphère.

La pompe à eau d’incendie, également évoquée dans les manuscrits du découvreur d’Alexandrie, pompait de l’eau en continu, et la fontaine miraculeuse (également appelée fontaine du Héron) fonctionnait sans consommer d’énergie.

De nombreux travaux du scientifique concernaient l’optique. Il a mené des expériences et analysé des problèmes liés à la réfraction des rayons lumineux et formulé des hypothèses. Par exemple, dans le traité « Catoptrics », le célèbre chercheur a expliqué la rectitude des rayons lumineux avec la vitesse incroyablement élevée de leur propagation, ainsi que le type et la forme du miroir qui a participé à l'expérience.

Les traités de mathématiques contenaient un grand nombre de formules. Le scientifique avait également des descriptions formes géométriques. Tout le monde connaît la formule de Heron depuis l'école - elle est utilisée pour déterminer l'aire d'un triangle le long du demi-périmètre et de trois côtés. Et, bien que ce soit Archimède qui l'ait déduit, ce théorème porte le nom d'un scientifique d'Alexandrie.

Un inventeur talentueux a créé un autre incroyable appareil utile- lampe à huile automatique. Dans l'Antiquité, on utilisait pour l'éclairage une lampe à huile, à savoir un bol qui contenait une mèche brûlante, préalablement trempée dans l'huile. Un petit morceau de tissu faisait office de mèche, qui brûlait très rapidement. Le principal inconvénient de ceci luminaire c'est qu'il fallait constamment ajuster le niveau d'huile dans le bol. Et si une de ces lampes pouvait encore être contrôlée, alors un serviteur devait être affecté à plusieurs appareils similaires, qui ajoutaient constamment de l'huile à la lampe et remplaçaient le morceau de tissu brûlé par un nouveau. Héron amélioré cette conception, attachant un flotteur et un engrenage au bol. Lorsque l'huile dans le bol s'est épuisée, le flotteur est tombé au fond et la roue dentée a tourné et a alimenté une nouvelle mèche.

Heron a accordé beaucoup d'attention aux théorèmes et aux formules, mais dans ses travaux, il n'a donné que des exemples de ces formules et n'a pas décrit leur preuve ou leur application. Par conséquent, tous n’étaient pas demandés dans la Grèce antique. De la même manière, les mécanismes créés par Heron n'ont pas trouvé immédiatement d'application, car dans monde antique Tout le travail acharné était effectué par des esclaves. Et le travail des mécaniciens de cette époque n’était pas apprécié ; il était assimilé au travail des esclaves.

C’est pourquoi la plupart des inventions de Héron furent mises de côté pendant plusieurs siècles. Certaines des inventions du scientifique ont ensuite été redécouvertes, mais par d’autres scientifiques qui ne se sont pas attribué le mérite des découvertes d’autrui, mais n’ont tout simplement rien entendu parler de l’inventeur d’Alexandrie et de ses réalisations.

Le nom de Héron est encore aujourd’hui sur toutes les lèvres, et cela n’est pas seulement lié à son théorème.

Il y a une autre raison. En 1976, l'Union Astronomique Internationale a nommé un cratère sur la face arrière Lune, l'immortalisant pour toujours. Ainsi, Héron d’Alexandrie a fait de nombreuses découvertes, mais seule une petite partie d’entre elles a été appréciée.

La culture grecque antique est unique pour plusieurs raisons. Ses détenteurs ont pu adopter et mettre en œuvre à leur manière les plus grandes réalisations des civilisations précédentes - les Sumériens, les Égyptiens, les Babyloniens. Ce sont les toutes premières civilisations, avant même les Grecs, qui ont fait les découvertes les plus importantes dans des domaines de la connaissance humaine tels que les mathématiques, l'astronomie, l'histoire naturelle et l'architecture.

D'ailleurs, nous utilisons également ces connaissances, étant les héritiers des civilisations médiévales et grecques antiques. Seulement petit exemple le caractère archaïque de notre connaissance du monde, c'est-à-dire une connaissance qui porte l'empreinte de quelque chose de très ancien.

Aujourd’hui, le monde entier compte 60 secondes pour compter une minute, et le même nombre de minutes pour compter une heure. Mais pourquoi exactement 60 ? Cette tradition de compter le temps de cette manière vient de l’Antiquité. Il est certain que les Grecs ont adopté cette tradition des mathématiciens de Mésopotamie. Les Babyloniens ont hérité du système numérique sexagésimal, ainsi que des tableaux d'observation des corps célestes les plus précis, de leurs prédécesseurs plus anciens - les Sumériens. Plus tard, il fut également adopté par les astronomes grecs.

L'origine du système sexagésimal est encore floue. Il est probablement associé à un autre système numérique duodécimal. Le fait est que 5×12= 60. 5 est le nombre de doigts d’une main. (6x60). Le système duodécimal est né du nombre de phalanges des quatre doigts d'une main lorsqu'on les compte avec le pouce de la même main. Les phalanges des doigts étaient utilisées comme boulier le plus simple ( pouce l'actuel marquait l'état du compte), au lieu de plier les doigts, ce qui était courant chez les Européens.

Reconstruction de la turbine à vapeur Heron

Il va sans dire que les premières civilisations de la Mésopotamie et de la vallée du Nil ont laissé aux Grecs un riche héritage de connaissances appliquées. Les plus grands scientifiques grecs de l’Antiquité les ont encore développés, réalisant d’incroyables découvertes en géométrie, algèbre et physique. Les noms de plusieurs de ces scientifiques sont connus - Archimède, le grand mathématicien théoricien, Euclide, le père de la géométrie, et Aristote, qui peut à juste titre être appelé le père de la physique en tant que science théorique.

Mais, peut-être, pas un seul naturaliste grec ancien n'a obtenu un tel succès et n'a fait une telle chose grande quantité toutes sortes d'inventions, comme le Héron d'Alexandrie. Il est même considéré comme l’un des plus grands ingénieurs de l’histoire de l’humanité. Cet ancien mécanicien et mathématicien grec a vécu dans la première moitié du Ier siècle après JC et on sait peu de choses sur sa vie personnelle. Malgré cela, dans Traduction arabe Beaucoup de ses œuvres ont été conservées dans leur intégralité : Pneumatique, Métrique, Automatopoétique (écoutez comme ça sonne !), Mécanique, Catoptrique (c'est-à-dire la science des miroirs). Certaines œuvres sont aujourd'hui irrémédiablement perdues, notamment de nombreux rouleaux conservés à la Bibliothèque d'Alexandrie). Héron a utilisé les réalisations de plusieurs de ses prédécesseurs : Straton de Lampsaque, Archimède, Euclide. Ses intérêts étaient très variés : géométrie, optique, mécanique, hydrostatique.

C'est lui qui possédait un certain nombre d'inventions étonnantes pour son époque - portes automatiques, une arbalète à chargement automatique à tir rapide, un théâtre de marionnettes mécanique à décorations automatiques, un appareil de mesure de la longueur des routes, c'est-à-dire un taximètre ancien. On lui attribue la création du premier appareil programmable. Mais tenons compte du temps : à cette époque, un tel « dispositif » était un arbre avec des épingles sur lesquelles une corde était enroulée.

L'un des dessins de Heron représente un orgue qui produit du son à l'aide d'un moulin à vent.

Mais l’invention la plus étonnante de Heron, 17 siècles en avance sur son temps, est peut-être la turbine à vapeur. Oui, oui, c'est lui qui a créé le premier moteur de ce type. Pendant longtemps (presque tout le temps, sauf les 300 dernières années), les gens travaillaient à la main avant son invention. locomotive à vapeur. Premièrement, la force animale a été utilisée. Ensuite, les gens ont appris à utiliser la puissance du vent comme source d'énergie, en gonflant les voiles et en faisant tourner moulins à vent. Le moulin lui-même était aussi une sorte de moteur qui pompait de l’eau et moulait du grain.

Heron a été le premier à suggérer qu’un arbre mécanique pouvait tourner en utilisant la chaleur. Le principe de fonctionnement de son appareil est bien connu, dont les dessins ont survécu jusqu'à nos jours. Dans celui-ci, l'énergie de la vapeur d'eau chauffée et comprimée est convertie en énergie cinétique, à l'aide de laquelle travail mécanique sur l'arbre.

Cependant, le moteur du Heron était trop petit pour effectuer le moindre travail. L'inventeur n'a pas reçu la reconnaissance qui lui était due. Au Moyen Âge, en Europe, nombre de ses inventions furent oubliées, rejetées, ou tout simplement sans intérêt pratique. Mais en vain ! Qui sait quand l’ère industrielle aurait pu commencer si la machine à vapeur avait été réinventée 400 ans plus tôt. Mais l'histoire ne tolère pas mode subjonctif"et si..."

Ce n'est qu'en 1705 que l'Anglais Thomas Newcomen inventa une machine à vapeur qui commença à être utilisée pour pomper l'eau des mines de charbon. Au XVIIIe siècle, un autre Anglais, James Watt, créa un moteur amélioré. Il a inventé des soupapes qui faisaient automatiquement monter et descendre les pistons. Autrement dit, il n’était plus nécessaire qu’une personne spéciale le fasse. Ainsi commença l’ère de la machine à vapeur. En cent ans, les premiers navires propulsés par des machines à vapeur et les premières locomotives à vapeur ont commencé à faire le tour du monde, dont le nom parle de lui-même.

Une des dernières locomotives à vapeur, fabriquée en 1944 à Montréal. Il pesait 320 tonnes et mesurait 30 mètres de long.

Mais la machine à vapeur était assez lourde, car la combustion du carburant avait lieu dans la chambre de combustion, située séparément de chaudière à vapeur. Un moteur à essence plus avancé fut développé un peu plus tard en 1878 par l'Allemand Nicholas Otto. Un tel moteur ne nécessitait pas de chambre de combustion séparée, nécessitait moins de carburant et était beaucoup plus léger qu'une machine à vapeur de puissance similaire.

Ainsi, la pensée européenne de l’ingénierie, sans tenir compte de l’expérience des époques passées, a ouvert la voie au progrès. Heron lui-même n'est pas allé plus loin que la recherche théorique. Ils l'ont oublié pendant longtemps, et le bâtiment science moderne a été construit pratiquement sans son aide. Cependant, il est difficile de sous-estimer le génie audacieux de cet ancien scientifique, dont les projets incroyables étaient en avance sur leur temps de plusieurs millénaires.

L’ère des machines à vapeur fut de courte durée. Mais il s’avère que même les anciens Grecs savaient comment « apprivoiser » la vapeur et même l’utiliser dans la guerre. Nos proches ancêtres ont consacré beaucoup de temps et d'efforts à maîtriser la « vapeur », et en dernièrement ce sujet a même reçu un second souffle.

Les gens n’ont pu mettre de la vapeur au service de l’humanité que dans les conditions les plus favorables. fin XVII siècle. Mais même au début de notre ère, le mathématicien et mécanicien grec ancien Héron d'Alexandrie a clairement montré qu'on peut et doit être ami avec la vapeur. L'aeolipile de Geronovsky en a été une confirmation claire. En fait, la première turbine à vapeur - une boule qui tournait avec la puissance de jets de vapeur d'eau.

Malheureusement, de nombreuses inventions étonnantes des anciens Grecs ont été oubliées pendant de nombreux siècles. Seulement pour XVIIe siècle fait référence à une description de quelque chose de similaire à une machine à vapeur.

Pour référence :

HÉROS D'ALEXANDRIEN (Heronus Alexandrinus)

Les dates de naissance et de décès sont inconnues, probablement des Ier et IIe siècles.

Héron d'Alexandrie était un scientifique grec qui travaillait à Alexandrie.

L'auteur d'ouvrages qui ont survécu jusqu'à nos jours, dans lesquels il expose systématiquement les principales réalisations du monde antique dans le domaine de la mécanique appliquée. Dans le célèbre ouvrage en deux volumes "Pneumatics", il a décrit divers mécanismes, entraîné par chauffage ou air comprimé ou ferry: aéolipile, c'est-à-dire une boule tournant sous l'influence de la vapeur, un ouvre-porte automatique, une pompe à incendie, divers siphons, un orgue à eau, un théâtre de marionnettes mécanique, etc. Dans "Mécanique", j'ai examiné en détail les mécanismes les plus simples : levier, portail, cale, vis et bloc. À l'aide d'un entraînement par engrenages, il a construit un appareil de mesure de la longueur des routes, basé sur le même principe que les taximètres modernes. Il a créé un distributeur automatique d'eau « sacrée », qui était le prototype de nos distributeurs automatiques de liquides. Les mécanismes et automates de Heron n'ont pas trouvé d'utilisation généralisée. application pratique et étaient principalement utilisés dans la construction de jouets mécaniques. Les seules exceptions sont les machines hydrauliques de Heron, à l'aide desquelles les anciens puisards à eau ont été améliorés.

Dans son essai « Sur la dioptrie », il expose les règles de l'arpentage, qui reposaient en fait sur l'utilisation de coordonnées rectangulaires. Ici, il a également donné une description du dioptre - un appareil de mesure des angles - le prototype d'un théodolite moderne. Dans son essai "Catoptrics", il a démontré la rectitude des rayons lumineux avec une vitesse de propagation infiniment élevée. Il donne une démonstration de la loi de la réflexion, basée sur l’hypothèse que le chemin parcouru par la lumière doit être le plus petit possible (cas particulier du principe de Fermat). Partant de ce principe, j'ai considéré différents types miroirs Dans son traité « Sur la fabrication des machines à lancer », il expose les bases de l'artillerie ancienne. Les travaux mathématiques de Heron sont une encyclopédie des mathématiques appliquées anciennes. Les Métriques fournissent des règles et des formules pour le calcul exact et approximatif de diverses figures géométriques, par exemple La formule du héron pour déterminer l'aire d'un triangle sur trois côtés, règles de solution numérique équations quadratiques et extraction approximative des racines carrées et cubiques.

Beaucoup d'entre nous, étudiant la physique ou l'histoire de la technologie, sont surpris de découvrir que certains technologies modernes, les objets et les connaissances ont été découverts et inventés dans l’Antiquité. Les écrivains de science-fiction utilisent même dans leurs œuvres un terme spécial pour décrire de tels phénomènes : les « chronoclasmes » - des pénétrations mystérieuses de la connaissance moderne dans le passé. Cependant, en réalité, tout est plus simple : la plupart de ces connaissances ont en fait été découvertes par d'anciens scientifiques, mais pour une raison quelconque, elles ont été oubliées et redécouvertes des siècles plus tard. Dans cet article, je vous invite à faire la connaissance de l'un des étonnants scientifiques de l'Antiquité. Il a apporté une énorme contribution au développement de la science à son époque, mais la plupart de ses œuvres et inventions sont tombées dans l'oubli et ont été injustement oubliées. Son nom est Héron d'Alexandrie.

Héron vivait en Égypte dans la ville d'Alexandrie et est donc devenu connu sous le nom de Héron d'Alexandrie. Les historiens modernes suggèrent qu'il a vécu au 1er siècle après JC. quelque part entre 10 et 75 ans. Il a été établi que Héron enseignait au Musée d'Alexandrie - centre scientifique l'Égypte ancienne, qui comprenait la célèbre bibliothèque d'Alexandrie. La plupart des œuvres de Heron sont présentées sous forme de commentaires et de notes à cours de formation dans diverses disciplines académiques. Malheureusement, les originaux de ces œuvres n'ont pas survécu ; ils ont peut-être péri dans l'incendie qui a ravagé la Bibliothèque d'Alexandrie en 273 après JC, et ils ont peut-être été détruits en 391 après JC. Les chrétiens, dans un accès de fanatisme religieux, détruisirent tout ce qui rappelait la culture païenne. Seules des copies réécrites des œuvres de Heron réalisées par ses étudiants et disciples ont survécu jusqu'à nos jours. Certains d’entre eux sont en grec et d’autres en arabe. Il existe également des traductions en latin réalisées au XVIe siècle. Le plus célèbre est "Metrics" de Heron - un ouvrage scientifique qui donne la définition d'un segment sphérique, d'un tore, des règles et des formules pour un calcul précis et approximatif des aires de polygones réguliers, des volumes de cônes tronqués et de pyramides. The Metrics fournit la célèbre formule de Heron pour déterminer l'aire d'un triangle sur trois côtés, et donne des règles pour la solution numérique des équations quadratiques et l'extraction approximative des racines carrées et cubiques. Metrics examine les dispositifs de levage les plus simples - levier, bloc, cale, plan incliné et vis, ainsi que certaines combinaisons d'entre eux. Dans cet ouvrage, Heron introduit le terme " machines simples" et utilise le concept de moment de force pour décrire leur travail. De nombreux mathématiciens accusent Heron du fait que la Métrique ne contient pas de preuves mathématiques des conclusions qu'il a tirées. C'est vrai. Heron n'était pas un théoricien ; il préférait toutes les formules et les règles qu'il a dérivées expliquent visuellement exemples pratiques. C'est dans le domaine de la pratique que Heron surpasse nombre de ses prédécesseurs.

La meilleure illustration en est son ouvrage « Sur la dioptrie », retrouvé seulement en 1814. Ce travail présente des méthodes pour réaliser diverses travaux géodésiques, et l'arpentage est effectué à l'aide d'un appareil inventé par Heron - une dioptrie.

Riz. 2.

La dioptrie était le prototype du théodolite moderne. Sa partie principale était une règle avec des viseurs attachés à ses extrémités. Cette règle tournait dans un cercle, qui pouvait occuper à la fois des positions horizontales et verticales, ce qui permettait de marquer des directions aussi bien horizontalement que verticalement. plan vertical. Pour garantir une installation correcte de l'appareil, un fil à plomb et un niveau y ont été fixés. En utilisant cet appareil et en introduisant des coordonnées rectangulaires, Heron a pu résoudre sur le terrain diverses tâches: mesurer la distance entre deux points lorsque l'un ou les deux sont inaccessibles à l'observateur, tracer une droite perpendiculaire à une droite inaccessible, trouver la différence de niveau entre deux points, mesurer l'aire d'une figure simple sans même marcher sur la zone mesurée. Même à l'époque de Héron, le système d'approvisionnement en eau de l'île de Samos, créé selon le projet d'Eupalinus et passant par un tunnel, était considéré comme l'un des chefs-d'œuvre de l'ingénierie ancienne.

L'eau passant par ce tunnel était fournie à la ville à partir d'une source située de l'autre côté du mont Castro. On savait que pour accélérer les travaux, le tunnel était creusé simultanément des deux côtés de la montagne, ce qui exigeait de hautes qualifications de la part de l'ingénieur chargé de la construction. La conduite d’eau a fonctionné pendant de nombreux siècles et a surpris les contemporains d’Héron ; Hérodote en faisait également mention dans ses écrits. Précisément d'Hérodote monde moderne a appris l'existence du tunnel Eupalina. Je l’ai découvert, mais je n’y ai pas cru, car on croyait que les anciens Grecs n’avaient pas technologie nécessaire pour la construction d'un objet aussi complexe.

Après avoir étudié l'ouvrage de Héron «Sur la dioptrie», découvert en 1814, les scientifiques ont reçu la deuxième preuve documentaire de l'existence du tunnel. Ce n'est qu'à la fin du XIXe siècle qu'une expédition archéologique allemande découvrit le légendaire tunnel d'Eupalina. C'est ainsi que dans son œuvre Héron donne un exemple d'utilisation de la dioptrie qu'il a inventée pour construire le tunnel d'Eupalina.

Figure 3.

Les points B et D sont les entrées du tunnel. Près du point B, le point E est sélectionné, et à partir de celui-ci un segment EF est construit le long de la montagne, perpendiculaire au segment BE. Ensuite, un système de segments mutuellement perpendiculaires est construit autour de la montagne jusqu'à ce qu'une ligne KL soit obtenue, sur laquelle le point M est sélectionné et une perpendiculaire MD est construite à partir de celui-ci jusqu'à l'entrée du tunnel D. En utilisant les lignes DN et NB, un triangle Le BND est obtenu et l'angle b est mesuré.

Entre autres choses, dans le chapitre 34 de l'ouvrage «Sur la dioptrie», Heron donne une description de l'appareil qu'il a inventé pour mesurer les distances - l'odomètre.

Le compteur kilométrique était un petit chariot monté sur deux roues d'un diamètre spécialement sélectionné. Les roues tournaient exactement 400 fois par milliatri (une ancienne mesure de longueur égale à 1598 m). De nombreuses roues et essieux étaient entraînés par des engrenages et la distance parcourue était indiquée par des cailloux tombant dans un plateau spécial. Pour connaître la distance parcourue, il suffisait de compter le nombre de cailloux dans le bac. Le fonctionnement du compteur kilométrique est clairement démontré ce clip vidéo. L'une des œuvres les plus intéressantes de Heron est "Pneumatics". Le livre contient des descriptions d'environ 80 appareils et mécanismes fonctionnant selon les principes de la pneumatique et de l'hydraulique. L'appareil le plus célèbre est l'éolipile (traduit du grec : « boule du dieu du vent Éole »).

L'éolipile était un chaudron hermétiquement fermé avec deux tuyaux sur le couvercle. Une boule creuse rotative a été installée sur les tubes, à la surface de laquelle deux buses en forme de L ont été installées. De l'eau était versée dans la chaudière par le trou, le trou était fermé avec un bouchon et la chaudière était placée sur le feu. L'eau bouillait, de la vapeur se formait, qui s'écoulait à travers les tubes dans la boule et dans les tuyaux en forme de L. Avec une pression suffisante, les jets de vapeur s'échappant des buses faisaient rapidement tourner la boule. Construit par des scientifiques modernes d'après les dessins de Héron, l'éolipile développait jusqu'à 3500 tours par minute ! Lors de l'assemblage de l'éolipile, les scientifiques ont été confrontés au problème de l'étanchéité des joints articulés de la bille et des tubes d'alimentation en vapeur. Avec un grand écart, le ballon a reçu un plus grand degré liberté de rotation, mais la vapeur s'échappait facilement par les fissures et sa pression tombait rapidement. Si l'écart était réduit, la perte de vapeur disparaissait, mais la bille devenait également plus difficile à faire tourner en raison de l'augmentation du frottement.

Nous ne savons pas comment Heron a résolu ce problème. Peut-être que son éolipile ne tournait pas à une vitesse aussi élevée que le modèle moderne. Malheureusement, l'éolipile n'a pas reçu la reconnaissance voulue et n'était pas demandé ni à l'époque de l'Antiquité ni plus tard, bien qu'il ait fait une énorme impression sur tous ceux qui l'ont vu. . Cette invention a été traitée uniquement comme jouet drôle. En fait, l’éolipile de Héron est le prototype des turbines à vapeur, apparues seulement deux millénaires plus tard ! De plus, l’éolipile peut être considéré comme l’un des premiers moteurs à réaction. Il restait une étape avant la découverte du principe de la propulsion à réaction : ayant devant nous un dispositif expérimental, il fallait formuler le principe lui-même. L'humanité a passé près de 2000 ans sur cette étape. Il est difficile d’imaginer à quoi aurait ressemblé l’histoire de l’humanité si le principe de la propulsion à réaction s’était répandu il y a 2 000 ans. Peut-être que l'humanité aurait étudié il y a longtemps tous système solaire et atteint les étoiles. J'avoue que parfois on pense que le développement de l'humanité a été délibérément retardé par quelqu'un ou quelque chose pendant des siècles. Cependant, nous laisserons ce sujet au développement des écrivains de science-fiction... Il est intéressant de noter que la réinvention de l'éolipile de Héron a eu lieu en 1750.

Le scientifique hongrois J.A. Segner a construit un prototype de turbine hydraulique. La différence entre la roue dite de Segner et l'éolipile est que la force réactive qui fait tourner l'appareil n'est pas créée par de la vapeur, mais par un jet de liquide. Actuellement, l'invention du scientifique hongrois sert de démonstration classique de la propulsion à réaction dans les cours de physique, et dans les champs et les parcs, elle est utilisée pour arroser les plantes. Une autre invention remarquable de Heron liée à l’utilisation de la vapeur est la chaudière à vapeur.

Original tiré de mgsupgs au Héron d'Alexandrie.

Beaucoup d’entre nous, qui étudient la physique ou l’histoire de la technologie, sont surpris de découvrir que certaines technologies, objets et connaissances modernes ont été découverts et inventés dans l’Antiquité. Les écrivains de science-fiction utilisent même dans leurs œuvres un terme spécial pour décrire de tels phénomènes : les « chronoclasmes » - des pénétrations mystérieuses de la connaissance moderne dans le passé. Cependant, en réalité, tout est plus simple : la plupart de ces connaissances ont en fait été découvertes par d'anciens scientifiques, mais pour une raison quelconque, elles ont été oubliées et redécouvertes des siècles plus tard.

Dans cet article, je vous invite à faire la connaissance de l'un des étonnants scientifiques de l'Antiquité. Il a apporté une énorme contribution au développement de la science à son époque, mais la plupart de ses œuvres et inventions sont tombées dans l'oubli et ont été injustement oubliées. Son nom est Héron d'Alexandrie.
Héron vivait en Égypte dans la ville d'Alexandrie et est donc devenu connu sous le nom de Héron d'Alexandrie. Les historiens modernes suggèrent qu'il a vécu au 1er siècle après JC. Seules des copies réécrites des œuvres de Heron réalisées par ses étudiants et disciples ont survécu jusqu'à nos jours. Certains d’entre eux sont en grec et d’autres en arabe. Il existe également des traductions en latin réalisées au XVIe siècle.

Le plus célèbre est "Metrics" de Heron - un ouvrage scientifique qui donne la définition d'un segment sphérique, d'un tore, des règles et des formules pour un calcul précis et approximatif des aires de polygones réguliers, des volumes de cônes tronqués et de pyramides. Dans cet ouvrage, Heron introduit le terme « machines simples » et utilise le concept de couple pour décrire leur travail.

Entre autres choses, Heron donne une description de l'appareil qu'il a inventé pour mesurer les distances - l'odomètre.

Riz. Compteur kilométrique (apparence

Riz. Compteur kilométrique (appareil interne)
Le compteur kilométrique était un petit chariot monté sur deux roues d'un diamètre spécialement sélectionné. Les roues tournaient exactement 400 fois par milliatri (une ancienne mesure de longueur égale à 1598 m). De nombreuses roues et essieux étaient entraînés par des engrenages et la distance parcourue était indiquée par des cailloux tombant dans un plateau spécial. Pour connaître la distance parcourue, il suffisait de compter le nombre de cailloux dans le bac.
L’une des œuvres les plus intéressantes de Heron est « Pneumatique ». Le livre contient des descriptions d'environ 80 appareils et mécanismes. Le plus célèbre est l'éolipile (traduit du grec : « boule du dieu du vent Éole »).

Riz. Aéolipile
L'éolipile était un chaudron hermétiquement fermé avec deux tuyaux sur le couvercle. Une boule creuse rotative a été installée sur les tubes, à la surface de laquelle deux buses en forme de L ont été installées. De l'eau était versée dans la chaudière par le trou, le trou était fermé avec un bouchon et la chaudière était placée sur le feu. L'eau bouillait, de la vapeur se formait, qui s'écoulait à travers les tubes dans la boule et dans les tuyaux en forme de L. Avec une pression suffisante, les jets de vapeur s'échappant des buses faisaient rapidement tourner la boule. Construit par des scientifiques modernes d'après les dessins de Héron, l'éolipile développait jusqu'à 3500 tours par minute !

Malheureusement, l'éolipile n'a pas reçu la reconnaissance qui lui était due et n'était demandé ni à l'époque de l'Antiquité ni plus tard, bien qu'il ait fait une énorme impression sur tous ceux qui l'ont vu. L'éolipile du Héron est le prototype des turbines à vapeur, apparues seulement deux millénaires plus tard ! De plus, l’éolipile peut être considéré comme l’un des premiers moteurs à réaction. Il restait une étape avant la découverte du principe de la propulsion à réaction : ayant devant nous un dispositif expérimental, il fallait formuler le principe lui-même. L'humanité a passé près de 2000 ans sur cette étape. Il est difficile d’imaginer à quoi aurait ressemblé l’histoire de l’humanité si le principe de la propulsion à réaction s’était répandu il y a 2 000 ans.
Une autre invention remarquable de Heron liée à l’utilisation de la vapeur est la chaudière à vapeur.

La conception était un grand récipient en bronze, avec un cylindre installé coaxialement, un brasier et des tuyaux pour fournir du froid et évacuer eau chaude. La chaudière était très économique et permettait de chauffer rapidement l'eau.
Une partie importante de la « Pneumatique » de Heron est occupée par une description de divers siphons et récipients à partir desquels l'eau s'écoule par gravité à travers un tube. Le principe inhérent à ces conceptions est utilisé avec succès par les conducteurs modernes lorsqu'il est nécessaire de vidanger l'essence d'un réservoir de voiture. Pour créer des miracles divins, les prêtres devaient utiliser l'esprit et les connaissances scientifiques d'Héron. L’un des miracles les plus impressionnants fut le mécanisme qu’il développa pour ouvrir les portes du temple lorsqu’un feu était allumé sur l’autel.

L'air chauffé par l'incendie est entré dans un récipient contenant de l'eau et a expulsé une certaine quantité d'eau dans un baril suspendu à une corde. Le tonneau, rempli d'eau, est tombé et, à l'aide d'une corde, a fait tourner les cylindres, ce qui a mis les portes battantes en mouvement. Les portes se sont ouvertes. Lorsque l'incendie s'est éteint, l'eau du tonneau s'est déversée dans le récipient et un contrepoids suspendu à une corde, faisant tourner les cylindres, a fermé les portes.
Un mécanisme assez simple, mais quel effet psychologique sur les paroissiens !

Une autre invention qui a considérablement augmenté la rentabilité des temples antiques était le distributeur automatique d'eau bénite inventé par Heron.
Le mécanisme interne de l'appareil était assez simple et consistait en un levier précisément équilibré actionnant une valve qui s'ouvrait sous l'influence du poids d'une pièce de monnaie. La pièce est tombée à travers une fente sur un petit plateau et a activé un levier et une valve. La valve s'est ouverte et un peu d'eau s'est écoulée. La pièce glisserait alors du plateau et le levier reviendrait à sa position initiale, fermant la valve.
Cette invention de Heron est devenue le premier distributeur automatique au monde. À la fin du XIXe siècle, les distributeurs automatiques se réinventent.
L'invention suivante de Heron fut également activement utilisée dans les temples.

L'invention se compose de deux récipients reliés par un tube. L'un des vases était rempli d'eau et le second de vin. Le paroissien a ajouté une petite quantité d'eau dans un récipient rempli d'eau, l'eau est entrée dans un autre récipient et en a déplacé une quantité égale de vin. Un homme apporta de l’eau, et « par la volonté des dieux » elle se transforma en vin ! N'est-ce pas un miracle ?
Et voici un autre modèle de récipient inventé par Heron pour transformer l'eau en vin et vice-versa.

La moitié de l'amphore est remplie de vin et l'autre moitié d'eau. Ensuite, le col de l'amphore est fermé par un bouchon. Le liquide est extrait à l'aide d'un robinet situé au fond de l'amphore. Dans la partie supérieure du récipient, sous les anses saillantes, deux trous sont percés : un dans la partie « vin », et le second dans la partie « eau ». La coupe fut portée au robinet, le prêtre l'ouvrit et versa du vin ou de l'eau dans la coupe, bouchant doucement l'un des trous avec son doigt.

Une invention unique pour l'époque était une pompe à eau, dont la conception a été décrite par Heron dans son ouvrage « Pneumatique ».
La pompe était constituée de deux cylindres à piston communicants équipés de vannes à partir desquelles l'eau était alternativement déplacée. La pompe était entraînée par la force musculaire de deux personnes, qui pressaient à tour de rôle les bras du levier. On sait que les pompes de ce type furent ensuite utilisées par les Romains pour éteindre les incendies et se distinguaient par haute qualité fabrication et montage incroyablement précis de toutes les pièces.

La méthode d’éclairage la plus courante dans l’Antiquité était l’éclairage à l’aide de lampes à huile. Si avec une lampe il était facile de la suivre, alors avec plusieurs lampes, il fallait déjà un serviteur qui se promenait régulièrement dans la pièce et ajustait les mèches des lampes. Heron a inventé une lampe à huile automatique.

La lampe se compose d'un bol dans lequel de l'huile était versée et d'un dispositif pour alimenter la mèche. Cet appareil contenait un flotteur et un engrenage qui y était relié. Lorsque le niveau d'huile baissait, le flotteur descendait, faisait tourner l'engrenage et celui-ci, à son tour, alimentait un mince rail enveloppé d'une mèche dans la zone de combustion. Cette invention fut l'une des premières utilisations d'une crémaillère et d'une roue dentée.
L'ouvrage "Pneumatics" de Heron fournit également une description de la conception de la seringue. Malheureusement, on ne sait pas avec certitude si cet appareil était utilisé à des fins médicales dans l'Antiquité. On ne sait pas non plus si le Français Charles Pravaz et l'Écossais Alexander Wood, considérés comme les inventeurs de la seringue médicale moderne, connaissaient son existence.

La Fontaine du Héron est constituée de trois vaisseaux placés les uns au-dessus des autres et communiquant entre eux. Les deux récipients inférieurs sont fermés et celui du haut a la forme d'un bol ouvert dans lequel on verse de l'eau. De l'eau est également versée dans le récipient du milieu, qui est ensuite fermé. À travers un tube allant du fond du bol presque jusqu'au fond du récipient inférieur, l'eau s'écoule du bol et, en y comprimant l'air, augmente son élasticité. Le récipient inférieur est relié à celui du milieu par un tube à travers lequel la pression de l'air est transmise au récipient du milieu. En exerçant une pression sur l'eau, l'air la force à s'élever du récipient central à travers le tube jusqu'à la cuvette supérieure, où une fontaine émerge de l'extrémité de ce tube, s'élevant au-dessus de la surface de l'eau. L'eau de la fontaine tombant dans le bol s'écoule à travers un tube dans le récipient inférieur, où le niveau d'eau augmente progressivement et le niveau d'eau dans le récipient central diminue. Bientôt, la fontaine cesse de fonctionner. Pour le redémarrer, il vous suffit d'intervertir les vaisseaux inférieur et central.

Un ouvrage scientifique unique pour son époque est Heron's Mechanics. Ce livre nous est parvenu dans la traduction d'un érudit arabe du 9ème siècle après JC. Costa al-Balbaki. Jusqu'au XIXe siècle, ce livre n'était publié nulle part et était apparemment inconnu de la science ni au Moyen Âge ni à la Renaissance. Ceci est confirmé par l'absence de listes de son texte dans la version originale grecque et dans la traduction latine. Dans Mécanique, en plus de décrire les mécanismes les plus simples : cale, levier, portail, bloc, vis, on retrouve un mécanisme créé par Héron pour soulever des charges.

Dans le livre, ce mécanisme apparaît sous le nom de barulk. On voit que cet appareil n'est rien de plus qu'une boîte de vitesses, qui sert de treuil.
Heron a consacré ses ouvrages « Sur les machines militaires » et « Sur la fabrication des machines à lancer » aux bases de l'artillerie et y a décrit plusieurs modèles d'arbalètes, de catapultes et de balistes.
L'ouvrage de Heron, On Automata, était populaire à la Renaissance et fut traduit en latin et cité par de nombreux scientifiques de l'époque. En 1501, Giorgio Valla traduisit notamment quelques fragments de cet ouvrage. Traductions ultérieures suivies par d'autres auteurs.

L'orgue créé par Heron n'était pas original, mais n'était qu'une conception améliorée du système hydraulique - instrument de musique, inventé par Ctésibius. Hydraulos était un ensemble de tuyaux dotés de valves qui créaient du son. L'air était fourni aux tuyaux à l'aide d'un réservoir d'eau et d'une pompe, ce qui créait la pression nécessaire dans ce réservoir. Les pistons des tuyaux, comme dans un orgue moderne, étaient commandés à l'aide d'un clavier. Heron a proposé d'automatiser le système hydraulique à l'aide d'une éolienne, qui servait d'entraînement à une pompe qui poussait l'air dans le réservoir.

On sait que Héron a créé une sorte de théâtre de marionnettes, qui se déplaçait sur des roues cachées au public et était une petite structure architecturale - quatre colonnes avec une base et une architrave communes. Des marionnettes sur sa scène, mises en mouvement système complexe cordons et engrenages, également à l'abri des regards du public, a reconstitué la cérémonie de la fête en l'honneur de Dionysos. Dès qu'un tel théâtre entrait sur la place de la ville, un feu s'allumait sur sa scène au-dessus de la figure de Dionysos, du vin se versait d'un bol sur la panthère allongée aux pieds de la divinité et le cortège commençait à danser sur la musique. Puis la musique et la danse se sont arrêtées, Dionysos s'est tourné dans l'autre sens, une flamme s'est allumée dans le deuxième autel - et toute l'action s'est répétée à nouveau. Après une telle représentation, les poupées se sont arrêtées et la représentation s'est terminée. Cette action a invariablement suscité l'intérêt de tous les résidents, quel que soit leur âge. Mais les représentations de rue d'un autre théâtre de marionnettes, Héron, n'ont pas eu moins de succès.

Ce théâtre (pinaka) était de très petite taille, il se déplaçait facilement d'un endroit à l'autre. C'était une petite colonne au sommet de laquelle se trouvait une maquette d'une scène de théâtre cachée derrière les portes. Ils s'ouvrirent et se refermèrent cinq fois, divisant en actes le drame du triste retour des vainqueurs de Troie. La petite scène montrait avec une habileté exceptionnelle comment les guerriers construisaient et lançaient voiliers, a navigué sur eux à travers la mer agitée et a péri dans l'abîme sous l'éclair et le tonnerre. Pour simuler le tonnerre, Heron a créé un dispositif spécial dans lequel les balles sortaient d'une boîte et frappaient une planche.

Dans ses théâtres automatiques, Heron utilisait en effet des éléments de programmation : les actions des machines automatiques étaient exécutées dans un ordre strict, les décors se remplaçaient les uns les autres dans les bons moments. Il est à noter que le principal force motrice, qui mettait en mouvement les mécanismes du théâtre était la gravité (l'énergie des corps tombants était également utilisée) ;

La dioptrie était le prototype du théodolite moderne. Sa partie principale était une règle avec des viseurs attachés à ses extrémités. Cette règle tournait dans un cercle, qui pouvait occuper à la fois des positions horizontales et verticales, ce qui permettait de marquer des directions aussi bien dans les plans horizontal que vertical. Pour garantir une installation correcte de l'appareil, un fil à plomb et un niveau y ont été fixés. Grâce à cet appareil et en introduisant des coordonnées rectangulaires, Héron pourrait résoudre divers problèmes sur le terrain : mesurer la distance entre deux points lorsque l'un ou les deux sont inaccessibles à l'observateur, tracer une droite perpendiculaire à une droite inaccessible, trouver la différence de niveau. entre deux points, mesurez l'aire d'une figure simple sans même marcher sur l'aire à mesurer.

Même à l'époque de Héron, le système d'approvisionnement en eau de l'île de Samos, créé selon le projet d'Eupalinus et passant par un tunnel, était considéré comme l'un des chefs-d'œuvre de l'ingénierie ancienne. L'eau passant par ce tunnel était fournie à la ville à partir d'une source située de l'autre côté du mont Castro. On savait que pour accélérer les travaux, le tunnel était creusé simultanément des deux côtés de la montagne, ce qui exigeait de hautes qualifications de la part de l'ingénieur chargé de la construction. La conduite d’eau a fonctionné pendant de nombreux siècles et a surpris les contemporains d’Héron ; Hérodote en faisait également mention dans ses écrits. C'est grâce à Hérodote que le monde moderne a appris l'existence du tunnel d'Eupalina. Je l’ai découvert, mais je n’y ai pas cru, car on pensait que les Grecs de l’Antiquité ne disposaient pas de la technologie nécessaire pour construire un objet aussi complexe. Après avoir étudié l'ouvrage de Héron «Sur la dioptrie», découvert en 1814, les scientifiques ont reçu la deuxième preuve documentaire de l'existence du tunnel. Ce n'est qu'à la fin du XIXe siècle qu'une expédition archéologique allemande découvrit le légendaire tunnel d'Eupalina.
C'est ainsi que dans son œuvre Héron donne un exemple d'utilisation de la dioptrie qu'il a inventée pour construire le tunnel d'Eupalina.