El Siracusia y el tornillo de Arquímedes
Véase también: Siracusia.
Una gran parte del trabajo de Arquímedes en el campo de la ingeniería surgió para satisfacer las necesidades de su ciudad natal, Siracusa. El escritor griego Ateneo de Náucratis cuenta que Hierón II le encargó a Arquímedes el diseño de un enorme barco, el Siracusia, que construyó Arquias de Corinto bajo su supervisión.32
El barco podía ser usado para viajes lujosos, cargar suministros y como
barco de guerra. Finalmente su nombre fue cambiado por el de Alejandría, cuando fue enviado como regalo, junto a un cargamento de grano, al rey Ptolomeo III de Egipto.
Se dice que el Siracusia fue el barco más grande de la antigüedad clásica.33 Según Ateneo, era capaz de cargar 600 personas e incluía entre sus instalaciones jardines decorativos, un gimnasio y un templo dedicado a la diosa Afrodita. Debido a que un barco de esta envergadura dejaría pasar grandes cantidades de agua a través del casco, el tornillo de Arquímedes supuestamente fue inventado a fin de extraer el agua de la sentina.
La máquina de Arquímedes era un mecanismo con una hoja con forma de
tornillo dentro de un cilindro. Se hacía girar a mano, y también podía
utilizarse para transferir agua desde masas de aguas bajas a canales de
irrigación. De hecho, el tornillo de Arquímedes sigue usándose hoy en
día para bombear líquidos y sólidos semifluidos, como carbón, hielo y
cereales. El tornillo de Arquímedes, tal como lo describió Marco Vitruvio en los tiempos de Roma, puede haber sido una mejora del tornillo de bombeo que fue usado para irrigar los jardines colgantes de Babilonia.34 35
La garra de Arquímedes
Polibio
narra que la intervención de Arquímedes en el ataque romano a Siracusa
fue decisivo, hasta el punto de que desbarató la esperanza romana de
tomar la ciudad por asalto, teniendo que modificar su estrategia y pasar
al asedio de larga duración, situación que duró ocho meses, hasta la
caída definitiva de la ciudad. Entre los ingenios de que se valió para
tal hazaña (catapultas, escorpiones y grúas) se encuentra una que es de
su invención: la llamada manus ferrea.
Los romanos acercaban todo lo que podían los barcos al muro para
enganchar sus escaleras a las fortificaciones y poder acceder con sus
tropas a las almenas. Entonces entraba en acción la garra, que consistía
en un brazo semejante a una grúa del cual pendía un enorme gancho de
metal. Cuando se dejaba caer la garra sobre un barco enemigo el brazo se
balancearía en sentido ascendente, levantando la proa del barco fuera del agua y provocando un ingreso del agua por la popa.
Esto inutilizaba los ingenios enemigos y causaba confusión, pero no era
lo único que hacia: mediante un sistema de polea y cadenas, dejaba caer
súbitamente el barco provocando una escoración que podía llevarlo al vuelco y al hundimiento.13 15 36 Ha habido experimentos modernos con la finalidad de probar la viabilidad de la garra, y en un documental del año 2005 titulado Superarmas del mundo antiguo (Superweapons of the Ancient World) se construyó una versión de la garra y se concluyó que era un dispositivo factible.37 38
El rayo de calor de Arquímedes, ¿mito o realidad?
Según la tradición, dentro de sus trabajos en la defensa de Siracusa, Arquímedes podría haber creado un sistema de espejos ustorios
que reflejaban la luz solar concentrándola en los barcos enemigos y con
la finalidad de incendiarlos. Sin embargo, las fuentes que recogen
estos hechos son tardías, siendo la primera de ellas Galeno, ya en el siglo II.39 Luciano de Samosata, historiador también del siglo II, escribió que, durante el sitio de Siracusa (213-211 a. C.), Arquímedes repelió un ataque llevado a cabo por soldados romanos con fuego. Siglos más tarde, Antemio de Tralles menciona los espejos ustorios como arma utilizada por Arquímedes.40
El artefacto, que en ocasiones es denominado como el "rayo de calor de
Arquímedes", habría servido para enfocar la luz solar en los barcos que
se acercaban, haciendo que estos ardieran.
La credibilidad de esta historia ha sido objeto de debate desde el Renacimiento. René Descartes
la rechazó como falsa, mientras que investigadores modernos han
intentado recrear el efecto considerando para ello tan sólo las
capacidades técnicas de las que disponía Arquímedes.41 Se ha sugerido que una gran cantidad de escudos bien pulidos de bronce o cobre
podrían haber sido utilizados como espejos, para así enfocar la luz
solar hacia un solo barco. De este modo se habría podido utilizar el
principio del reflector parabólico, en una manera similar a un horno solar.
En 1973
el científico griego Ioannis Sakkas llevó a cabo una prueba del rayo de
calor de Arquímedes. El experimento tuvo lugar en la base naval de Skaramangas, en las afueras de Atenas,
y en esta ocasión se usaron 70 espejos, cada uno cubierto con una
cubierta de cobre y con alrededor de 1,5 m de alto y 1 m de ancho. Los
espejos se dirigieron contra una maqueta de madera contrachapada de un
barco de guerra romano a una distancia de alrededor de 50 m. Cuando los
espejos fueron enfocados con precisión, el barco ardió en llamas en
cuestión de unos pocos segundos. La maqueta estaba pintada con una capa
de betún, lo cual podría haber ayudado a la combustión.42
En octubre de 2005 un grupo de estudiantes del Instituto Tecnológico de Massachusetts
llevó a cabo un experimento con 127 espejos cuadrados de 30 cm de lado
enfocados en una maqueta de madera de un barco a una distancia de 30 m.
Brotaron llamas en una parte del barco, pero únicamente después de que
el cielo se despejara y de que el barco permaneciera inmóvil alrededor
de diez minutos. Se concluyó que el arma era un mecanismo viable bajo
estas condiciones. El grupo del instituto repitió el experimento para el
show televisivo MythBusters (cazadores de mitos), usando un barco de pesca de madera como blanco, en San Francisco. Nuevamente hubo carbonización, además de una pequeña cantidad de llamas. Para prenderse fuego, la madera necesita alcanzar su punto de inflamabilidad, el cual ronda los 300 °C.43
Cuando los cazadores de mitos emitieron el experimento llevado a cabo
en San Francisco en enero de 2006, la afirmación fue categorizada como
mentira, debido a la duración del tiempo y el clima necesarios para la
combustión. También señalaron que, debido a que Siracusa mira el mar
hacia el Este, la flota romana debería haber atacado durante la mañana
para una óptima reflexión de la luz por los espejos. Además, armas
convencionales como flechas en llamas o catapultas hubieran sido una
forma mucho más fácil de prender fuego un barco a cortas distancias.1
Otros descubrimientos e invenciones
Si bien Arquímedes no inventó la palanca, sí escribió la primera explicación rigurosa conocida del principio que entra en juego al accionarla. Según Pappus de Alejandría, debido a su trabajo sobre palancas comentó: "Denme un punto de apoyo y moveré el mundo". (en griego: δῶς μοι πᾶ στῶ καὶ τὰν γᾶν κινάσω)44 Plutarco describe cómo Arquímedes diseñó el sistema de polipasto,
permitiendo a los marineros usar el principio de palanca para levantar
objetos que, de otro modo, hubieran sido demasiado pesados como para
moverlos.45
También se le ha acreditado a Arquímedes haber aumentado el poder y la precisión de la catapulta, así como haber inventado el odómetro durante la Primera Guerra Púnica.
El odómetro fue descrito como un carro con un mecanismo de engranaje
que tiraba una bola en un contenedor después de cada milla recorrida.46
Además, en el intento de medir la dimensión aparente del sol,
utilizando una regla graduada, Arquímedes, para tratar de reducir la
imprecisión de la medida, probó a medir el diámetro de la pupila del ojo humano. Utilizando ese dato en sus cálculos logró una estimación mejor del diámetro solar.47
