Built. Неизвестные истории известных зданий

Архимед обладал неуемным воображением, которое применял к своим познаниям в математике, физике и даже создании оружия, а также в инженерии. Он улучшил блок, обернув веревку вокруг нескольких колес вместо одного. Если в системе всего один блок, то сила, которую нужно применить для поднятия груза с определенным весом, равняется этому весу. Поэтому для поднятия предмета массой 10 кг требуется сила 10 кг × 9,8 м/с² (ускорение свободного падения) = 9,8 Н. (Н – ньютоны: единица измерения силы, названная в честь ученого, и еще одно напоминание о том, какую важную роль он сыграл для инженерии – без его закона всемирного тяготения я бы не смогла выполнить эти вычисления.) Количество энергии, которую мы израсходуем, равно силе, умноженной на расстояние. Если у нас всего один блок и мы хотим поднять этот груз на высоту 1 м, то веревку тоже нужно будет тянуть 1 м, так что затраченная энергия будет равна 9,8 Н × 1 м = 9,8 Н·м (ньютон-метров).

Но если использовать два блока, то энергия останется прежней (потому что мы перемещаем тот же вес на то же расстояние), а приложенная сила уже в два раза меньше. Это происходит потому, что вес теперь поддерживает не один, а два участка веревки. Каждый участок веревки нужно сдвинуть на 1 м, чтобы переместить груз на 1 м, значит, всю веревку нужно сдвинуть на 2 м. Поскольку энергия остается прежней, а расстояние в два раза больше, то сила, которую нужно применить, в два раза меньше. Тот же принцип распространяется и на три блока, и на десять.

Архимед смело заявил своему правителю царю Гиерону II, что может передвинуть любой груз с помощью своей системы блоков. Гиерон, что неудивительно, отнесся к заявлению со скептицизмом и потребовал доказательств. Одно из крупнейших грузовых судов из арсенала царя наполнили грузами и людьми. Обычно, чтобы дотащить его до моря, требовалась вся сила нескольких десятков человек, но Гиерон поставил Архимеду задачу выполнить это в одиночку. На глазах у царя и собравшейся толпы Архимед установил систему блоков, продел в них веревку, привязал один ее конец к кораблю, а за второй потянул. Если верить «Жизнеописаниям Плутарха» (сборник биографий, который, как считается, написан в начале II века), «он повел корабль по прямой линии, так же плавно и равномерно, как если бы тот плыл по морю».

Римляне увидели потенциал в системе из нескольких блоков и даже усовершенствовали ее, создав на ее основе подъемный кран. Два деревянных шеста в форме перевернутой буквы «V» составляли каркас крана. Верхние концы шестов соединяли железной скобой, а основание закрепляли на земле. Между двумя шестами вставляли перекладину (получалась буква «А»), которая служила лебедкой: к ней можно было привязать веревку и, проворачивая лебедку, поднимать или опускать груз, прямо как в колодце с воротом. К верхушке крана крепился механизм из двух блоков. Через нее проходила веревка, идущая от лебедки, а затем шла в третий блок, находящийся прямо над грузом. На обоих концах лебедки располагались оси с ручками, с помощью которых ее можно было вращать, и таким образом относительно тяжелые грузы легко поднимали и опускали. Если римлянам нужно было поднять что-нибудь более крупное, они добавляли больше блоков и вращающихся секций, а ручки заменяли большим поворотным колесом.

Древнеримский подъемный кран с системой блоков

С помощью крана с блоками римский рабочий мог поднимать грузы в 60 раз тяжелее, чем поднимали древние египтяне. Хотя сегодняшние краны намного большего размера, они по-прежнему работают по тому же принципу. Длинные квадратные полые стальные детали соединяют так, чтобы получилась высокая башня, и к ней прикрепляют длинную балку, или стрелу. В стреле располагается система многочисленных блоков, а рабочих и ручки древнеримской лебедки заменяет сила бензинового двигателя. Стрела движется вправо и влево и поворачивается на 360°, перемещая тонны стали и стекла, которые надежно крепят к современной версии архимедовского изобретения.

Осознав потенциал подъемных кранов и арок, римляне смогли сооружать более крупные постройки. И их способности совпадали с амбициями: они были готовы и мыслить шире. По мере роста территории империи, а вместе с ней и населения, небольшие поселения стали вырастать в огромные города. Чтобы все поместились, они стали строить инсулы – древний эквивалент многоквартирных домов, высотой аж до десяти этажей. (Пирамиды, конечно, были намного выше, только в них нельзя было жить.)