Vít Archimedes – còn được gọi là vít nước, vít Ai Cập và vít thủy động – là một cỗ máy dùng để nâng và vận chuyển nước. Công nghệ này thường có hình xoắn ốc trong một ống rỗng, khi quay, nước sẽ dịch chuyển tích cực từ đáy lên trên cùng của hình trụ.

Mặc dù công nghệ này thường được ghi công cho nhà toán học và nhà phát minh người Hy Lạp ở thế kỷ thứ 3, Archimedes của Syracuse, có bằng chứng cho thấy máy bơm trục vít đã được sử dụng từ nhiều thế kỷ trước, ở cả Ai Cập và Assyria. Trên thực tế, một số học giả đưa ra giả thuyết rằng máy bơm trục vít đã được sử dụng làm công cụ tưới tiêu từ thế kỷ thứ 7 trước Công nguyên.

Vậy, chính xác thì trục vít Archimedes hoạt động như thế nào, nó được phát minh khi nào và tại sao nó lại được ghi công cho Archimedes?

Vít Archimedes hoạt động như thế nào?

Một máy bơm nước ở Ai Cập từ những năm 1950 sử dụng cơ chế trục vít của Archimedes

Tín dụng hình ảnh: Zdravko Pečar, CC BY-SA 4.0 , qua Wikimedia Commons

Vít Archimedes về cơ bản là một ống rỗng có chứa một hình xoắn ốc hoặc xoắn ốc uốn theo đường của nó lên hình trụ. Sau đó, đầu dưới của ống được đặt trong một vùng nước và ống được quay. Khi vít quay, nó hút một ít nước. Các lượt tiếp theo nâng nước qua các túi liên tiếp của chuỗi xoắn cho đến khi chạm đến đỉnh củaống.

Bằng cách này, nước từ nguồn thấp hơn (chẳng hạn như sông) có thể dễ dàng được nâng lên nguồn khác (chẳng hạn như mương thủy lợi chảy vào đất nông nghiệp).

Các phương pháp quay máy bơm trục vít đã thay đổi rất nhiều qua nhiều thế kỷ. Trong một số nền văn minh, trục sẽ được quay bằng lao động thủ công. Ở những nơi khác, bằng gia súc hoặc cối xay gió. Cuối cùng, động cơ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy bơm trục vít.

Ai đã phát minh ra vít Archimedes?

Có bằng chứng cho thấy vít Archimedes đã được sử dụng trong thời kỳ Hy Lạp hóa của lịch sử Ai Cập cổ đại, vào khoảng thế kỷ thứ 3 Thế kỷ BC. Vào thời điểm đó, ốc vít Archimedes được sử dụng để nâng nước từ sông Nile lên, hoạt động như một công cụ tưới tiêu. Tuy nhiên, một số học giả đã đưa ra giả thuyết rằng các nền văn minh cổ đại đã sở hữu công nghệ này sớm hơn nhiều so với thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên.

Đúc một bức phù điêu đá Sennacherib từ chân núi Cudi Dağı, gần Cizre. Dàn diễn viên được trưng bày ở Landshut, Đức

Tín dụng hình ảnh: Timo Roller, CC BY 3.0 , thông qua Wikimedia Commons

Ví dụ, nhà nghiên cứu Assyri học Stephanie Dalley đã đưa ra giả thuyết rằng vít nước được sử dụng trong Đế chế Tân Assyria dưới thời trị vì của Vua Sennacherib (704-681 TCN). Dalley trích dẫn một dòng chữ hình nêm làm bằng chứng, ca ngợi cổ vật này là bằng chứng cho thấy người Assyria đã đúc máy bơm trục vít bằng đồng vào khoảng thế kỷ thứ 7 trước Công nguyên.

Dalley'sLý thuyết này phù hợp với các bài viết của nhà sử học Hy Lạp cổ đại Strabo, người đã viết rằng Vườn treo Babylon – kỳ quan khó nắm bắt nhất trong '7 kỳ quan của thế giới cổ đại' – đã được tưới bằng vít.

Khu vườn chưa bao giờ đã được xác định rõ ràng: một số giả thuyết cho rằng chúng nằm ở Babylon nhưng bị phá hủy vào thế kỷ thứ nhất sau Công nguyên, trong khi những giả thuyết khác cho rằng chúng có thể đã được xây dựng ở Nineveh dưới thời Vua Sennacherib. Vì vậy, vẫn chưa có cách chắc chắn nào để biết chính xác chúng được tưới như thế nào – dù có bơm trục vít hay không.

Tại sao nó thường được gọi là trục vít Archimedes?

Archimedes Chu đáo (còn được gọi là Chân dung học giả) của Domenico Fetti, 1620. Archimedes được coi là nhà vật lý quan trọng nhất thời cổ đại

Tín dụng hình ảnh: Domenico Fetti, Phạm vi công cộng, qua Wikimedia Commons

Vì vậy , nếu người Assyria và người Ai Cập cổ đại có thể đã sở hữu công nghệ này trước thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên, thì tại sao nó lại được đặt theo tên của một nhà toán học và nhà phát minh người Hy Lạp ở thế kỷ thứ 3, Archimedes of Syracuse?

Một giả thuyết cho rằng Archimedes đã tự mình phát minh ra máy bơm trục vít một cách độc lập. Chuyện kể rằng Vua Hiero đã yêu cầu Archimedes phát minh ra một công cụ có thể loại bỏ nước khỏi thân tàu, điều này đã khiến Archimedes tạo ra máy bơm trục vít.

Một giả thuyết khác cho rằng Archimedes đã đi từ Hy Lạp đến Ai Cập vào khoảng năm 234 TCN, nơi ông phát hiện racông nghệ đã được sử dụng ở đó. Sau đó, anh ấy bắt đầu điều chỉnh và cải tiến phát minh theo các thông số của riêng mình. Thật vậy, bằng chứng cho thấy rằng Archimedes chưa bao giờ tuyên bố phát minh này là của mình, mà đúng hơn là hai thế kỷ sau, nó được ghi công cho ông, bởi nhà sử học Hy Lạp ở thế kỷ 1 trước Công nguyên, Diodorus.

Cái vít của Archimedes đã tác động đến xã hội như thế nào ?

Máy trục vít Archimedes đóng vai trò là công cụ hỗ trợ quan trọng cho việc tưới tiêu trên khắp thế giới cổ đại, điển hình là phương tiện đưa nước từ sông hồ vào đất nông nghiệp.

Cho đến ngày nay, máy bơm trục vít vẫn được sử dụng được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước trên khắp thế giới để di chuyển nước và nước thải. Công nghệ này cũng có thể được tìm thấy trong một số trò chơi trong công viên giải trí và trong đài phun sô cô la.

Nếu nước được dẫn vào phần trên cùng của ốc vít Archimedes, chứ không phải phần dưới, thì nó sẽ buộc vít xoay. Điều này sau đó có thể được sử dụng như một hình thức phát điện. Máy bơm tạo ra thủy điện loại này đang được sử dụng trên sông Thames ở Anh, năng lượng được tạo ra sau đó được cung cấp cho Lâu đài Windsor.