На 8 май 1654 г. в германския град Магдебург император Фердинанд III и неговото обкръжение демонстрират грандиозен експеримент, проектиран и извършен от кмета на града, немския учен фон Глик. Няколко резби от времето отразяват това събитие. Става дума за магдебургски полукълба. Експериментът се състоеше в опит да се отделят две метални полукълба с около 50 сантиметра в диаметър, съединени чрез обикновен контакт, за да се образува запечатана сфера и между другото да се изпомпва въздух от сферата с вакуумна помпа от негово собствено изобретение. За да се улесни запечатването на металното полукълбо или полусфери, между контактните повърхности се поставя кожен пръстен. Всяко полукълбо има няколко бримки, през които може да се прокара въже или верига, за да може да се издърпа на противоположни страни.
В тази статия ще ви разкажем всичко, което трябва да знаете за експеримента с магдебургските полукълба и неговото значение.
Магдебургски полукълба
Това е устройство, предназначено да демонстрира съществуването на вакуум и атмосферно налягане. Състои се от две кухи полукълба и ако те са свързани едно с друго и въздухът вътре се изтегля, ще се създаде вътрешен вакуум. При тези условия атмосферата оказва натиск върху външната повърхност, което прави много трудно отделянето на отломките. Всъщност те трябваше да са много здрави, защото след като вътрешността беше евакуирана, тя щеше да ги спука при атмосферно налягане.
Тези полукълба, кръстени на германския град Магдебург, те са били използвани за извършване на странен експеримент през 1654 г. Ото фон Герике, кмет на града и професионален физик, в присъствието на електора Фредерик Уилям от Бранденбург и членове на парламента на Регенсбург, практикува вакуумиране на две метални полукълба.
експеримент
В опит да ги разделят, привързал едното полукълбо към група коне, а другото към равен брой коне, но в противоположни посоки. След многобройни опити и за изненада на присъстващите, не беше възможно да се разделят двете половини на сферата. Ефектът е подобен на този, който постигаме, когато поставим две дренажни бутала на дъното и ги притиснем едно към друго. Вакуумът е непълен, но е необходима много сила, за да ги разделите.
Зрителите бяха изумени да видят различните групи мъже, които се дърпат настрани с всичка сила и не успяват да разделят полукълба. Те също не биха могли първоначално да бъдат разделени от 16 коня, разделени на две групи от по 8 коня. След упорита работа, постигнаха целта си и предизвикаха доста шум. Полусферите, които съставляват сферите, които изискват много усилия за отваряне, могат да бъдат разделени без усилие, просто като се позволи на въздуха да влезе отново във вътрешността на сферите.
В експеримент от 2005 г. с 16 коня в Гранада, полукълба не могат да бъдат разделени. Имайте предвид, че вакуумът, постигнат от помпите на Von Guericke от XNUMX-ти век, е по-нисък от този, постигнат от нашите съвременни вакуумни помпи.
Защо е трудно да се отделят полукълба на Магдебург
На първата част от въпроса в този момент е лесно да отговори всеки гимназист с добро разбиране по физика. Всичко на земната повърхност е в море от тежък въздух, подложено на нормални на повърхността му сили във всички посоки. По същия начин, се приемат от полукълбото, отвътре навън и отвън навътре. Ако след като полукълбата се затворят, за да образуват сфера, почти целият въздух вътре се отстранява и силата върху външната повърхност ги притиска много повече от въздуха, действащ навън, което затруднява отделянето им.
Нетната сила, която притиска двете полукълба, разпределена в образуваната сфера, т.е. като приемем, че вакуумът, постигнат вътре, е около 10% от външния въздух, трябва да преодолее силата, която ги разделя, тя е от порядъка на седем тона тегло.
Втора част от въпроса, защо жителите на Магдебург са толкова впечатлени? Това е свързано със знанието за течностите и тяхното поведение във времето. Ние сме в XNUMX-ти век и важна част от научната общност вярваше, че е невъзможно да се създаде вакуум, "вакуумният ужас", който беше причината за движението на течности, предотвратявайки това да се случи.
И така, като отпивате течността от чашата през сламка, като по този начин премахвате част от въздуха, който съдържа, ужасът, който природата изпитва, когато е празна, кара течността да се издигне. В историческия момент на провеждане на експерименти учени като Торичели изоставиха тази теория и показаха, че налягането, упражнявано от атмосферата, тежестта на въздуха, а не ужаса от вакуума.
Обяснение на експеримента
За да разберем на какво е станал свидетел император Фердинанд III, трябва да помним, че животът ни протича в огромен океан от въздух и този, като всяка течност, има маса, така че даден обем въздух има тежест, способна да упражни сила върху него. той. Но тези сили действат повече от като купчина тухли, поставени върху главите ни. Нещата са малко по-сложни защото всеки обект, потопен в това море от въздух, е подложен на набор от сили, които са склонни да го компресират, действащ във всяка точка от повърхността му. Освен това тези сили винаги се прилагат перпендикулярно на въпросната повърхност.
По същия начин, ако въздухът е затворен в контейнер, стените на този контейнер ще изпитат сила, нормална на повърхността му във всяка точка, което ще го накара да се разширява. За да разберем това явление по-подробно, трябва да помним, че въздухът се състои от голям брой молекули, които можете да си представите като микроскопични сфери, които се движат произволно във всички посоки, катастрофира и отскача от всичко по пътя си. Всеки от тези малки сблъсъци произвежда малка сила, която в комбинация с безбройните удари, които се случват без прекъсване всяка секунда, може да създаде доста сила. Нетният ефект от това постоянно молекулярно въздействие е набор от точкови сили, които винаги са перпендикулярни на повърхността на удара.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за магдебургските полукълба и техните характеристики.