Dana 8. maja 1654. godine, u njemačkom gradu Magdeburgu, car Ferdinand III i njegova pratnja demonstrirali su spektakularan eksperiment koji je osmislio i izveo gradonačelnik grada, njemački naučnik von Glick. Nekoliko rezbarija iz tog vremena odražavaju ovaj događaj. Radi se o magdeburške hemisfere. Eksperiment se sastojao od pokušaja da se odvoje dvije metalne hemisfere prečnika oko 50 centimetara, spojene jednostavnim kontaktom, kako bi se formirala zapečaćena sfera, i uzgred, ispumpao zrak iz sfere pomoću vakuum pumpe vlastitog izuma. Da bi se olakšalo zaptivanje metalne hemisfere ili hemisfera, između kontaktnih površina postavlja se kožni prsten. Svaka hemisfera ima nekoliko petlji kroz koje se može provući uže ili lanac tako da se može povući na suprotne strane.
U ovom članku ćemo vam reći sve što trebate znati o eksperimentu magdeburških hemisfera i njegovoj važnosti.
Magdeburške hemisfere
To je uređaj dizajniran da pokaže postojanje vakuuma i atmosferskog pritiska. Sastoji se od dvije šuplje hemisfere, a ako su one međusobno povezane i vazduh iznutra se uvlači, stvoriće se unutrašnji vakuum. U ovim uslovima, atmosfera vrši pritisak na vanjsku površinu, što otežava odvajanje krhotina. U stvari, one su morale biti veoma jake, jer kada se unutrašnjost evakuiše, mogla bi ih rasprsnuti pod atmosferskim pritiskom.
Ove hemisfere, nazvane po njemačkom gradu Magdeburgu, korišteni su za izvođenje čudnog eksperimenta 1654. godine. Otto von Guericke, gradonačelnik grada i profesionalni fizičar, u prisustvu elektora Frederika Vilijama od Brandenburga i članova Regensburškog parlamenta, vježbao je usisavanje na dvije metalne hemisfere.
Eksperiment
U pokušaju da ih razdvoje, vezao jednu hemisferu za grupu konja, a drugu za jednak broj konja, ali u suprotnim smjerovima. Nakon brojnih pokušaja i na iznenađenje prisutnih, nije bilo moguće razdvojiti dvije polovine sfere. Efekat je sličan onome koji postižemo kada na dno postavimo dva klipa za odvod i pritisnemo ih jedan na drugi. Vakum je nekompletan, ali je potrebno mnogo sile da ih razdvoji.
Gledaoci su bili zadivljeni kada su videli različite grupe muškaraca kako se svom snagom povlače u stranu i ne uspevaju da odvoje hemisfere. Također ih nije u početku moglo razdvojiti 16 konja, podijeljenih u dvije grupe od po 8 konja. nakon napornog rada, ostvarili su svoj cilj i izazvali priličnu pometnju. Hemisfere koje su sačinjavale sfere, a koje su zahtevale mnogo truda da se otvore, mogle su se bez napora odvojiti jednostavnim dopuštanjem vazduha da ponovo uđe u unutrašnjost sfera.
U eksperimentu 2005. sa 16 konja u Granadi, hemisfere se nisu mogle razdvojiti. Imajte na umu da je vakuum koji su postigle Von Guericke pumpe iz XNUMX. stoljeća bio manji od onog koji su postigle naše moderne vakuum pumpe.
Zašto je teško odvojiti hemisfere Magdeburga
Na prvi dio pitanja, u ovom trenutku, lako je odgovoriti svakom srednjoškolcu koji dobro razumije fiziku. Sve na površini Zemlje nalazi se u moru teškog zraka, podložno silama normalnim na njenu površinu u svim smjerovima. Na isti način, prima ih hemisfera, iznutra prema van i spolja unutra. Ako se jednom hemisfere zatvore i formiraju kuglu, gotovo sav zrak iznutra se ukloni i sila na vanjskoj površini ih pritiska mnogo više od zraka koji djeluje prema van, što im otežava odvajanje.
Neto sila koja stišće dvije hemisfere, raspoređena po čitavoj formiranoj sferi, tj. pod pretpostavkom da vakuum koji se postiže unutar iznosi oko 10% vanjskog zraka, mora savladati silu koja ih razdvaja, teška je reda veličine sedam tona.
Drugi dio pitanja, zašto su stanovnici Magdeburga tako impresionirani? Ima veze sa poznavanjem tečnosti i njihovog ponašanja tokom vremena. Nalazimo se u XNUMX. veku i značajan deo naučne zajednice smatrao je da je nemoguće stvoriti vakuum, „vakumski teror“, koji je bio uzrok kretanja tečnosti, sprečavajući to da se dogodi.
Dakle, ispijanjem tečnosti iz čaše kroz slamku, uklanjajući tako deo vazduha koji sadrži, užas koji priroda oseća kada je prazna izaziva podizanje tečnosti. U istorijskom trenutku izvođenja eksperimenata, naučnici poput Toričelija napustili su ovu teoriju i pokazali da pritisak koji vrši atmosfera, težina vazduha, a ne užas vakuuma.
Objašnjenje eksperimenta
Da bismo razumjeli čemu je svjedočio car Ferdinand III, moramo zapamtiti da se naši životi odvijaju u ogromnom okeanu zraka, a ovaj, kao i svaka tekućina, ima masu, tako da data zapremina zraka ima težinu sposobnu da izvrši silu na njega. on. Ali te sile djeluju više nego kao gomila cigli na našim glavama. Stvari su malo komplikovanije jer je svaki predmet potopljen u ovo more zraka podvrgnut skupu sila koje ga nastoje komprimirati, koji djeluje u svakoj tački na njegovoj površini. Nadalje, ove sile se uvijek primjenjuju okomito na dotičnu površinu.
Slično, ako je zrak zatvoren u kontejneru, zidovi te posude će osjetiti silu koja je normalna na njegovu površinu u svakoj tački, uzrokujući njeno širenje. Da bismo detaljnije razumjeli ovaj fenomen, moramo se sjetiti da se zrak sastoji od velikog broja molekula, koje možete zamisliti kao mikroskopske sfere koje se nasumično kreću u svim smjerovima, ruši se i odbija od svega što mu se nađe na putu. Svaki od ovih malih sudara proizvodi malu silu koja, u kombinaciji s bezbrojnim udarcima koji se dešavaju bez prestanka svake sekunde, može stvoriti prilično malo sile. Neto efekat ovog konstantnog molekularnog udara je skup tačkastih sila koje su uvek okomite na površinu udara.
Nadam se da ćete uz ove informacije saznati više o magdeburškim hemisferama i njihovim karakteristikama.