Den 8. maj 1654 demonstrerede kejser Ferdinand III og hans følge i den tyske by Magdeburg et spektakulært eksperiment designet og udført af byens borgmester, den tyske videnskabsmand von Glick. Flere udskæringer fra tiden afspejler denne begivenhed. Det handler om magdeburgske halvkugler. Eksperimentet bestod i at forsøge at adskille to metalhalvkugler omkring 50 centimeter i diameter, forbundet ved simpel kontakt, for at danne en forseglet kugle, og i øvrigt pumpe luft ud af kuglen med en vakuumpumpe ifølge hans egen opfindelse. For at lette forseglingen af metalhalvkuglen eller -halvkuglerne placeres en læderring mellem kontaktfladerne. Hver halvkugle har flere løkker, hvorigennem et reb eller en kæde kan føres, så den kan trækkes til modsatte sider.
I denne artikel vil vi fortælle dig alt, hvad du behøver at vide om Magdeburg hemisfære-eksperimentet og dets betydning.
Magdeburg halvkugle
Det er en enhed designet til at demonstrere eksistensen af et vakuum og atmosfærisk tryk. Den består af to hule halvkugler, og hvis de er forbundet med hinanden, og luften indeni trækkes, et internt vakuum vil blive skabt. Under disse forhold udøver atmosfæren pres på den ydre overflade, hvilket gør det meget vanskeligt at adskille affaldet. Faktisk skulle disse være meget stærke, for når det indre var evakueret, ville det være i stand til at sprænge dem ved atmosfærisk tryk.
Disse halvkugler, opkaldt efter den tyske by Magdeburg, de blev brugt til at udføre et mærkeligt eksperiment i 1654. Otto von Guericke, byens borgmester og professionel fysiker, øvede sig i nærværelse af kurfyrst Frederick William af Brandenburg og medlemmer af Regensburg-parlamentet i at støvsuge to metalhalvkugler.
eksperiment
I et forsøg på at adskille dem, bundet den ene halvkugle til en gruppe heste og den anden til lige mange heste, men i modsatte retninger. Efter adskillige forsøg og til de fremmødtes overraskelse var det umuligt at adskille de to halvdele af kuglen. Effekten svarer til, hvad vi opnår, når vi placerer to afløbsstempler i bunden og presser dem mod hinanden. Et vakuum er ufuldstændigt, men det kræver en masse kraft at adskille dem.
Tilskuere var forbløffede over at se de forskellige grupper af mænd, der trak sidelæns med al deres magt og undlod at adskille halvkuglerne. De kunne i begyndelsen heller ikke adskilles af 16 heste, opdelt i to grupper på hver 8 heste. Efter hårdt arbejde, de nåede deres mål og vakte en del opsigt. Halvkuglerne, der udgjorde sfærerne, som krævede en stor indsats for at åbne, kunne uden besvær adskilles ved blot at lade luft komme ind i det indre af sfærerne igen.
I et eksperiment fra 2005 med 16 heste i Granada, halvkugler kunne ikke adskilles. Husk, at vakuumet opnået af Von Guericke-pumperne i det XNUMX. århundrede var lavere end det, der blev opnået med vores moderne vakuumpumper.
Hvorfor det er svært at adskille Magdeburgs halvkugler
Den første del af spørgsmålet er på dette tidspunkt let for enhver gymnasieelev med en god fysikforståelse at besvare. Alt på Jordens overflade er i et hav af tung luft, udsat for kræfter, der er normale på overfladen i alle retninger. På samme måde, modtages af halvkuglen, udefra og udefra. Hvis først halvkuglerne er lukket for at danne en kugle, fjernes næsten al luft indeni, og kraften på den ydre overflade presser dem meget mere end luften, der virker udad, hvilket gør det vanskeligt for dem at adskille.
Nettokraften, der klemmer de to halvkugler, fordelt over hele den dannede kugle, dvs. under antagelse af, at det opnåede vakuum indeni er omkring 10 % af udeluften, skal overvinde den kraft, der adskiller dem, er den af størrelsesordenen syv tons vægt.
Anden del af spørgsmålet, hvorfor er indbyggerne i Magdeburg så imponerede? Det har at gøre med viden om væsker og deres adfærd over tid. Vi befinder os i det XNUMX. århundrede, og en vigtig del af det videnskabelige samfund mente, at det var umuligt at skabe et vakuum, "vakuum-terroren", som var årsagen til bevægelsen af væsker, der forhindrede det i at ske.
Så ved at nippe til væsken fra glasset gennem et sugerør og dermed fjerne noget af den luft, det indeholder, får den rædsel, naturen mærker, når den er tom, væsken til at stige. I det historiske øjeblik med at udføre eksperimenter opgav videnskabsmænd som Torricelli denne teori og viste, at trykket udøvet af atmosfæren, vægten af luften, ikke rædselen ved vakuumet.
Forklaring af forsøget
For at forstå, hvad kejser Ferdinand III var vidne til, skal vi huske, at vores liv foregår i et stort hav af luft, og dette, som enhver væske, har masse, så et givet volumen luft har en vægt, der er i stand til at udøve en kraft på sig. han. Men disse kræfter virker mere end som en bunke mursten placeret på vores hoveder. Tingene er lidt mere komplicerede fordi hver genstand nedsænket i dette lufthav er udsat for et sæt kræfter, der har en tendens til at komprimere det, der virker på hvert punkt på dens overflade. Desuden påføres disse kræfter altid vinkelret på den pågældende overflade.
Ligeledes, hvis luft er indesluttet i en beholder, vil denne beholders vægge opleve en kraft, der er vinkelret på dens overflade ved hvert punkt, hvilket får den til at udvide sig. For at forstå dette fænomen mere detaljeret, skal vi huske, at luft består af et stort antal molekyler, som du kan forestille dig som mikroskopiske kugler, der bevæger sig tilfældigt i alle retninger, styrter ned og preller af alt på dens vej. Hver af disse små kollisioner producerer en lille kraft, som kombineret med de utallige hits, der sker non-stop hvert sekund, kan skabe en hel del kraft. Nettoeffekten af denne konstante molekylære påvirkning er et sæt punktkræfter, der altid er vinkelret på anslagsfladen.
Jeg håber, at du med denne information kan lære mere om Magdeburg-halvkuglerne og deres egenskaber.