Magdeburger Halbkugeln

Am 8. Mai 1654 demonstrierten Kaiser Ferdinand III. und sein Gefolge in der deutschen Stadt Magdeburg ein spektakuläres Experiment, das vom Bürgermeister der Stadt, dem deutschen Wissenschaftler von Glick, entworfen und durchgeführt wurde. Mehrere Schnitzereien aus dieser Zeit spiegeln dieses Ereignis wider. Es geht um die Magdeburger Halbkugeln. Das Experiment bestand darin, zwei durch einfachen Kontakt verbundene Metallhalbkugeln mit einem Durchmesser von etwa 50 Zentimetern zu trennen, um eine geschlossene Kugel zu bilden, und nebenbei mit einer Vakuumpumpe seiner eigenen Erfindung Luft aus der Kugel zu pumpen. Um die Abdichtung der Metallhalbkugel oder Halbkugeln zu erleichtern, wird ein Lederring zwischen die Kontaktflächen gelegt. Jede Halbkugel hat mehrere Schlaufen, durch die ein Seil oder eine Kette geführt werden kann, um sie zu gegenüberliegenden Seiten zu ziehen.

In diesem Artikel erzählen wir Ihnen alles, was Sie über das Magdeburger Halbkugelexperiment und seine Bedeutung wissen müssen.

Magdeburger Halbkugeln

Es ist ein Gerät, das entwickelt wurde, um das Vorhandensein von Vakuum und atmosphärischem Druck nachzuweisen. Es besteht aus zwei hohlen Halbkugeln, und wenn sie miteinander verbunden sind und die Luft ins Innere gezogen wird, es entsteht ein internes Vakuum. Unter diesen Bedingungen übt die Atmosphäre Druck auf die äußere Oberfläche aus, was es sehr schwierig macht, den Schutt abzutrennen. Tatsächlich mussten diese sehr stark sein, denn sobald das Innere evakuiert war, würde es in der Lage sein, sie bei atmosphärischem Druck zum Platzen zu bringen.

Diese Halbkugeln, benannt nach der deutschen Stadt Magdeburg, Sie wurden verwendet, um 1654 ein seltsames Experiment durchzuführen. Otto von Guericke, Bürgermeister der Stadt und gelernter Physiker, übte im Beisein von Kurfürst Friedrich Wilhelm von Brandenburg und Abgeordneten der Regensburger Bürgerschaft das Staubsaugen an zwei metallenen Halbkugeln.

Experimentieren

In dem Versuch, sie zu trennen, band eine Halbkugel an eine Gruppe von Pferden und die andere an eine gleiche Anzahl von Pferden, aber in entgegengesetzte Richtungen. Nach zahlreichen Versuchen und zur Überraschung der Anwesenden war es unmöglich, die beiden Hälften der Kugel zu trennen. Der Effekt ist ähnlich dem, den wir erzielen, wenn wir zwei Ablaufkolben unten ansetzen und gegeneinander drücken. Ein Vakuum ist unvollständig, aber es braucht viel Kraft, um sie zu trennen.

Die Zuschauer waren erstaunt zu sehen, wie die verschiedenen Gruppen von Männern mit aller Kraft seitwärts zogen und es nicht schafften, die Hemisphären zu trennen. Sie konnten auch zunächst nicht durch 16 Pferde getrennt werden, aufgeteilt in zwei Gruppen zu je 8 Pferden. Nach harter Arbeit, Sie erreichten ihr Ziel und sorgten für Aufsehen. Die Halbkugeln, aus denen die Kugeln bestanden und deren Öffnung viel Kraft erforderte, ließen sich mühelos trennen, indem man einfach wieder Luft in das Innere der Kugeln eintreten ließ.

In einem Experiment von 2005 mit 16 Pferden in Granada, Hemisphären konnten nicht getrennt werden. Denken Sie daran, dass das von den Von Guericke-Pumpen des XNUMX. Jahrhunderts erreichte Vakuum niedriger war als das von unseren modernen Vakuumpumpen.

Warum es schwierig ist, die Hemisphären von Magdeburg zu trennen

Der erste Teil der Frage ist an dieser Stelle für jeden Gymnasiasten mit guten Physikkenntnissen leicht zu beantworten. Alles auf der Erdoberfläche befindet sich in einem Meer aus schwerer Luft, das Kräften ausgesetzt ist, die senkrecht zu seiner Oberfläche in alle Richtungen stehen. Auf die gleiche Weise, werden von der Hemisphäre empfangen, von innen nach außen und von außen nach innen. Wenn die Halbkugeln einmal geschlossen sind, um eine Kugel zu bilden, wird fast die gesamte Luft im Inneren entfernt und die Kraft auf der Außenfläche drückt sie viel stärker als die nach außen wirkende Luft, was es ihnen erschwert, sich zu trennen.

Die Nettokraft, die die beiden Halbkugeln zusammendrückt, verteilt über die gebildete Kugel, d.h. unter der Annahme, dass das im Inneren erzielte Vakuum etwa 10 % der Außenluft beträgt, muss die Kraft überwinden, die sie trennt, sie liegt in der Größenordnung von sieben Tonnen Gewicht.

Zweiter Teil der Frage, warum sind die Magdeburger so beeindruckt? Es hat mit der Kenntnis von Flüssigkeiten und ihrem Verhalten über die Zeit zu tun. Wir befinden uns im XNUMX. Jahrhundert, und ein wichtiger Teil der wissenschaftlichen Gemeinschaft glaubte, dass es unmöglich sei, ein Vakuum zu erzeugen, den „Vakuum-Terror“, der die Ursache für die Bewegung von Flüssigkeiten war und verhinderte, dass es dazu kam.

Indem man also die Flüssigkeit aus dem Glas durch einen Strohhalm schlürft und so einen Teil der darin enthaltenen Luft entfernt, lässt der Schrecken, den die Natur empfindet, wenn sie leer ist, die Flüssigkeit aufsteigen. Im historischen Moment der Durchführung von Experimenten gaben Wissenschaftler wie Torricelli diese Theorie auf und zeigten, dass der von der Atmosphäre ausgeübte Druck das Gewicht der Luft und nicht der Schrecken des Vakuums war.

Erklärung des Versuchs

Um zu verstehen, was Kaiser Ferdinand III. gesehen hat, müssen wir uns daran erinnern, dass unser Leben in einem riesigen Luftozean stattfindet, und dieser, wie jede Flüssigkeit, eine Masse hat, so dass ein bestimmtes Luftvolumen ein Gewicht hat, das eine Kraft darauf ausüben kann. er. Aber diese Kräfte wirken mehr als wie ein Haufen Ziegelsteine, die man uns auf den Kopf legt. Die Dinge sind etwas komplizierter weil jedes Objekt, das in dieses Luftmeer eingetaucht ist, einer Reihe von Kräften ausgesetzt ist, die dazu neigen, es zu komprimieren, die an jedem Punkt ihrer Oberfläche wirkt. Außerdem werden diese Kräfte immer senkrecht zur betreffenden Oberfläche aufgebracht.

Wenn Luft in einem Behälter eingeschlossen ist, erfahren die Wände dieses Behälters an jedem Punkt eine Kraft senkrecht zu seiner Oberfläche, wodurch er sich ausdehnt. Um dieses Phänomen genauer zu verstehen, müssen wir uns daran erinnern, dass Luft aus einer großen Anzahl von Molekülen besteht, die Sie sich als mikroskopisch kleine Kugeln vorstellen können, die sich zufällig in alle Richtungen bewegen, stürzt ab und prallt von allem ab, was sich ihm in den Weg stellt. Jede dieser kleinen Kollisionen erzeugt eine kleine Kraft, die zusammen mit den unzähligen Schlägen, die ununterbrochen jede Sekunde auftreten, eine ziemliche Kraft erzeugen kann. Der Nettoeffekt dieses konstanten molekularen Aufpralls ist eine Reihe von Punktkräften, die immer senkrecht zur Aufprallfläche stehen.

Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über die Magdeburger Halbkugeln und ihre Eigenschaften erfahren können.