Hemisferios de Magdeburgo

fuerza del aire

El 8 de mayo de 1654, en la ciudad alemana de Magdeburgo, el emperador Fernando III y su séquito demostraron un espectacular experimento diseñado y llevado a cabo por el alcalde de la ciudad, el científico alemán von Glick. Varias tallas de la época reflejan este evento. Se trata de los hemisferios de Magdeburgo. El experimento consistía en intentar separar dos hemisferios metálicos de unos 50 centímetros de diámetro, unidos por simple contacto, para formar una esfera sellada, y de paso, bombear aire fuera de la esfera con una bomba de vacío de su propia invención. Para facilitar el sellado de la semiesfera o semiesferas metálicas, se coloca un anillo de cuero entre las superficies de contacto. Cada hemisferio tiene varios bucles a través de los cuales se puede pasar una cuerda o cadena para que se pueda tirar hacia lados opuestos.

En este artículo vamos a contarte todo lo que debes saber sobre el experimento de los hemisferios de Magdeburgo y cuál es su importancia.

Hemisferios de Magdeburgo

estatua del experimento

Es un dispositivo diseñado para demostrar la existencia de un vacío y presión atmosférica. Consiste en dos hemisferios huecos, y si están conectados entre sí y se extrae el aire del interior, se creará un vacío interno. En estas condiciones, la atmósfera ejerce presión sobre la superficie exterior, lo que dificulta mucho la separación de los escombros. De hecho, estos tenían que ser muy fuertes, porque una vez evacuado el interior, sería capaz de reventarlos a la presión atmosférica.

Estos hemisferios, llamados así por la ciudad alemana de Magdeburgo, se utilizaron para realizar un extraño experimento en 1654. Otto von Guericke, alcalde de la ciudad y físico profesional, en presencia del elector Federico Guillermo de Brandeburgo y miembros del Parlamento de Ratisbona, practicó el vacío sobre dos hemisferios metálicos.

Experimento

museo del hemisferio de magdeburgo

En un intento por separarlos, ató un hemisferio a un grupo de caballos y el otro a igual número de caballos, pero en direcciones opuestas. Tras numerosos intentos y ante la sorpresa de los asistentes, fue imposible separar las dos mitades de la esfera. El efecto es similar al que logramos cuando colocamos dos desatascadores de conductos en la parte inferior y los presionamos uno contra el otro. Un vacío es incompleto, pero se necesita mucha fuerza para separarlos.

Los espectadores quedaron impresionados al ver los diferentes grupos de hombres tirando hacia los lados con todas sus fuerzas y sin lograr separar los hemisferios. Tampoco podían estar separados inicialmente por 16 caballos, divididos en dos grupos de 8 caballos cada uno. Después de un arduo trabajo, lograron su objetivo y causaron un gran revuelo. Los hemisferios que formaban las esferas, que requerían mucho esfuerzo para abrirse, podían separarse sin esfuerzo simplemente permitiendo que el aire volviera a entrar en el interior de las esferas.

En un experimento de 2005 con 16 caballos en Granada, no se pudieron separar los hemisferios. Hay que tener en cuenta que el vacío que conseguían las bombas Von Guericke del siglo XVII era inferior al que conseguían nuestras modernas bombas de vacío.

Por qué cuesta separar los hemisferios de Magdeburgo

hemisferios de magdeburgo

La primera parte de la pregunta, en este punto, es fácil de responder para cualquier estudiante de secundaria con una buena comprensión de la física. Todo en la superficie de la Tierra está en un mar de aire pesado, sujeto a fuerzas normales a su superficie en todas las direcciones. De la misma manera, son recibidos por el hemisferio, de adentro hacia afuera y de afuera hacia adentro. Si una vez que los hemisferios se cierran para formar una esfera, se elimina casi todo el aire del interior y la fuerza en la superficie exterior los presiona mucho más que el aire que actúa hacia el exterior, lo que dificulta su separación.

La fuerza neta que aprieta los dos hemisferios, distribuida por toda la esfera formada, es decir, suponiendo que el vacío logrado en el interior es aproximadamente el 10% del aire exterior, debe vencer la fuerza que los separa, es del orden de siete toneladas de peso.

Segunda parte de la pregunta, ¿por qué los residentes de Magdeburgo están tan impresionados? Tiene que ver con el conocimiento de los fluidos y su comportamiento en el tiempo. Estamos en el siglo XVII, y en una parte importante de la comunidad científica se creía que era imposible crear un vacío, el “terror del vacío”, que era la causa del movimiento de los fluidos, impidiendo que sucediera.

Entonces, al sorber el líquido del vaso con una pajita, eliminando así parte del aire que contiene, el horror que siente la naturaleza cuando está vacío hace que el líquido suba. En el momento histórico de realizar experimentos, científicos como Torricelli abandonaron esta teoría y demostraron que la presión que ejerce la atmósfera, el peso del aire, no el horror del vacío.

Explicación del experimento

Para entender lo que presenció el emperador Fernando III, debemos recordar que nuestra vida transcurre en un vasto océano de aire, y este, como cualquier fluido, tiene masa, por lo que un determinado volumen de aire tiene un peso capaz de ejercer una fuerza sobre él. Pero estas fuerzas actúan más que como un montón de ladrillos colocados sobre nuestras cabezas. Las cosas son un poco más complicadas, porque todo objeto sumergido en este mar de aire está sometido a un conjunto de fuerzas que tienden a comprimirlo, actuando en cada punto de su superficie. Además, estas fuerzas se aplican siempre de forma perpendicular a la superficie en cuestión.

Asimismo, si se encierra aire en un recipiente, las paredes de ese recipiente experimentarán una fuerza normal a su superficie en cada punto, lo que hará que se expanda. Para comprender este fenómeno con más detalle, debemos recordar que el aire está formado por una gran cantidad de moléculas, que puedes imaginar como esferas microscópicas que se mueven aleatoriamente en todas direcciones, chocando y rebotando en todo lo que se encuentra en su camino. Cada una de estas pequeñas colisiones produce una pequeña fuerza que, combinada con los innumerables golpes que ocurren ininterrumpidamente cada segundo, puede crear bastante fuerza. El efecto neto de este impacto molecular constante es un conjunto de fuerzas puntuales que siempre son perpendiculares a la superficie de impacto.

Espero que con esta información puedan conocer más sobre los hemisferios de Magdeburgo y sus características.


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