Dana 8. svibnja 1654. u njemačkom gradu Magdeburgu, car Ferdinand III i njegova pratnja demonstrirali su spektakularan eksperiment koji je osmislio i proveo gradski gradonačelnik, njemački znanstvenik von Glick. Nekoliko rezbarija iz tog vremena odražavaju ovaj događaj. Riječ je o magdeburške hemisfere. Eksperiment se sastojao od pokušaja odvajanja dviju metalnih hemisfera promjera oko 50 centimetara, spojenih jednostavnim kontaktom, kako bi se formirala zapečaćena kugla, i usput, ispumpavanja zraka iz kugle vakuumskom pumpom vlastitog izuma. Kako bi se olakšalo brtvljenje metalne hemisfere ili hemisfera, između dodirnih 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 tlaka. Sastoji se od dvije šuplje hemisfere, a ako su međusobno povezane i zrak iznutra je uvučen, stvorit će se unutarnji vakuum. U tim uvjetima, atmosfera vrši pritisak na vanjsku površinu, što otežava odvajanje krhotina. Zapravo, one su morale biti vrlo jake, jer kada bi se unutrašnjost evakuirala, mogla bi ih rasprsnuti pod atmosferskim tlakom.
Ove hemisfere, nazvane po njemačkom gradu Magdeburgu, korišteni su za izvođenje čudnog eksperimenta 1654. godine. Otto von Guericke, gradonačelnik grada i profesionalni fizičar, u nazočnosti izbornika Fredericka Williama 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 polovice kugle. Učinak je sličan onome što postižemo kada na dno postavimo dva klipa za odvod i pritisnemo ih jedan uz drugi. Vakuum je nepotpun, ali je potrebno mnogo sile da ih razdvoji.
Gledatelji su bili zadivljeni vidjevši različite skupine muškaraca kako se svom snagom povlače u stranu i ne uspijevaju odvojiti hemisfere. Također ih u početku nije moglo razdvojiti 16 konja, podijeljenih u dvije skupine od po 8 konja. Nakon napornog rada, postigli su svoj cilj i izazvali popriličnu pomutnju. Hemisfere koje su sačinjavale sfere, a koje su zahtijevale puno truda da se otvore, mogle su se bez napora odvojiti jednostavnim dopuštanjem zraka da ponovno uđe u unutrašnjost sfera.
U eksperimentu 2005. sa 16 konja u Granadi, hemisfere se nisu mogle odvojiti. Imajte na umu da je vakuum koji su postigle Von Guericke pumpe iz XNUMX. stoljeća bio manji od onog koji su postigle naše moderne vakuumske 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 njegovu površinu u svim smjerovima. Na isti način, prima ih hemisfera, iznutra prema van i izvana unutra. Ako se jednom hemisfere zatvore u kuglu, gotovo sav zrak iznutra se ukloni i sila na vanjskoj površini ih pritišće mnogo više od zraka koji djeluje prema van, što im otežava odvajanje.
Neto sila koja stišće dvije hemisfere, raspoređena po formiranoj kugli, tj. pod pretpostavkom da vakuum koji je postignut unutar iznosi oko 10% vanjskog zraka, mora svladati silu koja ih razdvaja, ona je reda veličine sedam tona težine.
Drugi dio pitanja, zašto su stanovnici Magdeburga toliko impresionirani? Ima veze sa poznavanjem tekućina i njihovog ponašanja tijekom vremena. Nalazimo se u XNUMX. stoljeću, a važan dio znanstvene zajednice smatrao je da je nemoguće stvoriti vakuum, "vakuumski teror", koji je bio uzrok kretanja tekućina, sprječavajući to da se dogodi.
Dakle, ispijanjem tekućine iz čaše kroz slamčicu, uklanjajući tako dio zraka koji sadrži, užas koji priroda osjeća kada je prazna uzrokuje podizanje tekućine. U povijesnom trenutku provođenja eksperimenata, znanstvenici poput Torricellija napustili su ovu teoriju i pokazali da je pritisak koji vrši atmosfera, težina zraka, a ne užas vakuuma.
Objašnjenje eksperimenta
Da bismo razumjeli čemu je svjedočio car Ferdinand III., moramo se sjetiti da se naši životi odvijaju u ogromnom oceanu zraka, a ovaj, kao i svaka tekućina, ima masu, tako da određeni volumen zraka ima težinu koja na njega može djelovati silom. on. Ali te sile djeluju više nego kao gomila cigli postavljenih na naše glave. Stvari su malo kompliciranije jer je svaki objekt potopljen u ovo more zraka podvrgnut skupu sila koje ga nastoje komprimirati, koji djeluje u svakoj točki na njegovoj površini. Nadalje, te se sile uvijek primjenjuju okomito na dotičnu površinu.
Isto tako, ako je zrak zatvoren u spremniku, stijenke tog spremnika će osjetiti silu koja je normalna na njegovu površinu u svakoj točki, što će uzrokovati njegovo širenje. Da bismo detaljnije razumjeli ovaj fenomen, moramo se sjetiti da se zrak sastoji od velikog broja molekula, koje možete zamisliti kao mikroskopske kugle koje se nasumično kreću u svim smjerovima, rušeći se i odbijajući od svega što mu se nađe na putu. Svaki od ovih malih sudara proizvodi malu silu koja, u kombinaciji s bezbrojnim udarcima koji se događaju bez prestanka svake sekunde, može stvoriti priličnu silu. Neto učinak ovog konstantnog molekularnog udara je skup točkastih sila koje su uvijek okomite na površinu udarca.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o magdeburškim hemisferama i njihovim karakteristikama.