L'8 maggio 1654, nella città tedesca di Magdeburgo, l'imperatore Ferdinando III e il suo entourage dimostrarono uno spettacolare esperimento ideato e realizzato dal sindaco della città, lo scienziato tedesco von Glick. Diverse incisioni dell'epoca riflettono questo evento. Si tratta del emisferi di Magdeburgo. L'esperimento consisteva nel tentare di separare due emisferi metallici di circa 50 centimetri di diametro, uniti per semplice contatto, per formare una sfera sigillata e, incidentalmente, pompare aria fuori dalla sfera con una pompa a vuoto di sua invenzione. Per facilitare la sigillatura dell'emisfero o degli emisferi metallici, tra le superfici di contatto viene posizionato un anello di cuoio. Ogni emisfero ha diversi anelli attraverso i quali è possibile far passare una corda o una catena in modo che possa essere tirata sui lati opposti.
In questo articolo ti diremo tutto ciò che devi sapere sull'esperimento degli emisferi di Magdeburgo e sulla sua importanza.
Emisferi di Magdeburgo
È un dispositivo progettato per dimostrare l'esistenza del vuoto e della pressione atmosferica. È costituito da due emisferi cavi, e se sono collegati tra loro e l'aria all'interno viene aspirata, si creerà un vuoto interno. In queste condizioni, l'atmosfera esercita pressione sulla superficie esterna, rendendo molto difficile la separazione dei detriti. Questi infatti dovevano essere molto robusti, perché una volta evacuato l'interno sarebbe stato in grado di farli scoppiare a pressione atmosferica.
Questi emisferi, dal nome della città tedesca di Magdeburgo, furono usati per eseguire uno strano esperimento nel 1654. Otto von Guericke, sindaco della città e fisico professionista, alla presenza dell'elettore Federico Guglielmo di Brandeburgo e dei membri del parlamento di Ratisbona, si esercitava ad aspirare su due emisferi metallici.
esperimento
Nel tentativo di separarli, legava un emisfero a un gruppo di cavalli e l'altro a un numero uguale di cavalli, ma in direzioni opposte. Dopo numerosi tentativi e con sorpresa dei partecipanti, è stato impossibile separare le due metà della sfera. L'effetto è simile a quello che otteniamo quando posizioniamo due stantuffi di scarico sul fondo e li premiamo l'uno contro l'altro. Un vuoto è incompleto, ma ci vuole molta forza per separarli.
Gli spettatori sono rimasti stupiti nel vedere i diversi gruppi di uomini tirare di lato con tutte le loro forze e non riuscire a separare gli emisferi. Inoltre non potevano essere inizialmente separati da 16 cavalli, divisi in due gruppi di 8 cavalli ciascuno. Dopo un duro lavoro, hanno raggiunto il loro obiettivo e hanno suscitato molto scalpore. Gli emisferi che componevano le sfere, che richiedevano molto sforzo per aprirsi, potevano essere separati senza sforzo semplicemente consentendo all'aria di rientrare all'interno delle sfere.
In un esperimento del 2005 con 16 cavalli a Granada, gli emisferi non potevano essere separati. Tieni presente che il vuoto ottenuto dalle pompe Von Guericke del XNUMX° secolo era inferiore a quello ottenuto dalle nostre moderne pompe per vuoto.
Perché è difficile separare gli emisferi di Magdeburgo
Alla prima parte della domanda, a questo punto, è facile rispondere per qualsiasi studente delle superiori con una buona conoscenza della fisica. Tutto sulla superficie terrestre è in un mare di aria pesante, soggetto a forze normali alla sua superficie in tutte le direzioni. Nello stesso modo, sono ricevuti dall'emisfero, dentro e fuori e fuori dentro. Se una volta chiusi gli emisferi a formare una sfera, quasi tutta l'aria all'interno viene rimossa e la forza sulla superficie esterna li preme molto più dell'aria che agisce verso l'esterno, rendendo difficile la loro separazione.
La forza netta che stringe i due emisferi, distribuita in tutta la sfera formata, cioè supponendo che il vuoto raggiunto all'interno sia circa il 10% dell'aria esterna, devono superare la forza che li separa, è dell'ordine di sette tonnellate di peso.
Seconda parte della domanda, perché i residenti di Magdeburgo sono così colpiti? Ha a che fare con la conoscenza dei fluidi e del loro comportamento nel tempo. Siamo nel XNUMX° secolo, e una parte importante della comunità scientifica credeva che fosse impossibile creare il vuoto, il "terrore da vuoto", che era la causa del movimento dei fluidi, impedendo che si verificasse.
Quindi, sorseggiando il liquido dal bicchiere attraverso una cannuccia, rimuovendo così parte dell'aria che contiene, l'orrore che la natura prova quando è vuota fa salire il liquido. Nel momento storico della conduzione degli esperimenti, scienziati come Torricelli abbandonarono questa teoria e mostrarono che la pressione esercitata dall'atmosfera, il peso dell'aria, non l'orrore del vuoto.
Spiegazione dell'esperimento
Per capire cosa fu testimone dell'imperatore Ferdinando III, dobbiamo ricordare che la nostra vita si svolge in un vasto oceano d'aria, e questo, come ogni fluido, ha massa, quindi un dato volume d'aria ha un peso in grado di esercitare su di esso una forza. lui. Ma queste forze agiscono più che come un mucchio di mattoni posti sulla nostra testa. Le cose sono un po' più complicate perché ogni oggetto sommerso in questo mare d'aria è soggetto a un insieme di forze che tendono a comprimerlo, agendo in ogni punto della sua superficie. Inoltre, queste forze sono sempre applicate perpendicolarmente alla superficie in questione.
Allo stesso modo, se l'aria è racchiusa in un contenitore, le pareti di quel contenitore subiranno una forza normale alla sua superficie in ogni punto, provocandone l'espansione. Per comprendere più in dettaglio questo fenomeno, dobbiamo ricordare che l'aria è composta da un gran numero di molecole, che puoi immaginare come sfere microscopiche che si muovono casualmente in tutte le direzioni, schiantarsi e rimbalzare su tutto ciò che incontra sul suo cammino. Ognuna di queste piccole collisioni produce una piccola forza che, combinata con gli innumerevoli colpi che si verificano ininterrottamente ogni secondo, può creare un bel po' di forza. L'effetto netto di questo impatto molecolare costante è un insieme di forze puntiformi che sono sempre perpendicolari alla superficie dell'impatto.
Spero che con queste informazioni tu possa saperne di più sugli emisferi di Magdeburgo e sulle loro caratteristiche.