8년 1654월 XNUMX일 독일의 마그데부르크 시에서 황제 페르디난트 XNUMX세와 그의 측근은 도시 시장인 독일 과학자 폰 글릭이 설계하고 수행한 놀라운 실험을 시연했습니다. 당시의 여러 조각이 이 사건을 반영합니다. 에 대한 것입니다. 마그데부르크 반구. 이 실험은 지름이 약 50cm인 두 개의 금속 반구를 분리하여 간단한 접촉으로 연결하여 밀봉된 구를 만들고 우연히 자신이 발명한 진공 펌프로 구 밖으로 공기를 펌핑하는 것으로 구성되었습니다. 금속 반구 또는 반구의 밀봉을 용이하게 하기 위해 가죽 링이 접촉면 사이에 배치됩니다. 각 반구에는 밧줄이나 사슬이 통과하여 반대쪽으로 당겨질 수 있는 여러 개의 고리가 있습니다.
이 기사에서 우리는 마그데부르크 반구 실험과 그 중요성에 대해 알아야 할 모든 것을 알려줄 것입니다.
마그데부르크 반구
진공과 대기압의 존재를 증명하기 위해 설계된 장치입니다. 속이 빈 두 개의 반구로 이루어져 있고, 서로 연결되어 내부의 공기를 끌어들이면, 내부 진공이 생성됩니다. 이러한 조건에서 대기는 외부 표면에 압력을 가하여 파편을 분리하기가 매우 어렵습니다. 사실, 내부가 비워지면 대기압에서 폭발할 수 있기 때문에 이것들은 매우 강력해야 했습니다.
이 반구는 독일 도시 마그데부르크의 이름을 따서 명명되었습니다. 그들은 1654년에 이상한 실험을 수행하는 데 사용되었습니다. 도시의 시장이자 전문 물리학자인 Otto von Guericke는 Brandenburg의 선제후 Frederick William과 Regensburg 의회 의원들 앞에서 두 개의 금속 반구를 진공 청소기로 청소하는 연습을 했습니다.
실험
그들을 분리시키려는 시도에서, 한쪽 반구를 한 무리의 말에 묶고 다른 쪽 반구를 같은 수의 말에 묶는다., 그러나 반대 방향으로. 수많은 시도 끝에 참석자들을 놀라게 했지만 구의 두 반쪽을 분리하는 것은 불가능했습니다. 그 효과는 바닥에 XNUMX개의 배수 플런저를 놓고 서로에 대해 누를 때 달성하는 것과 유사합니다. 진공은 불완전하지만 분리하려면 많은 힘이 필요합니다.
관중들은 다른 그룹의 남성들이 온 힘을 다해 옆으로 당기고 반구를 분리하지 못하는 것을 보고 놀랐습니다. 그들은 또한 처음에 각각 16마리씩 두 그룹으로 나누어진 8마리로 나눌 수 없었습니다. 열심히 일한 후, 그들은 목표를 달성했고 상당한 파문을 일으켰습니다. 많은 노력이 필요한 구를 구성하는 반구는 공기가 구 내부로 다시 들어가도록 하는 것만으로도 쉽게 분리할 수 있습니다.
2005년 그라나다에서 16마리의 말을 대상으로 한 실험에서, 반구는 분리할 수 없습니다. XNUMX세기 Von Guericke 펌프가 달성한 진공은 현대 진공 펌프가 달성한 것보다 낮았습니다.
마그데부르크 반구 분리가 어려운 이유
이 시점에서 질문의 첫 번째 부분은 물리학을 잘 이해하는 고등학생이라면 누구나 쉽게 답할 수 있습니다. 지구 표면의 모든 것은 무거운 공기의 바다에 있으며 모든 방향에서 표면에 수직인 힘을 받습니다. 같은 방법으로, 반구에 의해 내부 외부 및 외부에서 수신됩니다.. 일단 반구가 닫혀 구를 형성하면 내부의 거의 모든 공기가 제거되고 외부 표면의 힘이 외부로 작용하는 공기보다 훨씬 더 많이 반구를 눌러 분리하기 어렵게 만듭니다.
형성된 구 전체에 분포된 두 반구를 압착하는 알짜 힘, 즉, 내부에 도달한 진공이 외부 공기의 약 10%라고 가정하면, 그들을 갈라놓는 힘을 이겨내야 하고, 그 무게는 XNUMX톤 정도입니다.
질문의 두 번째 부분은 왜 마그데부르크 주민들이 그토록 감명을 받았습니까? 이것은 유체에 대한 지식과 시간이 지남에 따라 유체의 거동과 관련이 있습니다. 우리는 XNUMX세기에 있고, 과학계의 중요한 부분은 진공을 만드는 것이 불가능하다고 믿었습니다. "진공 공포"는 유체의 움직임의 원인이 되어 그것을 방지합니다.
따라서 빨대를 통해 유리의 액체를 홀짝이며 포함된 공기의 일부를 제거함으로써 자연이 비어 있을 때 느끼는 공포가 액체를 상승시킵니다. 실험을 수행하는 역사적인 순간에 Torricelli와 같은 과학자들은 이 이론을 포기하고 진공의 공포가 아니라 대기가 가하는 압력, 공기의 무게를 보여주었습니다.
실험 설명
페르디난드 XNUMX세 황제가 목격한 것을 이해하려면 우리의 삶이 광대한 공기의 바다에서 일어난다는 것을 기억해야 합니다. 이것은 다른 유체와 마찬가지로 질량을 가지고 있으므로 주어진 부피의 공기에는 힘을 가할 수 있는 무게가 있습니다. 그. 그러나 이러한 힘은 우리 머리 위에 쌓인 벽돌 더미 이상으로 작용합니다. 상황이 조금 더 복잡합니다 이 공기의 바다에 잠긴 모든 물체는 그것을 압축하는 경향이 있는 일련의 힘을 받기 때문에, 표면의 모든 지점에서 작용합니다. 또한 이러한 힘은 항상 해당 표면에 수직으로 적용됩니다.
마찬가지로 공기가 용기에 들어 있으면 해당 용기의 벽은 모든 지점에서 표면에 수직인 힘을 받아 팽창하게 됩니다. 이 현상을 더 자세히 이해하려면 공기가 많은 수의 분자로 구성되어 있음을 기억해야 합니다. 모든 방향으로 무작위로 움직이는 미세한 구체로 상상할 수 있습니다. 충돌하고 경로에 있는 모든 것을 튕깁니다. 이러한 작은 충돌 각각은 작은 힘을 생성하며, 매초 논스톱으로 발생하는 수많은 히트와 결합하여 상당한 힘을 생성할 수 있습니다. 이 일정한 분자 충돌의 순 효과는 충돌 표면에 항상 수직인 점력 세트입니다.
이 정보를 통해 마그데부르크 반구와 그 특성에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.