8. gada 1654. maijā Vācijas pilsētā Magdeburgā imperators Ferdinands III un viņa svīta demonstrēja iespaidīgu eksperimentu, ko izstrādāja un veica pilsētas mērs, vācu zinātnieks fon Gliks. Vairāki tā laika kokgriezumi atspoguļo šo notikumu. Tas ir par magdeburgas puslodes. Eksperiments ietvēra mēģinājumu atdalīt divas metāla puslodes, kuru diametrs ir aptuveni 50 centimetri un kuras tika savienotas ar vienkāršu kontaktu, lai izveidotu noslēgtu sfēru, un, starp citu, izsūknētu gaisu no sfēras ar paša izgudrotu vakuumsūkni. Lai atvieglotu metāla puslodes vai pusložu blīvēšanu, starp saskares virsmām tiek novietots ādas gredzens. Katrā puslodē ir vairākas cilpas, caur kurām var izlaist virvi vai ķēdi, lai to varētu vilkt uz pretējām pusēm.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim visu, kas jums jāzina par Magdeburgas pusložu eksperimentu un tā nozīmi.
Magdeburgas puslodes
Tā ir ierīce, kas paredzēta, lai demonstrētu vakuuma un atmosfēras spiediena esamību. Tas sastāv no divām dobām puslodēm, un, ja tās ir savienotas viena ar otru un iekšpusē tiek ievilkts gaiss, tiks izveidots iekšējais vakuums. Šādos apstākļos atmosfēra rada spiedienu uz ārējo virsmu, kas ļoti apgrūtina gružu atdalīšanu. Faktiski tiem bija jābūt ļoti izturīgiem, jo, tiklīdz iekšpuse tiks evakuēta, atmosfēras spiedienā tās varētu uzsprāgt.
Šīs puslodes, kas nosauktas Vācijas pilsētas Magdeburgas vārdā, tie tika izmantoti dīvaina eksperimenta veikšanai 1654. gadā. Pilsētas mērs un profesionāls fiziķis Otto fon Gēriks Brandenburgas kūrfirsts Frederika Viljama un Rēgensburgas parlamenta deputātu klātbūtnē praktizēja putekļu sūkšanu uz divām metāla puslodēm.
Eksperimentēt
Mēģinot tos atdalīt, vienu puslodi piesēja zirgu grupai, bet otru - vienādam skaitam zirgu, bet pretējos virzienos. Pēc daudziem mēģinājumiem un par pārsteigumu klātesošajiem nebija iespējams atdalīt abas sfēras puses. Efekts ir līdzīgs tam, ko panākam, apakšā novietojot divus drenāžas virzuļus un piespiežot tos vienu pret otru. Vakuums nav pilnīgs, taču, lai tos atdalītu, ir vajadzīgs liels spēks.
Skatītāji bija pārsteigti, redzot dažādas vīriešu grupas, kas no visa spēka velkas sānis un nespēj atdalīt puslodes. Arī tos sākotnēji nevarēja atdalīt 16 zirgi, kas sadalīti divās grupās pa 8 zirgiem katrā. Pēc smaga darba, viņi sasniedza savu mērķi un izraisīja lielu ažiotāžu. Puslodes, kas veidoja sfēras, kuru atvēršanai bija jāpieliek lielas pūles, varēja bez piepūles atdalīt, vienkārši ļaujot gaisam atkal iekļūt sfēru iekšpusē.
2005. gada eksperimentā ar 16 zirgiem Granadā puslodes nevarēja atdalīt. Ņemiet vērā, ka XNUMX. gadsimta Von Guericke sūkņu radītais vakuums bija zemāks nekā mūsu mūsdienu vakuumsūkņu radītais vakuums.
Kāpēc ir grūti atdalīt Magdeburgas puslodes
Uz pirmo jautājuma daļu šobrīd ir viegli atbildēt ikvienam vidusskolēnam ar labu fizikas izpratni. Viss uz Zemes virsmas atrodas smaga gaisa jūrā, kas visos virzienos ir pakļauts tās virsmai normāliem spēkiem. Tāpat, tiek uztverti puslodē, no iekšpuses uz āru un no ārpuses iekšā. Ja reiz puslodes ir aizvērtas, veidojot sfēru, gandrīz viss iekšpusē esošais gaiss tiek noņemts, un spēks uz ārējo virsmu nospiež tās daudz vairāk nekā gaiss, kas iedarbojas uz āru, apgrūtinot to atdalīšanu.
Tīrais spēks, kas saspiež abas puslodes, sadalīts visā izveidotajā sfērā, tas ir, pieņemot, ka iekšpusē sasniegtais vakuums ir aptuveni 10% no ārējā gaisa, jāpārvar spēks, kas tos atdala, tas ir apmēram septiņas tonnas svara.
Jautājuma otrā daļa, kāpēc Magdeburgas iedzīvotāji ir tik pārsteigti? Tas ir saistīts ar zināšanām par šķidrumiem un to uzvedību laika gaitā. Mēs atrodamies XNUMX. gadsimtā, un nozīmīga zinātnieku aprindu daļa uzskatīja, ka nav iespējams izveidot vakuumu, "vakuuma teroru", kas bija šķidrumu kustības cēlonis, neļaujot tai notikt.
Tātad, caur salmiņu malkojot šķidrumu no stikla, tādējādi izvadot daļu no tajā esošā gaisa, šausmas, ko daba izjūt, kad tā ir tukša, liek šķidrumam celties. Eksperimentu veikšanas vēsturiskajā brīdī zinātnieki, piemēram, Toričelli, atteicās no šīs teorijas un parādīja, ka atmosfēras spiediens, gaisa svars, nevis vakuuma šausmas.
Eksperimenta skaidrojums
Lai saprastu, kam bija liecinieks imperators Ferdinands III, mums jāatceras, ka mūsu dzīve notiek plašā gaisa okeānā, un tam, tāpat kā jebkuram šķidrumam, ir masa, tāpēc noteiktam gaisa tilpumam ir svars, kas spēj iedarboties uz to. viņš. Taču šie spēki darbojas vairāk nekā kā ķieģeļu kaudze, kas uzlikta uz mūsu galvām. Lietas ir nedaudz sarežģītākas jo katrs objekts, kas iegremdēts šajā gaisa jūrā, ir pakļauts spēku kopumam, kas mēdz to saspiest, kas darbojas katrā tās virsmas punktā. Turklāt šie spēki vienmēr tiek pielikti perpendikulāri attiecīgajai virsmai.
Tāpat, ja gaiss ir ievietots traukā, šī konteinera sienas katrā punktā saskarsies ar spēku, kas ir normāls tā virsmai, izraisot tā izplešanos. Lai izprastu šo fenomenu sīkāk, jāatceras, ka gaiss sastāv no liela skaita molekulu, kuras jūs varat iedomāties kā mikroskopiskas sfēras, kas nejauši pārvietojas visos virzienos, avarē un atlec no visa, kas atrodas savā ceļā. Katra no šīm mazajām sadursmēm rada nelielu spēku, kas kopā ar neskaitāmajiem sitieniem, kas notiek nepārtraukti katru sekundi, var radīt diezgan lielu spēku. Šīs pastāvīgās molekulārās ietekmes tīrais efekts ir punktu spēku kopums, kas vienmēr ir perpendikulāri trieciena virsmai.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par Magdeburgas puslodēm un to īpašībām.