Den 8. mai 1654, i den tyske byen Magdeburg, demonstrerte keiser Ferdinand III og hans følge et spektakulært eksperiment designet og utført av byens borgermester, den tyske vitenskapsmannen von Glick. Flere utskjæringer fra tiden gjenspeiler denne hendelsen. Det handler om magdeburgske halvkuler. Eksperimentet besto av å prøve å skille to metallhalvkuler på omtrent 50 centimeter i diameter, forbundet ved enkel kontakt, for å danne en forseglet kule, og forresten pumpe luft ut av kulen med en vakuumpumpe av hans egen oppfinnelse. For å lette forseglingen av metallhalvkulen eller -halvkulene er det plassert en lærring mellom kontaktflatene. Hver halvkule har flere løkker som et tau eller kjede kan føres gjennom slik at den kan trekkes til motsatte sider.
I denne artikkelen skal vi fortelle deg alt du trenger å vite om Magdeburg-halvkule-eksperimentet og dets betydning.
Magdeburg halvkule
Det er en enhet designet for å demonstrere eksistensen av et vakuum og atmosfærisk trykk. Den består av to hule halvkuler, og hvis de er koblet til hverandre og luften inni trekkes, et internt vakuum vil bli opprettet. Under disse forholdene utøver atmosfæren press på den ytre overflaten, noe som gjør det svært vanskelig å skille avfallet. Faktisk måtte disse være veldig sterke, for når interiøret først var evakuert, ville det være i stand til å sprenge dem ved atmosfærisk trykk.
Disse halvkulene, oppkalt etter den tyske byen Magdeburg, de ble brukt til å utføre et merkelig eksperiment i 1654. Otto von Guericke, borgermester i byen og profesjonell fysiker, i nærvær av kurfyrst Frederick William av Brandenburg og medlemmer av Regensburg-parlamentet, øvde på støvsuging på to metallhalvkuler.
Eksperiment
I et forsøk på å skille dem, knyttet den ene halvkulen til en gruppe hester og den andre til like mange hester, men i motsatte retninger. Etter utallige forsøk og til de fremmøttes overraskelse var det umulig å skille de to halvdelene av sfæren. Effekten er lik det vi oppnår når vi plasserer to avløpsstempler i bunnen og presser dem mot hverandre. Et vakuum er ufullstendig, men det krever mye kraft å skille dem.
Tilskuere ble overrasket over å se de forskjellige gruppene av menn som trakk seg sidelengs med all sin kraft og ikke klarte å skille halvkulene. De kunne heller ikke i utgangspunktet skilles med 16 hester, delt inn i to grupper på 8 hester hver. Etter hardt arbeid, de nådde målet sitt og skapte en del oppsikt. Halvkulene som utgjorde kulene, som krevde mye innsats for å åpne seg, kunne enkelt skilles fra hverandre ved å la luft komme inn igjen i kulenes indre.
I et eksperiment fra 2005 med 16 hester i Granada, halvkuler kunne ikke skilles. Husk at vakuumet oppnådd av Von Guericke-pumpene fra XNUMX-tallet var lavere enn det som ble oppnådd med våre moderne vakuumpumper.
Hvorfor det er vanskelig å skille halvkulene i Magdeburg
Den første delen av spørsmålet, på dette tidspunktet, er lett for enhver videregående skoleelev med en god forståelse av fysikk å svare på. Alt på jordens overflate er i et hav av tung luft, utsatt for krefter normalt på overflaten i alle retninger. På samme måten, mottas av halvkulen, innsiden ut og utsiden inn. Hvis en gang halvkulene er lukket for å danne en kule, fjernes nesten all luften inne og kraften på den ytre overflaten presser dem mye mer enn luften som virker utover, noe som gjør det vanskelig for dem å skille seg.
Nettokraften som klemmer de to halvkulene, fordelt gjennom den dannede kulen, dvs. forutsatt at vakuumet som oppnås inne er omtrent 10 % av uteluften, må overvinne kraften som skiller dem, den er i størrelsesorden syv tonns vekt.
Andre del av spørsmålet, hvorfor er innbyggerne i Magdeburg så imponert? Det har å gjøre med kunnskapen om væsker og deres oppførsel over tid. Vi er på XNUMX-tallet, og en viktig del av det vitenskapelige miljøet mente at det var umulig å skape et vakuum, «vakuumterroren», som var årsaken til bevegelsen av væsker, og hindret det i å skje.
Så, ved å nippe til væsken fra glasset gjennom et sugerør, og dermed fjerne noe av luften den inneholder, får gruen som naturen føler når den er tom, væsken til å stige. I det historiske øyeblikket med å gjennomføre eksperimenter, forlot forskere som Torricelli denne teorien og viste at trykket som ble utøvet av atmosfæren, vekten av luften, ikke grusomheten til vakuumet.
Forklaring av eksperimentet
For å forstå hva keiser Ferdinand III var vitne til, må vi huske at livene våre finner sted i et stort hav av luft, og dette, som enhver væske, har masse, så et gitt volum luft har en vekt som er i stand til å utøve en kraft på seg. han. Men disse kreftene virker mer enn som en haug med murstein plassert på hodene våre. Ting er litt mer kompliserte fordi hver gjenstand nedsenket i dette lufthavet er utsatt for et sett med krefter som har en tendens til å komprimere det, som virker på hvert punkt på overflaten. Videre påføres disse kreftene alltid vinkelrett på den aktuelle overflaten.
På samme måte, hvis luft er innelukket i en beholder, vil veggene til beholderen oppleve en kraft normal til overflaten på hvert punkt, noe som får den til å utvide seg. For å forstå dette fenomenet mer detaljert, må vi huske at luft består av et stort antall molekyler, som du kan forestille deg som mikroskopiske kuler som beveger seg tilfeldig i alle retninger, krasjer og spretter av alt i sin vei. Hver av disse små kollisjonene produserer en liten kraft som, kombinert med de utallige treffene som skjer non-stop hvert sekund, kan skape ganske mye kraft. Nettoeffekten av denne konstante molekylære støtet er et sett med punktkrefter som alltid er vinkelrett på støtoverflaten.
Jeg håper at du med denne informasjonen kan lære mer om Magdeburg-halvkulene og deres egenskaper.