La 8 mai 1654, în orașul german Magdeburg, împăratul Ferdinand al III-lea și anturajul său au demonstrat un experiment spectaculos conceput și realizat de primarul orașului, omul de știință german von Glick. Mai multe sculpturi din epocă reflectă acest eveniment. Este vorba despre emisferele Magdeburg. Experimentul a constat în încercarea de a separa două emisfere metalice de aproximativ 50 de centimetri în diametru, unite prin contact simplu, pentru a forma o sferă etanșă și, incidental, pomparea aerului din sferă cu o pompă de vid din propria invenție. Pentru a facilita etanșarea emisferei sau emisferelor metalice, între suprafețele de contact este plasat un inel de piele. Fiecare emisferă are mai multe bucle prin care poate fi trecută o frânghie sau un lanț, astfel încât să poată fi tras în părți opuse.
În acest articol vă vom spune tot ce trebuie să știți despre experimentul emisferelor Magdeburg și importanța acestuia.
Emisferele Magdeburgului
Este un dispozitiv conceput pentru a demonstra existența unui vid și a presiunii atmosferice. Este format din două emisfere goale, iar dacă sunt conectate între ele și aerul din interior este atras, se va crea un vid intern. În aceste condiții, atmosfera exercită presiune pe suprafața exterioară, ceea ce face foarte dificilă separarea resturilor. De fapt, acestea trebuiau să fie foarte puternice, pentru că odată evacuat interiorul, ar fi capabil să le spargă la presiunea atmosferică.
Aceste emisfere, numite după orașul german Magdeburg, au fost folosite pentru a efectua un experiment ciudat în 1654. Otto von Guericke, primarul orașului și fizician profesionist, în prezența electorului Frederick William de Brandenburg și a membrilor Parlamentului de la Regensburg, a exersat aspirarea pe două emisfere metalice.
Experiment
În încercarea de a-i separa, a legat o emisferă de un grup de cai și cealaltă de un număr egal de cai, dar în direcții opuse. După numeroase încercări și spre surprinderea participanților, a fost imposibil să se separe cele două jumătăți ale sferei. Efectul este similar cu cel pe care îl obținem atunci când plasăm două piston de scurgere în partea de jos și le apăsăm unul împotriva celuilalt. Un vid este incomplet, dar este nevoie de multă forță pentru a le separa.
Spectatorii au fost uimiți să vadă diferitele grupuri de bărbați trăgând lateral cu toată puterea și nereușind să separe emisferele. De asemenea, nu au putut fi despărțiți inițial de 16 cai, împărțiți în două grupe de câte 8 cai fiecare. După muncă grea, și-au atins scopul și au făcut destulă agitație. Emisferele care alcătuiau sferele, care au necesitat mult efort pentru a se deschide, puteau fi separate fără efort pur și simplu permițând aerului să intre din nou în interiorul sferelor.
Într-un experiment din 2005 cu 16 cai la Granada, emisferele nu au putut fi separate. Rețineți că vidul realizat de pompele Von Guericke din secolul al XVII-lea a fost mai mic decât cel realizat de pompele noastre moderne de vid.
De ce este dificil să separăm emisferele Magdeburgului
Prima parte a întrebării, în acest moment, este ușor de răspuns pentru orice elev de liceu cu o bună înțelegere a fizicii. Totul de pe suprafața Pământului se află într-o mare de aer greu, supus forțelor normale suprafeței sale în toate direcțiile. In acelasi fel, sunt recepționați de emisferă, pe dinăuntru spre exterior și din exterior spre interior. Dacă odată ce emisferele sunt închise pentru a forma o sferă, aproape tot aerul din interior este îndepărtat și forța de pe suprafața exterioară le apasă mult mai mult decât aerul care acționează spre exterior, făcându-le dificilă separarea.
Forța netă care stoarce cele două emisfere, distribuite în toată sfera formată, adică presupunând că vidul realizat în interior este de aproximativ 10% din aerul exterior, trebuie să învingă forța care îi separă, este de ordinul a șapte tone de greutate.
A doua parte a întrebării, de ce sunt atât de impresionați locuitorii din Magdeburg? Are de-a face cu cunoașterea fluidelor și a comportamentului lor în timp. Suntem în secolul al XVII-lea, iar o parte importantă a comunității științifice credea că este imposibil să se creeze un vid, „teroarea în vid”, care era cauza mișcării fluidelor, împiedicând să se întâmple.
Așadar, sorbind lichidul din sticlă printr-un pai, eliminând astfel o parte din aerul pe care îl conține, oroarea pe care o simte natura când este gol face ca lichidul să se ridice. În momentul istoric al efectuării experimentelor, oameni de știință precum Torricelli au abandonat această teorie și au arătat că presiunea exercitată de atmosferă, greutatea aerului, nu oroarea vidului.
Explicația experimentului
Pentru a înțelege la ce a fost martor împăratul Ferdinand al III-lea, trebuie să ne amintim că viața noastră se desfășoară într-un vast ocean de aer, iar acesta, ca orice fluid, are masă, deci un anumit volum de aer are o greutate capabilă să exercite o forță asupra lui. el. Dar aceste forțe acționează mai mult decât ca un morman de cărămizi puse pe capul nostru. Lucrurile sunt ceva mai complicate deoarece fiecare obiect scufundat în această mare de aer este supus unui set de forțe care tind să-l comprima, acționând în fiecare punct de pe suprafața sa. În plus, aceste forțe sunt aplicate întotdeauna perpendicular pe suprafața în cauză.
De asemenea, dacă aerul este închis într-un container, pereții acelui container vor experimenta o forță normală suprafeței sale în fiecare punct, determinându-l să se extindă. Pentru a înțelege mai în detaliu acest fenomen, trebuie să ne amintim că aerul este format dintr-un număr mare de molecule, pe care vi le puteți imagina ca sfere microscopice care se mișcă aleatoriu în toate direcțiile, prăbușindu-se și răsturnând de tot ce îi era în cale. Fiecare dintre aceste mici ciocniri produce o forță mică care, combinată cu nenumăratele lovituri care au loc non-stop în fiecare secundă, poate crea destul de multă forță. Efectul net al acestui impact molecular constant este un set de forțe punctuale care sunt întotdeauna perpendiculare pe suprafața de impact.
Sper că cu aceste informații puteți afla mai multe despre emisferele Magdeburg și despre caracteristicile lor.