8 мая 1654 года в немецком городе Магдебурге император Фердинанд III и сопровождающие его лица продемонстрировали зрелищный эксперимент, задуманный и осуществленный мэром города, немецким ученым фон Гликом. Несколько резных фигурок того времени отражают это событие. Это о Магдебургское полушарие. Эксперимент состоял в попытке разделить две металлические полусферы диаметром около 50 сантиметров, соединенные простым контактом, чтобы сформировать герметичную сферу, и, кстати, откачать воздух из сферы с помощью вакуумного насоса его собственного изобретения. Для облегчения герметизации металлической полусферы или полусфер между контактными поверхностями помещается кожаное кольцо. Каждое полушарие имеет несколько петель, через которые можно продеть веревку или цепь, чтобы ее можно было тянуть в противоположные стороны.
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать об эксперименте с магдебургскими полушариями и его важности.
Магдебургские полушария
Это устройство, предназначенное для демонстрации существования вакуума и атмосферного давления. Он состоит из двух полых полусфер, и если их соединить друг с другом и внутрь втянуть воздух, будет создан внутренний вакуум. В этих условиях атмосфера оказывает давление на внешнюю поверхность, что очень затрудняет отделение обломков. На самом деле, они должны были быть очень прочными, потому что после того, как внутренняя часть была эвакуирована, она могла бы взорваться при атмосферном давлении.
Эти полушария, названные в честь немецкого города Магдебург, они использовались для проведения странного эксперимента в 1654 году. Отто фон Герике, мэр города и профессиональный физик, в присутствии курфюрста Фридриха Вильгельма Бранденбургского и членов парламента Регенсбурга практиковал пылесосить два металлических полушария.
Эксперимент
Пытаясь их разделить, привязал одно полушарие к группе лошадей, а другое к равному количеству лошадей, но в противоположных направлениях. После многочисленных попыток и к удивлению присутствующих разделить две половины сферы не удалось. Эффект подобен тому, которого мы достигнем, если поместим два сливных плунжера на дно и прижмем их друг к другу. Вакуум неполный, но чтобы их разделить, нужно приложить много усилий.
Зрители были поражены, увидев, как разные группы мужчин изо всех сил тянутся в стороны и не могут разделить полушария. Их также нельзя было изначально разделить на 16 лошадей, разделив на две группы по 8 лошадей в каждой. После тяжелой работы, они достигли своей цели и произвели настоящий фурор. Полушария, из которых состоят сферы, для открытия которых требовалось много усилий, можно было легко разделить, просто позволив воздуху снова войти внутрь сфер.
В 2005 году в Гранаде был проведен эксперимент с 16 лошадьми. полушария не могли быть разделены. Имейте в виду, что вакуум, достигаемый насосами фон Герике XNUMX века, был ниже, чем у наших современных вакуумных насосов.
Почему сложно разделить полушария Магдебурга
На первую часть вопроса на данный момент легко может ответить любой старшеклассник с хорошим пониманием физики. Все на поверхности Земли находится в море тяжелого воздуха, подверженного действию сил, нормальных к его поверхности во всех направлениях. Точно так же воспринимаются полушарием изнутри наружу и снаружи внутрь. Если после того, как полушария сомкнутся, образуя сферу, почти весь воздух внутри будет удален, и сила на внешней поверхности давит на них гораздо сильнее, чем воздух, действующий наружу, что затрудняет их разделение.
Суммарная сила, сжимающая два полушария, распределяется по всей образованной сфере, т. е. предполагая, что вакуум, достигаемый внутри, составляет около 10% наружного воздуха, должны преодолеть силу, которая их разделяет, она составляет порядка семи тонн веса.
Вторая часть вопроса, чем так впечатлены жители Магдебурга? Это связано со знанием жидкостей и их поведения во времени. Мы живем в XNUMX веке, и значительная часть научного сообщества считала, что невозможно создать вакуум, «вакуумный ужас», который был причиной движения флюидов, препятствуя этому.
Итак, отпивая жидкость из стакана через соломинку, таким образом удаляя часть содержащегося в нем воздуха, ужас, который испытывает природа, когда он пуст, заставляет жидкость подниматься вверх. В исторический момент проведения экспериментов такие ученые, как Торричелли, отказались от этой теории и показали, что давление, оказываемое атмосферой, вес воздуха, а не ужас вакуума.
Объяснение эксперимента
Чтобы понять, чему стал свидетелем император Фердинанд III, мы должны помнить, что наша жизнь протекает в огромном воздушном океане, а он, как и любая жидкость, имеет массу, поэтому данный объем воздуха имеет вес, способный оказать на него силу. он. Но эти силы действуют больше, чем просто груда кирпичей, возложенных на наши головы. Все немного сложнее потому что на каждый объект, погруженный в это воздушное море, действует набор сил, стремящихся его сжать, действующий в каждой точке его поверхности. Кроме того, эти силы всегда приложены перпендикулярно рассматриваемой поверхности.
Точно так же, если воздух заключен в сосуд, стенки этого сосуда будут испытывать силу, нормальную к его поверхности, в каждой точке, заставляя его расширяться. Чтобы понять это явление более подробно, мы должны помнить, что воздух состоит из большого количества молекул, которые вы можете представить себе как микроскопические сферы, беспорядочно движущиеся во всех направлениях, разбивая и отбрасывая все на своем пути. Каждое из этих небольших столкновений создает небольшую силу, которая в сочетании с бесчисленными ударами, происходящими без остановки каждую секунду, может создать довольно большую силу. Чистый эффект этого постоянного молекулярного удара представляет собой набор точечных сил, которые всегда перпендикулярны поверхности удара.
Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете больше узнать о магдебургских полушариях и их характеристиках.