8. mája 1654 v nemeckom meste Magdeburg predviedol cisár Ferdinand III. a jeho sprievod veľkolepý experiment, ktorý navrhol a vykonal starosta mesta, nemecký vedec von Glick. Viaceré rezbárske práce z tej doby odzrkadľujú túto udalosť. Ide o magdeburské hemisféry. Experiment spočíval v pokuse oddeliť dve kovové pologule s priemerom asi 50 centimetrov, spojené jednoduchým kontaktom, aby vytvorili utesnenú guľu, a mimochodom odčerpať vzduch z gule pomocou vákuovej pumpy podľa vlastného vynálezu. Na uľahčenie utesnenia kovovej pologule alebo pologúľ je medzi kontaktné plochy umiestnený kožený krúžok. Každá hemisféra má niekoľko slučiek, cez ktoré sa dá prevliecť lano alebo reťaz, aby sa dala ťahať na opačné strany.
V tomto článku vám povieme všetko, čo potrebujete vedieť o experimente s magdeburskými hemisférami a jeho význame.
Magdeburské pologule
Ide o zariadenie určené na demonštráciu existencie vákua a atmosférického tlaku. Skladá sa z dvoch dutých pologúľ a ak sú navzájom spojené a vzduch vo vnútri je nasávaný, vytvorí sa vnútorné vákuum. Za týchto podmienok atmosféra vyvíja tlak na vonkajší povrch, čo veľmi sťažuje oddelenie úlomkov. V skutočnosti museli byť veľmi pevné, pretože po evakuácii vnútrajška by ich bolo možné roztrhnúť pri atmosférickom tlaku.
Tieto hemisféry, pomenované po nemeckom meste Magdeburg, boli použité na vykonanie zvláštneho experimentu v roku 1654. Otto von Guericke, starosta mesta a profesionálny fyzik, si v prítomnosti kurfirsta Fridricha Williama z Brandenburgu a poslancov Regensburgského parlamentu precvičil vysávanie na dvoch kovových pologuliach.
experimenty
V snahe oddeliť ich, priviazal jednu hemisféru k skupine koní a druhú k rovnakému počtu koní, ale v opačných smeroch. Po početných pokusoch a na prekvapenie prítomných nebolo možné oddeliť dve polovice gule. Efekt je podobný tomu, ktorý dosiahneme, keď na spodok položíme dva odtokové piesty a pritlačíme ich k sebe. Vákuum nie je úplné, ale na ich oddelenie je potrebná veľká sila.
Diváci boli ohromení, keď videli, ako rôzne skupiny mužov ťahajú bokom zo všetkých síl a nedokážu oddeliť hemisféry. Na začiatku ich tiež nemohlo oddeliť 16 koní, rozdelených do dvoch skupín po 8 koní. Po tvrdej práci, dosiahli svoj cieľ a vyvolali poriadny rozruch. Hemisféry, ktoré tvorili gule, ktorých otvorenie si vyžadovalo veľa úsilia, sa dali bez námahy oddeliť jednoduchým povolením vzduchu, aby opäť vstúpil do vnútra gúľ.
V roku 2005 experiment so 16 koňmi v Granade, hemisféry nebolo možné oddeliť. Majte na pamäti, že vákuum dosiahnuté pumpami Von Guericke zo XNUMX. storočia bolo nižšie ako vákuum, ktoré dosiahli naše moderné vákuové pumpy.
Prečo je ťažké oddeliť hemisféry Magdeburgu
Na prvú časť otázky v tomto bode ľahko odpovie každý stredoškolák, ktorý dobre rozumie fyzike. Všetko na zemskom povrchu je v mori ťažkého vzduchu a je vystavené silám normálnym k jeho povrchu vo všetkých smeroch. Rovnakym sposobom, sú prijímané hemisférou, zvnútra von a zvonka dovnútra. Ak sa hemisféry zatvoria do gule, takmer všetok vzduch vo vnútri sa odstráni a sila na vonkajšom povrchu ich tlačí oveľa viac ako vzduch pôsobiaci smerom von, čo sťažuje ich oddelenie.
Čistá sila, ktorá stláča dve hemisféry, rozložená v celej vytvorenej gule, tj. za predpokladu, že vákuum dosiahnuté vo vnútri je asi 10 % vonkajšieho vzduchu, musí prekonať silu, ktorá ich oddeľuje, je to rádovo sedem ton hmotnosti.
Druhá časť otázky, prečo sú obyvatelia Magdeburgu tak ohromení? Súvisí to so znalosťou tekutín a ich správaním v čase. Nachádzame sa v XNUMX. storočí a významná časť vedeckej komunity verila, že nie je možné vytvoriť vákuum, „vákuový teror“, ktorý bol príčinou pohybu tekutín, ktorý mu zabránil.
Takže popíjaním tekutiny z pohára cez slamku, čím sa odstraňuje časť vzduchu, ktorý obsahuje, hrôza, ktorú príroda pociťuje, keď je prázdny, spôsobuje, že tekutina stúpa. V historickom momente vykonávania experimentov vedci ako Torricelli opustili túto teóriu a ukázali, že tlak vyvíjaný atmosférou, váha vzduchu, nie hrôza vákua.
Vysvetlenie experimentu
Aby sme pochopili, čoho bol cisár Ferdinand III. svedkom, musíme si uvedomiť, že naše životy sa odohrávajú v obrovskom oceáne vzduchu a tento, ako každá tekutina, má hmotnosť, takže daný objem vzduchu má váhu schopnú naňho pôsobiť silou. on. Ale tieto sily pôsobia viac než ako hromada tehál položených na našich hlavách. Veci sú trochu komplikovanejšie pretože každý predmet ponorený v tomto mori vzduchu je vystavený množstvu síl, ktoré ho majú tendenciu stláčaťpôsobiace v každom bode na jej povrchu. Okrem toho tieto sily vždy pôsobia kolmo na príslušný povrch.
Podobne, ak je vzduch uzavretý v nádobe, steny nádoby budú vystavené sile kolmej na jej povrch v každom bode, čo spôsobí jej roztiahnutie. Aby sme tento jav pochopili podrobnejšie, musíme si uvedomiť, že vzduch sa skladá z veľkého počtu molekúl, ktoré si môžete predstaviť ako mikroskopické guľôčky, ktoré sa náhodne pohybujú vo všetkých smeroch, rúti sa a odráža sa od všetkého, čo jej stojí v ceste. Každá z týchto malých kolízií vytvára malú silu, ktorá v kombinácii s nespočetnými nárazmi, ku ktorým dochádza každú sekundu nepretržite, môže vytvoriť veľkú silu. Čistým účinkom tohto neustáleho molekulárneho nárazu je súbor bodových síl, ktoré sú vždy kolmé na povrch nárazu.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o magdeburských hemisférach a ich charakteristikách.