Cesar Ferdinand III. s spremstvom je 8. maja 1654 v nemškem mestu Magdeburg prikazal spektakularen eksperiment, ki ga je zasnoval in izvedel mestni župan, nemški znanstvenik von Glick. Več rezbarij iz tistega časa odraža ta dogodek. Gre za magdeburške poloble. Eksperiment je obsegal poskus ločiti dve kovinski polobli s premerom približno 50 centimetrov, združeni s preprostim stikom, da bi tvorili zaprto kroglo, in mimogrede izčrpal zrak iz krogle z vakuumsko črpalko njegovega lastnega izuma. Za lažje tesnjenje kovinske poloble ali polobli je med kontaktnimi površinami nameščen usnjen obroč. Vsaka hemisfera ima več zank, skozi katere je mogoče speljati vrv ali verigo, tako da jo je mogoče vleči na nasprotne strani.
V tem članku vam bomo povedali vse, kar morate vedeti o eksperimentu s hemisferami v Magdeburgu in njegovem pomenu.
Magdeburške poloble
To je naprava, zasnovana za prikaz obstoja vakuuma in atmosferskega tlaka. Sestavljen je iz dveh votlih polkrog, in če sta med seboj povezani in je zrak v notranjosti potegnjen, ustvaril se bo notranji vakuum. V teh pogojih atmosfera pritiska na zunanjo površino, zaradi česar je zelo težko ločiti ostanke. Pravzaprav so morale biti zelo močne, saj bi jih, ko bi bila notranjost evakuirana, sposobna razpočiti pri atmosferskem tlaku.
Te poloble, poimenovane po nemškem mestu Magdeburg, leta 1654 so jih uporabili za izvedbo čudnega poskusa. Otto von Guericke, župan mesta in poklicni fizik, je v navzočnosti volilnega volivca Friderika Williama Brandenburškega in članov regensburškega parlamenta vadil sesanje na dveh kovinskih hemisferah.
Preizkus
V poskusu, da bi jih ločili, vezal eno poloblo na skupino konj, drugo pa na enako število konjev, vendar v nasprotnih smereh. Po številnih poskusih in na presenečenje navzočih je bilo nemogoče ločiti obe polovici krogle. Učinek je podoben tistemu, ki ga dosežemo, ko na dno položimo dva odtočna bata in ju pritisnemo drug na drugega. Vakuum je nepopoln, vendar je potrebna velika sila, da jih ločimo.
Gledalci so bili začudeni, ko so videli različne skupine moških, ki so se na vso moč vlekle v bok in niso uspele ločiti hemisfer. Prav tako jih sprva ni bilo mogoče ločiti s 16 konji, razdeljenimi v dve skupini po 8 konj. Po trdem delu, dosegli so svoj cilj in naredili precej razburjenja. Hemisfere, ki so sestavljale krogle, ki so zahtevale veliko truda za odpiranje, je bilo mogoče brez truda ločiti preprosto tako, da omogočimo zraku, da ponovno vstopi v notranjost krogel.
V poskusu leta 2005 s 16 konji v Granadi, hemisfer ni bilo mogoče ločiti. Upoštevajte, da je bil vakuum, ki so ga dosegle črpalke Von Guericke iz XNUMX. stoletja, nižji od vakuuma, ki so ga dosegle naše sodobne vakuumske črpalke.
Zakaj je težko ločiti poloble Magdeburga
Na prvi del vprašanja na tej točki zlahka odgovori vsak srednješolec, ki dobro razume fiziko. Vse na zemeljskem površju je v morju težkega zraka, ki je podvrženo silam, normalnim na njeno površje v vseh smereh. Na enak način, sprejema hemisfera, od znotraj navzven in od zunaj navznoter. Če se hemisfere enkrat zaprejo, da tvorijo kroglo, se odstrani skoraj ves zrak v notranjosti in sila na zunanji površini jih pritisne veliko bolj kot zrak, ki deluje navzven, kar oteži njihovo ločitev.
Neto sila, ki stisne obe polobli, porazdeljena po oblikovani krogli, tj. ob predpostavki, da je vakuum, dosežen v notranjosti, približno 10 % zunanjega zraka, mora premagati silo, ki ju ločuje, je teža sedem ton.
Drugi del vprašanja, zakaj so prebivalci Magdeburga tako navdušeni? Gre za poznavanje tekočin in njihovega obnašanja skozi čas. Smo v XNUMX. stoletju in pomemben del znanstvene skupnosti je verjel, da je nemogoče ustvariti vakuum, »vakuumski teror«, ki je bil vzrok za gibanje tekočin in preprečil, da bi se to zgodilo.
Torej, če tekočino iz kozarca srkamo skozi slamico in tako odstranimo nekaj zraka, ki ga vsebuje, groza, ki jo občuti narava, ko je prazen, povzroči dvig tekočine. V zgodovinskem trenutku izvajanja eksperimentov so znanstveniki, kot je Torricelli, opustili to teorijo in pokazali, da je pritisk, ki ga izvaja atmosfera, teža zraka, ne groza vakuuma.
Razlaga poskusa
Da bi razumeli, čemu je bil priča cesar Ferdinand III., se moramo spomniti, da naše življenje poteka v ogromnem zračnem oceanu, ki ima tako kot vsaka tekočina maso, tako da ima določena prostornina zraka težo, ki lahko nanjo deluje s silo. on. Toda te sile delujejo več kot kot kup opek, položenih na naše glave. Stvari so nekoliko bolj zapletene ker je vsak predmet, potopljen v to morje zraka, izpostavljen nizu sil, ki ga nagibajo k stiskanju, ki deluje na vsaki točki njegove površine. Poleg tega te sile vedno delujejo pravokotno na zadevno površino.
Podobno, če je zrak zaprt v posodi, bodo stene te posode na vsaki točki doživele silo, ki je normalna na njeno površino, zaradi česar se bo razširila. Da bi podrobneje razumeli ta pojav, se moramo spomniti, da je zrak sestavljen iz velikega števila molekul, ki si jih lahko predstavljate kot mikroskopske krogle, ki se naključno premikajo v vse smeri, zrušiti in odbiti vse na svoji poti. Vsak od teh majhnih trkov proizvede majhno silo, ki lahko v kombinaciji z neštetimi udarci, ki se pojavljajo neprekinjeno vsako sekundo, ustvari kar nekaj sile. Neto učinek tega konstantnega molekularnega udarca je niz točkovnih sil, ki so vedno pravokotne na udarno površino.
Upam, da boste s temi informacijami lahko izvedeli več o magdeburški hemisferi in njihovih značilnostih.