Дана 8. маја 1654. године, у немачком граду Магдебургу, цар Фердинанд ИИИ и његова пратња демонстрирали су спектакуларан експеримент који је осмислио и извео градоначелник града, немачки научник фон Глик. Неколико резбарија из тог времена одражавају овај догађај. Ради се о магдебуршке хемисфере. Експеримент се састојао од покушаја да се одвоје две металне хемисфере пречника око 50 центиметара, спојене једноставним контактом, да би се формирала запечаћена сфера, и узгред, испумпа ваздух из сфере помоћу вакуум пумпе сопственог проналаска. Да би се олакшало заптивање металне хемисфере или хемисфера, између контактних површина поставља се кожни прстен. Свака хемисфера има неколико петљи кроз које се може провући конопац или ланац тако да се може повући на супротне стране.
У овом чланку ћемо вам рећи све што треба да знате о експерименту са хемисферама у Магдебургу и његовом значају.
Магдебуршке хемисфере
То је уређај дизајниран да покаже постојање вакуума и атмосферског притиска. Састоји се од две шупље хемисфере, а ако су оне међусобно повезане и ваздух изнутра је увучен, створиће се унутрашњи вакуум. У овим условима, атмосфера врши притисак на спољашњу површину, што отежава одвајање крхотина. У ствари, они су морали бити веома јаки, јер када се унутрашњост евакуише, могла би да их разбије под атмосферским притиском.
Ове хемисфере, назване по немачком граду Магдебургу, коришћени су за извођење чудног експеримента 1654. године. Ото фон Герике, градоначелник града и професионални физичар, у присуству електора Фредерика Вилијама од Бранденбурга и чланова Регензбуршког парламента, вежбао је усисавање на две металне хемисфере.
Експеримент
У покушају да их раздвоје, везао једну хемисферу за групу коња, а другу за једнак број коња, али у супротним смеровима. После бројних покушаја и на изненађење присутних, било је немогуће раздвојити две половине сфере. Ефекат је сличан ономе који постижемо када на дно поставимо два клипа за одвод и притиснемо их један на други. Вакум је непотпун, али је потребно много силе да их раздвоји.
Гледаоци су били задивљени када су видели различите групе мушкараца како се свом снагом повлаче у страну и не успевају да раздвоје хемисфере. Такође их у почетку није могло раздвојити 16 коња, подељених у две групе од по 8 коња. После напорног рада, постигли су свој циљ и изазвали приличну пометњу. Хемисфере које су сачињавале сфере, а које су захтевале много напора да се отворе, могле су се без напора одвојити једноставним допуштањем ваздуху да поново уђе у унутрашњост сфера.
У експерименту 2005. са 16 коња у Гранади, хемисфере нису могле да се раздвоје. Имајте на уму да је вакуум који су постигле Вон Гуерицке пумпе из XNUMX. века био мањи од оног који су постигле наше модерне вакуум пумпе.
Зашто је тешко одвојити хемисфере Магдебурга
На први део питања, у овом тренутку, лако је одговорити сваком средњошколцу који добро разуме физику. Све на површини Земље налази се у мору тешког ваздуха, подложно силама нормалним на њену површину у свим правцима. На исти начин, прима их хемисфера, изнутра напоље и споља унутра. Ако се једном хемисфере затворе и формирају сферу, скоро сав ваздух изнутра се уклони и сила на спољној површини их притиска много више од ваздуха који делује напоље, што им отежава одвајање.
Нето сила која стишће две хемисфере, распоређена по читавој формираној сфери, тј. под претпоставком да је вакуум који је постигнут унутра око 10% спољашњег ваздуха, мора савладати силу која их раздваја, она је реда величине седам тона тежине.
Други део питања, зашто су становници Магдебурга толико импресионирани? То има везе са познавањем течности и њиховог понашања током времена. Налазимо се у XNUMX. веку и значајан део научне заједнице веровао је да је немогуће створити вакуум, „вакумски терор“, који је био узрок кретања течности, спречавајући да се то догоди.
Дакле, испијањем течности из чаше кроз сламку, уклањајући тако део ваздуха који садржи, ужас који природа осећа када је празна изазива подизање течности. У историјском тренутку извођења експеримената, научници попут Торичелија су напустили ову теорију и показали да притисак који врши атмосфера, тежина ваздуха, а не ужас вакуума.
Објашњење експеримента
Да бисмо разумели шта је сведочио цар Фердинанд ИИИ, морамо запамтити да се наши животи одвијају у огромном океану ваздуха, а овај, као и свака течност, има масу, тако да дата запремина ваздуха има тежину способну да изврши силу на њега. он. Али ове силе делују више него као гомила цигли постављених на наше главе. Ствари су мало компликованије јер је сваки објекат потопљен у ово море ваздуха подвргнут скупу сила које теже да га стисну, делујући у свакој тачки на његовој површини. Штавише, ове силе се увек примењују окомито на дотичну површину.
Слично, ако је ваздух затворен у контејнеру, зидови тог контејнера ће осетити силу која је нормална на његову површину у свакој тачки, узрокујући њено ширење. Да бисмо детаљније разумели овај феномен, морамо запамтити да се ваздух састоји од великог броја молекула, које можете замислити као микроскопске сфере које се насумично крећу у свим правцима, рушећи се и одбијајући од свега што му се нађе на путу. Сваки од ових малих судара производи малу силу која, у комбинацији са безбројним ударцима који се дешавају без престанка сваке секунде, може створити прилично мало силе. Нето ефекат овог константног молекуларног удара је скуп тачкастих сила које су увек управне на површину удара.
Надам се да уз ове информације можете сазнати више о магдебуршким хемисферама и њиховим карактеристикама.