В полусферы Магдебургские являются парой больших медных полушарий, с сопрягаемыми ободами. Они использовались для демонстрации силы атмосферного давления . Когда обода были покрыты смазкой и воздух откачан, сфера содержала вакуум, и упряжка лошадей не могла ее разобрать. Полушария Магдебургские были изобретены немецким ученым и мэром Магдебурга , [1] Герике , чтобы продемонстрировать воздушный насос , что он изобрел и понятие атмосферного давления. Первый искусственный вакуум был создан несколькими годами ранее Евангелистой Торричелли и вдохновил Герике на создание первого в мире вакуумного насоса., который состоял из поршня и цилиндра с односторонними заслонками. Полушария стали популярными на лекциях по физике как иллюстрация силы давления воздуха и до сих пор используются в образовании. Оригинальные полусферы выставлены в Немецком музее в Мюнхене .
Помимо своей научной важности, эксперимент послужил доказательством восстановления города Магдебурга, который всего двумя десятилетиями ранее подвергся ужасному Магдебургскому разграблению - считавшемуся самым ужасным злодеянием Тридцатилетней войны - когда 20 000 его жителей были В конце войны в 1648 году в живых осталось только 4000 человек. Отто фон Герике был озабочен обоими аспектами эксперимента, будучи одновременно ведущим ученым и мэром Магдебурга, неустанно трудившимся над восстановлением благосостояния города.
Обзор [ править ]
Магдебургские полусферы диаметром около 50 см (20 дюймов) [2] [3] [4] [5] были разработаны для демонстрации вакуумного насоса , изобретенного Герике. У одного из них было трубное соединение для присоединения насоса с клапаном для его закрытия. Когда воздух всасывался изнутри полушарий и клапан был закрыт, шланг от насоса мог отсоединяться, и они были прочно удерживались вместе давлением воздуха окружающей атмосферы .
Сила, удерживающая полушария вместе, была равна площади, ограниченной стыком между полушариями, кругом диаметром 50 см, умноженной на разницу в давлении воздуха между внутренним и внешним пространством. Неясно, насколько сильного вакуума удалось достичь с помощью насоса Герике, но если бы он был в состоянии откачивать весь воздух изнутри, полушария удерживались бы вместе с силой около 20000 Н (4400 фунтов силы , или 2,2 короткие тонны ), [6] [7] эквивалент подъема автомобиля или небольшого слона ; драматическая демонстрация давления атмосферы .
Демонстрации [ править ]
Демонстрация Герике была проведена 8 мая 1654 года [8] [9] перед императорским сеймом и императором Фердинандом III в Регенсбурге . [10] Тридцать лошадей в двух командах по пятнадцать человек не могли разделить полушария до тех пор, пока не откроется клапан, чтобы уравновесить давление воздуха. В 1656 году он повторил демонстрацию с шестнадцатью лошадьми (две упряжки по восемь человек) в своем родном городе Магдебурге , где он был мэром. Он также взял две сферы, подвесил два полушария на опоре и удалил воздух изнутри. Затем он привязал веса к сферам, но сферы не сдвинулись с места. Гаспар Шоттбыл первым, кто описал эксперимент в печати в своей книге «Механика гидравлико-пневматика» (1657 г.). В 1663 году (или, по некоторым данным, в 1661 году) такая же демонстрация прошла в Берлине перед курфюрстом Бранденбурга Фридрихом Вильгельмом с двадцатью четырьмя лошадьми.
Эксперимент стал популярным способом проиллюстрировать принципы действия давления воздуха , и было сделано множество уменьшенных копий полушарий, которые используются по сей день на уроках естествознания. Реконструкция эксперимента фон Герике 1654 года проводится в различных местах по всему миру Обществом Отто фон Герике. 18 марта 2000 года в Грейт-Торрингтоне компанией Barometer World была проведена демонстрация с участием шестнадцати лошадей .
Этот эксперимент отмечен как минимум на двух немецких марках.
Узнав о насосе Герике из книги Шотта, Роберт Бойль вместе с Робертом Гук разработал и построил улучшенный воздушный насос. Исходя из этого, посредством различных экспериментов, они сформулировали так называемый закон Бойля , который гласит, что объем тела идеального газа обратно пропорционален его давлению. Значительно позже, в 1834 году, был сформулирован закон идеального газа .
См. Также [ править ]
- Horror vacui (физика)
Ссылки [ править ]
- ^ "Герике, Отто фон" . Британская энциклопедия, 11-е изд . 12 . Cambridge Univ. Нажмите. 1910. с. 670.
- ^ Hablanian, MH; Хемеон, СН (2003). «Комментарии о реконструкции Магдебургских полушарий» . 50 лет АВС . Американское вакуумное общество. Архивировано из оригинала на 2008-08-03.
- Перейти ↑ Nave, CR (2000). «Оригинальные магдебургские полушария» . Гиперфизика . Кафедра физики и астрономии, Georgia State Univ.
- ^ "Магдебургские полушария" . Мультимедийный каталог . Институт и музей истории науки, Флоренция, Италия. 2006 г.
- ^ Холл, Эдвин Х .; Берген, Джозеф Ю. (1903). Учебник физики, 3-е изд . Нью-Йорк: Генри Холт и Ко, стр. 52 .
Магдебургские полушария.
- Перейти ↑ Nave, Carl R. (2012). «Магдебургские полушария» . Гиперфизика . Кафедра физики и астрономии, Georgia State Univ . Проверено 12 ноября 2012 года .
- ^ Рассчитано для диаметра 0,5 м при атмосферном давлении ; сила определяется выражением P ₀ * π * r ² , где P ₀ = давление воздуха и r = радиус поперечного сечения полусферы. Из-за неэффективности вакуумного насоса искусственный вакуум, вероятно, был намного слабее.
- ^ Maleuvre, Didier (2011). Горизонт: история нашего бесконечного стремления . Калифорнийский университет Press. п. 181. ISBN. 978-0-520-94711-5. Отрывок страницы 181
- ^ Уоллес, Дэвид С. (2013). Двадцать два бурных года 1639 - 1661 . Быстрая печать. п. 156. ISBN. 978-1-78035-660-0. Отрывок страницы 156
- ^ "Герике, Отто фон" . Британская энциклопедия, 11-е издание . 9 . The Encyclopdia Britannica Co. 1910. стр. 670.
- «Магдебургские полушария» . Шедевры из Немецкого музея . Архивировано из оригинального 12 ноября 2013 года . Проверено 27 июня 2005 года .
- «Магдебургские полушария» . Проектный конный журнал . Архивировано из оригинального 28 ноября 2007 года . Проверено 31 октября 2006 года . опубликовано в печати летом 2004 г.
Внешние ссылки [ править ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с магдебургскими полушариями . |
- Магдебургские полушария
- Magdeburg Notgeld (аварийная банкнота) с изображением двух упряжек лошадей, пытающихся разделить половинки Магдебургского полушария. http://webgerman.com/Notgeld/Directory/M/Magdeburg3.htm