Магдебургское полушарие

с магдебургскими полушариями, сделанный Гаспаром Шоттом Эскиз эксперимента Отто фон Герике .

Магдебургские полушария представляют собой пару больших медных полушарий с сопрягающимися краями, которые использовались в знаменитом эксперименте 1654 года для демонстрации силы атмосферного давления . Когда ободья были запечатаны смазкой и откачан воздух, в сфере образовался вакуум , и упряжка лошадей не могла ее разобрать. Как только клапан открылся, воздух хлынул внутрь, и полушария легко разделились. Магдебургские полушария были изобретены немецким учёным и мэром Магдебурга . ^{[ 1 ]} Отто фон Герике , чтобы продемонстрировать изобретенный им воздушный насос и концепцию атмосферного давления.

Спекуляции о содержании сферы были разными. Многие думали, что он просто пуст, в то время как другие утверждали, что в вакууме содержится воздух или какое-то более тонкое воздушное вещество, извлеченное из ртути. Звук не передавался через сферу, что указывает на то, что звуку нужна среда, чтобы его можно было услышать, а свету — нет. ^{[ 2 ]}

Первый искусственный вакуум был создан несколькими годами ранее Евангелистой Торричелли и вдохновил Герике на разработку первого в мире вакуумного насоса , который состоял из поршня и цилиндра с односторонними лепестковыми клапанами. Полушария стали популярны на лекциях по физике как иллюстрация силы давления воздуха и до сих пор используются в образовании. Оригинальные полушария выставлены в Немецком музее в Мюнхене .

Помимо своей научной важности, эксперимент послужил доказательством восстановления города Магдебурга, который всего двумя десятилетиями ранее подвергся разграблению Магдебурга - считавшемуся самым ужасным злодеянием Тридцатилетней войны - когда 20 000 его жителей были убиты. и только 4000 осталось в конце войны в 1648 году. Фон Герике интересовался обоими аспектами эксперимента, выступая в качестве ведущего ученого и мэра, который неустанно работал над восстановлением богатства города.

Обзор

Магдебургское полушарие диаметром около 50 см (20 дюймов). ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} были созданы для демонстрации вакуумного насоса , изобретенного Герике. У одного из них была трубка для подключения насоса и клапан для его закрытия. Когда воздух высасывался изнутри полусфер и закрывался клапан, шланг от насоса можно было отсоединить, и они прочно удерживались вместе давлением воздуха окружающей атмосферы .

Сила, удерживающая полушария вместе, была равна площади, ограниченной стыком полушарий, кругу диаметром 50 см, умноженной на разницу давления воздуха внутри и снаружи. Неясно, насколько сильного вакуума удалось достичь насосу Герике, но если бы он был в состоянии откачать весь воздух изнутри, полушария удерживались бы вместе с силой около 20 килоньютонов (4500 фунтов силы ; 2,2 коротких тонны). -сила ), ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} эквивалентно подъему автомобиля или маленького слона ; драматическая демонстрация давления атмосферы .

Демонстрации

Демонстрация Герике состоялась 8 мая 1654 г. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} перед императорским сеймом и императором Фердинандом III в Регенсбурге . ^{[ 11 ]} Тридцать лошадей в двух упряжках по пятнадцать человек не могли разделить полушария до тех пор, пока не откроется клапан для выравнивания давления 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 обе полусферы на подставку и удалил воздух изнутри. Затем он привязал к сферам гири, но сферы не сдвинулись с места. Гаспар Шотт был первым, кто описал эксперимент в печати в своей «Гидравлико-пневматической механике» (1657 г.). В 1663 году (или, по некоторым данным, в 1661 году) такая же демонстрация была дана в Берлине перед Фридрихом-Вильгельмом, курфюрстом Бранденбурга , с двадцатью четырьмя лошадьми.

Эксперимент стал популярным способом проиллюстрировать принципы давления воздуха , было создано множество уменьшенных копий полушарий, которые по сей день используются на уроках естественных наук. Реконструкция эксперимента фон Герике 1654 года проводится Обществом Отто фон Герике по всему миру. демонстрацию с использованием шестнадцати лошадей провела в Грейт-Торрингтоне 18 марта 2000 года организация Barometer World .

Этот эксперимент отмечен как минимум на двух немецких марках.

Узнав о насосе Герике из книги Шотта, Роберт Бойл работал с Робертом Гуком над проектированием и созданием улучшенного воздушного насоса. Отсюда путем различных экспериментов они сформулировали так называемый закон Бойля , который гласит, что объем тела идеального газа обратно пропорционален его давлению. Намного позже, закон идеального газа в 1834 году, был сформулирован .

См. также

Ужас пустоты (физика)

Ссылки

^ «Герике, Отто фон» . Британская энциклопедия, 11-е изд . Том 12. Кембриджский университет. Нажимать. 1910. с. 670.
^ Принсипи, Лоуренс М., «Введение», «Научная революция: очень краткое введение, очень краткое введение» (Оксфорд, 2011; онлайн-издание, Oxford Academic, 24 сентября 2013 г.), https://doi.org/10.1093/ actrade/9780199567416.003.0001 , по состоянию на 4 сентября.
^ Хабланян, М.Х.; Хемеон, Швейцария (2003). «Комментарии о реконструкции Магдебургского полушария» . 50 лет АВС . Американское вакуумное общество. Архивировано из оригинала 3 августа 2008 г.
^ Нейв, Чехия (2000). «Оригинальные Магдебургские полушария» . Гиперфизика . Кафедра физики и астрономии, Университет штата Джорджия.
^ «Магдебургское полушарие» . Мультимедийный каталог . Институт и музей истории науки, Флоренция, Италия. 2006.
^ Холл, Эдвин Х.; Берген, Джозеф Ю. (1903). Учебник физики, 3-е изд . Нью-Йорк: Генри Холт и компания, с. 52 . Магдебургское полушарие.
^ Нейв, Карл Р. (2012). «Магдебургское полушарие» . Гиперфизика . Кафедра физики и астрономии, Университет штата Джорджия . Проверено 12 ноября 2012 г.
^ Рассчитано для диаметра 0,5 м при атмосферном давлении ; сила определяется $П 0 *π* р 2$ , где P ₀ =давление воздуха и r =радиус поперечного сечения полусферы. Из-за неэффективности вакуумного насоса искусственный вакуум, вероятно, был намного слабее.
^ Малевр, Дидье (2011). Горизонт: история нашей бесконечной тоски . Издательство Калифорнийского университета. п. 181. ИСБН 978-0-520-94711-5 . Выдержка со страницы 181
^ Уоллес, Дэвид К. (2013). Двадцать два неспокойных года 1639 – 1661 . Издательство быстрой печати. п. 156. ИСБН 978-1-78035-660-0 . Выдержка со страницы 156
^ «Герике, Отто фон » Британская энциклопедия, 11-е издание . Том. 9. Британская энциклопедия. 1910. с. 670

«Магдебургское полушарие» . Шедевры из Немецкого музея . Архивировано из оригинала 12 ноября 2013 года . Проверено 27 июня 2005 г.
«Магдебургское полушарие» . Проект журнала о лошадях . Архивировано из оригинала 28 ноября 2007 года . Проверено 31 октября 2006 г. опубликовано в печати летом 2004 г.

Внешние ссылки

Магдебургское полушарие
Магдебургский Нотгельд (аварийная банкнота) с изображением двух упряжек лошадей, пытающихся разделить половины Магдебургского полушария. http://webgerman.com/Notgeld/Directory/M/Magdeburg3.htm

[1] «Герике, Отто фон» . Британская энциклопедия, 11-е изд . Том 12. Кембриджский университет. Нажимать. 1910. с. 670.

[2] Принсипи, Лоуренс М., «Введение», «Научная революция: очень краткое введение, очень краткое введение» (Оксфорд, 2011; онлайн-издание, Oxford Academic, 24 сентября 2013 г.), https://doi.org/10.1093/ actrade/9780199567416.003.0001 , по состоянию на 4 сентября.

[3] Хабланян, М.Х.; Хемеон, Швейцария (2003). «Комментарии о реконструкции Магдебургского полушария» . 50 лет АВС . Американское вакуумное общество. Архивировано из оригинала 3 августа 2008 г.

[4] Нейв, Чехия (2000). «Оригинальные Магдебургские полушария» . Гиперфизика . Кафедра физики и астрономии, Университет штата Джорджия.

[5] «Магдебургское полушарие» . Мультимедийный каталог . Институт и музей истории науки, Флоренция, Италия. 2006.

[6] Холл, Эдвин Х.; Берген, Джозеф Ю. (1903). Учебник физики, 3-е изд . Нью-Йорк: Генри Холт и компания, с. 52 . Магдебургское полушарие.

[Hyperphysics-7] Нейв, Карл Р. (2012). «Магдебургское полушарие» . Гиперфизика . Кафедра физики и астрономии, Университет штата Джорджия . Проверено 12 ноября 2012 г.

[8] Рассчитано для диаметра 0,5 м при атмосферном давлении ; сила определяется $П 0 *π* р 2$ , где P ₀ =давление воздуха и r =радиус поперечного сечения полусферы. Из-за неэффективности вакуумного насоса искусственный вакуум, вероятно, был намного слабее.

[9] Малевр, Дидье (2011). Горизонт: история нашей бесконечной тоски . Издательство Калифорнийского университета. п. 181. ИСБН 978-0-520-94711-5 . Выдержка со страницы 181

[10] Уоллес, Дэвид К. (2013). Двадцать два неспокойных года 1639 – 1661 . Издательство быстрой печати. п. 156. ИСБН 978-1-78035-660-0 . Выдержка со страницы 156

[11] «Герике, Отто фон » Британская энциклопедия, 11-е издание . Том. 9. Британская энциклопедия. 1910. с. 670

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]