Магдебургские полушария

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Рисунок Гаспара Шотта «Магдебургские полушария»

Магдебургские полушария — эксперимент немецкого физика Отто фон Герике для демонстрации силы давления воздуха и изобретённого им воздушного насоса[1][2].

Эксперимент

В эксперименте использовались «два медных полушария около 14 дюймов (35,56 см) в диаметре[], полые внутри и прижатые друг к другу», с уплотнением из специально сшитого и пропитанного смесью воска и скипидара кожаного кольца. Из собранной сферы выкачивался воздух, и полушария удерживались давлением внешней атмосферы.

Марка ГДР с изображением эксперимента

В 1654 году в Регенсбурге фон Герике продемонстрировал эксперимент Рейхстагу в присутствии императора Фердинанда III. После выкачивания из сферы воздуха 16 лошадей, по 8 с каждой стороны, не смогли разорвать полушария. Неизвестно, использовались ли лошади с обеих сторон для большей зрелищности или по незнанию самого физика, ведь можно было заменить половину лошадей неподвижным креплением, без потери силы воздействия на полушария[3].

В 1656 году Герике повторял эксперимент в Магдебурге, а в 1663-м — в Берлине с 24 лошадьми. По расчётам популяризатора науки Я. Перельмана для этого требуется по 13 ломовых лошадей на каждую сторону, и то при крайне точно скоординированном рывке.

Оригинальные насос и полушария в Немецком музее

Оригинальные полушария хранятся в Немецком музее в Мюнхене.

Вычисление силы, сжимающей полусферы

Сила, действующая со стороны воздуха на одну полусферу полностью откаченной жесткой сферы радиуса , равна

где — гидростатическое давление; — единичный вектор внешней нормали. Поскольку по закону Паскаля давление одинаково во всех точках, задача сводится к вычислению интеграла

По симметрии ясно, что первые два интеграла равны нулю. Поскольку же , имеем:

Таким образом, сила оказывается такой же, какая действовала бы на поршень в круговом цилиндре радиуса .

Я заказал два медных полушария приблизительно в 3/4 магдебургских локтя в диаметре, или точнее — так как мастера не очень-то заботятся о строгом соблюдении заказанных размеров, — в 67 сотых локтя.

Отто фон Герике[4]

По учебнику[5] один саксонский локоть равнялся 0,566 м[a], таким образом, диаметр полусфер составлял 0,379 м. Тогда сила, сжимающая полусферы, равна 11,44 кН. Для разъединения полусфер потребовался бы груз массой 1167 кг. В другой раз фон Герике заказал полусферы диаметром 1 локоть, а точнее, как оказалось, 0,95 локтя[4]. Сила прижатия тогда составила 23,01 кН или 2346 кг.

Комментарии

  1. В известной популярной физике Перельмана[3] для магдебургского локтя дано значение 0,550 м без указания источника.

Примечания

  1. Культура Германии, 2006.
  2. ПЕРИОД ПРЕОБЛАДАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ. ЧАСТЬ I. alexandr4784.narod.ru. Дата обращения: 6 апреля 2021. Архивировано 4 февраля 2020 года.
  3. 1 2 Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. вторая. Петроград, Изд-е П. П. Сойкина, 1916.
  4. 1 2 Розенбергер Ф. История физики. Ч. 2-я: История физики в новое время. Пер. с нем. М., Л., Объед. научн.-тех. изд-во — ОНТИ, 1937.
  5. Mozhnik F. Lehbuch des gesammten Rechness für die vierte Classe der Hauptschulen. Verl. der k. k. Schulbücher Verschleiß-Administration bey St. Anna in der Johannisgasse, Wien, 1848.

Литература

  • Маркина Л. Г., Муравлёва Е. Н., Муравлёва Н. В. MAGDEBURGER HALBKUGELN МАГДЕБУРГСКИЕ ПОЛУШАРИЯ // Культура Германии: лингвострановедческий словарь: свыше 5000 единиц / Под общ. ред. Н. В. Муравлёвой. — М.: АСТ, 2006. — С. 604—605. — 1181 с. — ISBN 5-17-038383-5.

Ссылки