Z069 - Miniaturowe półkule magdeburskie

Zestaw stanowią dwie wykonane z miękkiej gumy przyssawki (o średnicy około 6 cm) z metalowymi uchwytami. Pełnią one rolę klasycznych półkul magdeburskich. Za ich pomocą można zademonstrować istnienie ciśnienia atmosferycznego, powtarzając (bez zastosowania pompy próżniowej) słynne doświadczenie, które w 1654 roku wykonał w Magdeburgu Otto von Guericke. Doświadczenie w bardzo prosty i efektowny sposób pokazuje, jak dużą wartość ma parcie wywierane przez powietrze atmosferyczne na niewielką nawet powierzchnię (złożone razem przyssawki jest bardzo trudno rozdzielić).

W 1654 r. Otto von Guericke, niemiecki fizyk i wynalazca (1602-86), wykonał w Magdeburgu doświadczenie, którego celem było udowodnienie istnienia ciśnienia atmosferycznego oraz pokazanie, jak duże wartości mają siły, którymi powietrze atmosferyczne działa na nas i otaczające nas ciała. Zestawił razem dwie półkule mosiężne o średnicy około 42 cm. Następnie z tak otrzymanej kuli wypompował powietrze. Aby półkule te rozerwać, trzeba było użyć szesnastu koni (huk towarzyszący rozrywaniu półkul przypominał wystrzał armatni), natomiast ponowne wpuszczenie powietrza do wnętrza kuli powodowało, że półkule mógł z łatwością rozdzielić jeden człowiek. Po wypompowaniu powietrza z wnętrza kuli obie półkule utrzymywane były razem przez siłę parcia związaną z ciśnieniem atmosferycznym. Doświadczenie pokazało, jak dużą wartość może mieć ta siła.

Doświadczenie wykonane przez Otto von Guericke możemy z łatwością powtórzyć, wykorzystując wchodzące w skład zestawu dwie przyssawki z uchwytami. Pełnią one rolę klasycznych „półkul magdeburskich”. Zastosowanie przyssawek pozwala na wykonanie doświadczenia bez stosowania pompy próżniowej. Aby zademonstrować istnienie ciśnienia atmosferycznego, obie przyssawki przykładamy do siebie gumowymi powierzchniami i lekko ściskamy. Przyssawki stanowią teraz odpowiednik złożonych razem półkul magdeburskich, z wnętrza których wypompowano powietrze. Siła parcia wywierana przez powietrze atmosferyczne jest tak duża, że złożone przyssawki jest bardzo trudno rozdzielić. Natomiast można je rozdzielić bardzo łatwo, odginając palcem krawędź jednej z przyssawek. Przez powstałą szczelinę powietrze wchodzi wtedy do przestrzeni między przyssawkami.

Po wykonaniu doświadczenia możemy odpowiedzieć na pytania:

• Dlaczego złożone razem przyssawki tak trudno rozłączyć, a tak łatwo odgiąć ich krawędzie?
• Dlaczego odgięcie krawędzi przyssawek powoduje ich rozdzielenie?
• Ile wynosi wartość siły potrzebnej do rozłączenia przyssawek (oblicz wartość siły parcia wywieranej przez powietrze atmosferyczne na powierzchnię przyssawki)? Czy jej wartość zależy od położenia przyssawek w przestrzeni?
• Ile wynosi (oblicz i porównaj z własnym ciężarem) wartość siły parcia wywieranej przez powietrze na ekran kineskopu w monitorze lub telewizorze (kineskop jest bańką szklaną, z wnętrza której wypompowano powietrze)?
• Dlaczego powietrze atmosferyczne nie zgniata naszego ciała?