Герик тәжірибесі 1654 ж. Қарапайым тәжірибелер Бернулли заңының қалай жұмыс істейтінін түсінуге көмектеседі. Жану және дыбысты өткізудегі ауаның рөлін зерттеу

Ақтөбе облысы Алғын ауданы Маржанбұлақ орта мектебі

«Жас қанат» студенттердің ғылыми қоғамы

Смирнов Сергей Андреевич

Қамзин Исажан Мырзаханұлы

Тақырып:

Атмосфералық қысым

Бағыт:

Ғылыми-техникалық прогресс негізгі буын ретінде

экономикалық даму

Бөлім:техника

Жетекші:Есмағамбетов

Кәрімсақ Арыстанұлы,

Физика мұғалімі

Ғылыми жетекші:

Ақтөбе облыстық кафедрасының доценті

Қ.Жұбанов атындағы мемлекеттік университеті

PhD докторы С.К. Төлепбергенов

Маржанбұлақ-2013

I Кіріспе

(Жердің ауа қабығы туралы)

II. Зерттеу бөлімі

2.1. Эвангелиста Торричелли (1608-1647)

2.2. Даниэль Бернулли (1700-1782)

2.3. Отто фон Гериктің тарихи тәжірибесі (1654)

2.4. Паскаль су барометрі (1646)

2.5. Атмосфералық қысым бойынша қызықты эксперименттер

Қарапайым тәжірибелер Бернулли заңының қалай жұмыс істейтінін түсінуге көмектеседі

II. Қорытынды

IV. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

(Жердің ауа қабығы туралы)

Ежелгі заманның өзінде адамдар ауаның жердегі объектілерге, әсіресе дауыл мен дауыл кезінде қысым жасайтынын байқаған. Ол осы қысымды пайдаланып, желді желкенді кемелерді жылжытуға, жел диірмендерінің қанаттарын айналдыруға мәжбүр етті. Алайда ұзақ уақыт бойы ауаның салмағы бар екенін дәлелдеу мүмкін болмады. Тек 17 ғасырда ауаның салмағын дәлелдейтін тәжірибе болды. Италияда 1640 жылы Тоскана герцогы өз сарайының террасасында субұрқақ орнатуды ұйғарды. Бұл субұрқақтың суын жақын маңдағы көлден сорып алу керек болды, бірақ су 10,3 метрден аспады. Герцог түсініктеме алу үшін сол кезде өте қарт болған Галилейге жүгінді. Ұлы ғалым абдырап қалды және бұл құбылысты қалай түсіндіруге болатынын бірден таба алмады. 1643 жылы Галилейдің шәкірті Эвангелиста Торричелли ғана ауаның салмағы бар екенін көрсетті. В.Вивианимен бірге Торричелли атмосфералық қысымды өлшеу бойынша бірінші тәжірибе жүргізіп, Торричелли түтігін (алғашқы сынап барометрі), ішінде ауа жоқ шыны түтікшені ойлап тапты. Мұндай түтікте сынап шамамен 760 мм биіктікке көтеріледі, ол сонымен қатар атмосфераның қысымы 32 фут немесе 10,3 м су бағанымен теңестірілетінін көрсетті.

Атмосфералық қысым – атмосфераның ондағы барлық объектілерге және жер бетіне түсіретін қысымы. Атмосфералық қысым ауаның Жерге гравитациялық тартылуынан пайда болады.

Халықаралық геофизикалық одақтың шешімі бойынша (1951 ж.) Жер атмосферасы 5 қабаттан тұрады: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера және экзосфера. Бұл қабаттардың шекаралары әрқашан анық бола бермейді, олардың қалыңдығы географиялық ендікке, бақылау орны мен уақытқа байланысты өзгереді.

Атмосфераның маңызы туралы айтатын болсақ, атмосфера жер бетіндегі барлық тіршілікті ультракүлгін сәулелердің жойқын әсерінен, Жердің Күн сәулелерімен тез қызып кетуінен және тез салқындатудан қорғайтынын атап өткен жөн. Ол сонымен қатар дыбыс таратқыш. Атмосфера күн сәулесін шашыратады, осылайша Күннің тікелей сәулелері түспейтін жерлерді жарықтандырады.

Егер ауа атмосферасы кенеттен жойылып кетсе, ЖЕРДЕ НЕ БОЛАР ЕДІ?

Жер бетінде шамамен -170°С температура орнап, барлық су кеңістігі қатып, жер мұз қыртысымен жабылар еді.Дыбыс бос жерде таралмайтындықтан, толық тыныштық орнар еді; аспан қара болады, өйткені аспанның түсі ауаға байланысты; ымырт, таң ата, аппақ түн болмас еді.Жұлдыздардың жымыңдағаны тоқтап, жұлдыздардың өзі түнде ғана емес, күндіз де көрінетін (күн сәулесінің шашырауынан күндіз оларды көрмейміз) ауа бөлшектерімен) Жануарлар мен өсімдіктер өлетін.

Жер бетінде атмосфералық қысым әр жерде және уақыт бойынша өзгереді. Төмен қысым басым болатын жоғары қысымды баяу қозғалатын аймақтардың (антициклондардың) және салыстырмалы түрде жылдам қозғалатын үлкен құйындылардың (циклондардың) пайда болуымен, дамуымен және бұзылуымен байланысты атмосфералық қысымның ауа-райын анықтайтын мерзімді емес өзгерістері ерекше маңызды. Теңіз деңгейінде атмосфералық қысымның ауытқуы 641 – 816 мм сын.бағ. аралығында болды. Өнер. (торнадоның ішінде қысым төмендейді және 560 мм Hg мәніне жетуі мүмкін).

Қалыпты атмосфералық қысым 760 мм Hg қысым. теңіз деңгейінде 0°С. (Халықаралық стандартты атмосфера - ISA) (101 325 Па). Күн сайын таңертең ауа райы хабарлары теңіз деңгейіндегі атмосфералық қысым деректерін таратады.
Неліктен құрлықтағы атмосфералық қысым көбінесе теңіз деңгейіне дейін төмендейді? Өйткені, атмосфералық қысым биіктікте және айтарлықтай төмендейді. Демек, 5000 м биіктікте ол екі есе төмен. Сондықтан атмосфералық қысымның нақты кеңістіктік таралуы туралы түсінік алу үшін және оның әртүрлі жерлерде және әртүрлі биіктіктердегі шамасын салыстыру, синоптикалық карталарды құрастыру және т.б. үшін қысым бір деңгейге дейін төмендейді, яғни. теңіз деңгейіне дейін.
Теңіз деңгейінен 187 м биіктікте орналасқан метеостанция учаскесінде өлшенген атмосфералық қысым орта есеппен 16-18 мм сын.бағ. Өнер. теңізге қарағанда төмен. 10,5 метрге көтерілгенде атмосфералық қысым 1 мм сын.бағ. төмендейді.

Атмосфералық қысым тек биіктікке қарай өзгермейді. Жер бетінің дәл сол нүктесінде атмосфералық қысым не жоғарылайды, не төмендейді. Атмосфералық қысымның ауытқуының себебі - ауа қысымы оның температурасына байланысты. Ауа қыздырылған кезде кеңейеді. Жылы ауа суық ауадан жеңіл, сондықтан бірдей биіктіктегі 1 м 3 ауаның салмағы 1 м 3 суық ауадан аз. Бұл жер бетіндегі жылы ауаның қысымы суық ауаға қарағанда аз дегенді білдіреді.

«Қалыпты» атмосфералық қысым – 0,0°С температурада, 45° ендікте және теңіз деңгейінде биіктігі 760 мм сынап бағанының салмағына тең қысым. SI жүйесіндегі қысымның негізгі бірлігі паскаль [Па]; 1 Па = 1 Н/м2. SI жүйесінде 101325 Па немесе 101,3 кПа немесе 0,1 МПа.

ЭВАНГЕЛИСТА ТОРРИЧЕЛЛИ (1608-1647)

Итальяндық математик және физик Эвангелиста Торричелли Фаенцада кедей отбасында туған, нағашысының тәрбиесінде болған. Ол иезуит колледжінде оқыды, содан кейін Римде математикалық білім алды. 1641 жылы Торричелли Арсетриге көшіп, Галилейге өз жұмыстарын өңдеуге көмектесті. 1642 жылдан бастап, Галилео қайтыс болғаннан кейін, ол Тоскана Ұлы Герцогінің сот математигі және сонымен бірге Флоренция университетінің математика профессоры болды.

Торричеллидің пневматика және механика саласындағы ең танымал жұмыстары. 1643 жылы ол атмосфералық қысымды өлшейтін құрал – барометрді ойлап тапты.

Атмосфералық қысымның болуы 1638 жылы Тоскана герцогінің Флоренция бақтарын субұрқақтармен безендіру идеясы сәтсіз болған кезде адамдарды шатастырды - су 10,3 метрден жоғары көтерілмеді. Мұның себептерін іздеу және Евангелиста Торричелли жасаған ауыр зат - сынаппен тәжірибелер 1643 жылы ауаның салмағы бар екенін дәлелдеді. Евангелиста Торричелли өзінің қарапайым тәжірибесімен атмосфералық қысымды өлшеп, гидростатиканың негізгі заңында бекітілген сұйық бағананың қысымы туралы алғашқы қорытындыларды жасады. 1643 жылы өткізілген тәжірибеде бір ұшы тығыздалған жұқа шыны түтік пайдаланылды, ол сынаппен толтырылды, содан кейін оны аударып, ашық ұшымен сынаппен толтырылған шыны ваннаға түсірді (суретті қараңыз). ). Науаға сынаптың бір бөлігі ғана ағып, түтіктің тығыздалған ұшында «флют» деп аталатын нәрсе пайда болды. Торричелли қуысы (шын мәнінде бұл «қуыс» қаныққан сынап буымен толтырылған, бірақ олардың бөлме температурасындағы қысымы атмосфералық қысымнан әлдеқайда аз, сондықтан бұл аймақты шамамен бос деп атауға болады).

Байқалған әсер сынаптың түтіктің төменгі ұшынан әсер ететін қандай да бір күш арқылы толығымен төгілуіне жол бермейтінін көрсетті. Бұл күш сұйықтық бағанының салмағына қарсы тұратын атмосфералық қысымды жасады.

Қазіргі уақытта 0 ° C температурада биіктігі 760 мм сынап бағанының қысымына тең атмосфералық қысым әдетте қалыпты атмосфералық қысым деп аталады.

Осы формулада p \u003d 13595,1 кг / м 3 (0 ° C температурадағы сынап тығыздығы), g \u003d 9,80665 м / с 2 (еркін түсу үдеуі) және h \u003d \u003d мәндерін ауыстырады. 0,76 м (қалыпты атмосфералық қысымға сәйкес келетін сынап бағанының биіктігі), біз келесі мәнді аламыз: P \u003d p gh \u003d 13595,1 кг / м 3 X 9,80665 м / с 2 X 0,76 м \u003d 101 Па.

Бұл қалыпты атмосфералық қысым.

Түтіктегі сынап бағанасы әрқашан бірдей биіктікте болды, шамамен 760 мм. Демек, қысым бірлігі сынаптың миллиметрі (мм сынап бағанасы). Жоғарыдағы формула бойынша біз оны Паскаль тілінде аламыз

Торричелли өз тәжірибесінде сынап бағанының биіктігі түтіктің пішініне де, оның еңісіне де тәуелді емес екенін анықтады. Теңіз деңгейінде сынап бағанының биіктігі әрқашан шамамен 760 мм болды.

Ғалым сұйық бағананың биіктігі ауа қысымымен теңестіріледі деген ұсыныс жасады. Колоннаның биіктігін және сұйықтықтың тығыздығын біле отырып, атмосфераның қысымын анықтауға болады. Торричелли болжамының дұрыстығы 1648 жылы Паскальдің Пуи-де-Кумбез тауында жасаған тәжірибесімен расталды. Паскаль азырақ ауа бағанасы аз қысым көрсететінін дәлелдеді. Жердің тартылуы мен жылдамдығының жеткіліксіздігінен ауа молекулалары Жерге жақын кеңістіктен шыға алмайды. Дегенмен, олар Жердің бетіне түспейді, бірақ оның үстінде қалықтайды, өйткені. үздіксіз жылулық қозғалыста болады.

Жылулық қозғалысқа және молекулалардың Жерге тартылуына байланысты олардың атмосферада таралуы біркелкі емес. Төмен биіктікте әрбір 12 м көтерілу кезінде атмосфералық қысым 1 мм сын.бағ. төмендейді. Биік биіктікте бұл заңдылық бұзылады.

Бұл қысым жасайтын ауа бағанының биіктігі көтерілген сайын төмендейтіндіктен болады. Сонымен қатар, атмосфераның жоғарғы қабатындағы ауаның тығыздығы аз.

ДАНИЕЛ БЕРНУЛЛИ (1700-1782)

18 ғасырда математик және механик, Санкт-Петербург Ғылым академиясының академигі Даниил Бернулли әртүрлі қалыңдықтағы құбырмен тәжірибе жүргізді, ол арқылы сұйықтық ағып жатыр. Сұйықтық көлденең құбыр арқылы өтеді деп есептейік, оның көлденең қимасы әртүрлі жерлерде әртүрлі. Құбырдағы бірнеше бөліктерді, олардың аудандарын ойша бөліп алайық: S1 S2, S3. S4.

Белгілі бір t уақыт аралығында осы бөліктердің әрқайсысы арқылы бірдей көлемдегі сұйықтық өтуі керек. Бірінші бөліктен t уақытында өтетін барлық сұйықтық бір уақытта диаметрі кішірек басқа кесінділерден өтуі керек. Егер бұлай болмаса және ауданы S3 болатын қимадан t уақыт ішінде S1 ауданы бар қимаға қарағанда сұйықтық аз өткен болса, онда артық сұйықтық бір жерде жиналуы керек еді. Бірақ сұйықтық құбырды толтырады, оның жиналатын жері жоқ. Назар аударыңыз, біз сұйықтық сығылмайтын және барлық жерде бірдей көлемде болады деп есептейміз. Бірінші секция арқылы ағып өткен сұйықтықтың бір уақытта ауданы S3 болатын әлдеқайда кішірек секция арқылы ағуға қалай «уақыты бар»? Әлбетте, бұл үшін құбырдың тар бөліктерінен өткенде, сұйықтықтың жылдамдығы кең бөліктерден өткеннен жоғары болуы керек.

Түтік - манометр - әртүрлі қалыңдықтағы құбырдың бөліктерінде тігінен дәнекерленген. Құбырдың тар жерлерінде сұйықтық бағанының биіктігі кеңге қарағанда аз. Бұл тар жерлерде қысымның аз екенін білдіреді.

Құбырда ағып жатқан сұйықтықтың қысымы оның қозғалыс жылдамдығы аз болатын құбыр бөліктерінде үлкен болады, ал керісінше, жылдамдығы үлкен болған бөліктерінде қысым аз болады. Бұл Бернулли заңы.

Құбырдың кең бөлігінде жылдамдық тар бөлікке қарағанда, көлденең қиманың ауданы 1 2-ден көп болса, сонша есе аз.

Көлденең қимасы ауыспалы құбыр арқылы сұйық үйкеліссіз ағып кетсін:

Басқаша айтқанда, сұйықтықтың бірдей көлемдері құбырдың барлық бөліктерінен өтеді, әйтпесе сұйықтық бір жерде сынуы немесе қысылуы керек еді, бұл мүмкін емес. кезінде тбөлім арқылы S1өту көлемі

, ал S 2 бөлімі арқылы - көлем. Бірақ бұл көлемдер тең болғандықтан

Көлденең қимасы өзгермелі құбырдағы сұйықтық ағынының жылдамдығы көлденең қима ауданына кері пропорционал.

Көлденең қима ауданы 4 есе ұлғайса, онда жылдамдық бірдей есе кеміді, ал керісінше құбырдың көлденең қимасы неше есе азайса, сұйықтықтың немесе газ ағынының жылдамдығы бірдей мөлшерге өсті. Бұл жылдамдықтың өзгеру құбылысы қай жерде байқалады? Мысалы, теңізге құятын өзенде жылдамдықтың төмендеуі байқалады, моншадан су – жылдамдық артады, судың турбулентті ағынын байқаймыз. Егер жылдамдық төмен болса, онда сұйықтық қабаттарға бөлінгендей ағып кетеді («ламиния» - қабат). Ағын ламинарлы деп аталады.

Сонымен, сұйықтық тар бөліктен кең бөлікке немесе керісінше ағып жатқанда, жылдамдық өзгеретінін білдік, демек, сұйықтық үдеумен қозғалады. Акселерацияға не себеп болады? (Күш (Ньютонның екінші заңы)). Қандай күш сұйықтыққа үдеу береді? Бұл күш құбырдың кең және тар бөліктеріндегі сұйықтықтың қысым күштерінің айырмашылығы ғана болуы мүмкін.

Бернулли теңдеуі ағып жатқан сұйықтың немесе газдың қысымы жылдамдық аз болған жерде үлкен, ал ағын жылдамдығы үлкен болған жерде қысым аз болатынын көрсетеді. Бұл парадоксальды болып көрінетін тұжырымды тікелей эксперименттер растайды.

Бұл тұжырымды алғаш рет 1726 жылы Санкт-Петербург Ғылым академиясының академигі Даниил Бернулли жасаған және заң қазір оның есімімен аталады.

Ол сұйықтықтардың қозғалысы үшін және құбыр қабырғаларымен шектелмеген газдар үшін жарамды болып қалады - сұйықтықтың еркін ағынында.

ОТТО ФОН ГЕРИКТІҢ ТАРИХИ ТӘЖІРИБЕСІ (1654)

Неміс физигі Отто фон Герике (1602-1686) Торричеллиге тәуелсіз атмосфералық қысымның бар екендігі туралы қорытындыға келді (оның тәжірибелерін ол шамамен тоғыз жыл кеш білді). Жіңішке қабырғалы металл шардан қандай да бір жолмен ауа сорып жатқанда, Герик кенеттен бұл шардың қалай тегістелгенін көрді. Қайғылы оқиғаның себебін ой елегінен өткізе отырып, ол доптың тегістелуі қоршаған ауаның қысымынан болғанын түсінді.

Атмосфералық қысымды анықтаған Герике Магдебургтегі үйінің қасбетінің жанында су барометрін салды, онда сұйықтықтың бетінде адам түріндегі мүсінше қалқып тұрды, бұл шыныда жасалған бөлімдерді көрсетеді.

1654 жылы Герик барлығын атмосфералық қысымның бар екеніне сендіргісі келіп, «Магдебург жарты шарларымен» әйгілі тәжірибе жасады. Демонстрацияға император III Фердинанд пен Регенсбург рейхстагының мүшелері қатысты. Олардың қатысуымен ауа бір-біріне жиналған екі металл жарты шардың арасындағы қуыстан шығарылды. Бұл кезде атмосфералық қысым күштері бұл жарты шарларды бір-біріне қатты қысып тастағаны соншалық, бірнеше жұп жылқылар оларды ажырата алмады.Төменде Магдебург металл жарты шарларының екі жағында 8-ден 16 жылқы бейнеленген Г.Шоттың әйгілі суреті берілген. , олардың арасында вакуум бар. Жарты шарлар бір-біріне атмосфералық қысымнан басқа ештеңемен басылады және бұл күш соншалықты үлкен, тіпті мұндай лайықты әбзел де жарты шарларды бір-бірінен ажырата алмайды.

ПАСКАЛЬДІҢ СУ БАРОМЕТРІ (1646)

Торричелли тәжірибелері көптеген ғалымдарды - оның замандастарын қызықтырды. Француз ғалымы Блез Паскаль олар туралы білгенде, оларды әртүрлі сұйықтықтармен (май, шарап және су) қайталады.

Суретте 1646 жылы Паскаль жасаған су барометрі көрсетілген. Атмосфераның қысымын теңестіретін су бағанасы сынап бағанынан әлдеқайда жоғары болып шықты. Ол 10,3 метрге тең болып шықты.

АТМОСФЕРАЛЫҚ ҚЫСЫМ БОЙЫНША ҚЫЗЫҚТЫ ЭКСПЕРИМЕНТТЕР

Атмосфералық қысымның әрекетіне байланысты тәжірибелер сериясын қарастырайық.
Ауаның салмағы бар:

Вакуумдық насостың көмегімен шыны колбадан ауаны сорып алып, колбаны иінтіректі таразыға теңестіреміз. Біз шүмекті ашып, колбаға ауа жібереміз, біз таразы тепе-теңдігінің бұзылғанын көреміз. Бұл тәжірибе ауаның салмағы бар екенін сенімді түрде көрсетеді. Сондықтан ауа жер бетіне жақын орналасқан барлық объектілерге қысым жасайды. Атмосфералық қысым – атмосфераның ондағы барлық объектілерге және жер бетіне түсіретін қысымы. Атмосфералық қысым пайда болады гравитациялық тартылыс ауа жерге және термиялық қозғалыс ауа молекулалары.

Ауаны сору арқылы нәресте шарын үрлеу!?:

Неліктен оның пластинасында орналасқан сорғыштың қоңырауының астынан ауа сорылғанда, жақсы түйінделген процесі бар баланың шарының камерасы үрлей бастайды?

Жауап: Камера ішінде қысым үнемі тұрақты (атмосфералық) болып қалады, ал сыртында ол төмендейді. Қысым айырмашылығына байланысты шар «ұшады».

Тығындағы резеңке тығыны бар пробиркамен тәжірибе жасаңыз:

Осыған ұқсас тәжірибені тығыны бар резеңке тығыны бар пробиркамен де жасауға болады. Қоңыраудың астынан ауа шықса, бөтелкеден тығын ұшады ма?! Неліктен? Жауабы: Қысым айырмашылығына байланысты тығын ұшып кетеді: колбадағы қысым атмосфералық, ал оның сыртында, қоңырау астында ол төмендейді.

Пробиркалармен тағы бір тәжірибе:

Біз екі түтікшені олардың біреуі екіншісіне еркін енуі үшін аламыз. Кеңіне аздап су құйыңыз, содан кейін оған қысқа тар пробирканы салыңыз. Енді пробиркаларды төңкерсек, тар пробирканың құламайтынын, керісінше, су ағып жатқанда, кең пробиркаға тартылып, жоғары көтерілетінін көреміз.
Неліктен бұл болып жатыр?

Жауап: Үлкен пробирканың ішіндегі қысым сыртқы қысымнан аз, судың ағып кетуіне байланысты ол жерде бос орын пайда болды, сондықтан атмосфералық қысым үлкен пробирканың ішіндегі кішкентай пробирканы жүргізеді.

Төңкерілген шыны:

Кәдімгі стаканды шетіне дейін сумен толтырыңыз. Біз оны қағазбен жабамыз, оны қолымызбен тығыз жауып, қағазбен төңкереміз. Стаканды түбінен ұстай отырып, қолыңызды абайлап алыңыз. Су төгілмейді. Неліктен бұл болып жатыр?

Жауап: Ауа қысымы суды ұстайды. Ауа қысымы барлық бағытта бірдей таралады (Паскаль заңы бойынша), бұл оның да жоғарылауын білдіреді. Қағаз тек судың бетін мінсіз тегіс ұстау үшін қызмет етеді.

Магдебург жарты шарларымен тәжірибе:

Үйде жасалған екі темір жарты шарды аламыз (диаметрі 10 см) Жарты шарлардың шеттерін сұйық машина майымен майлап, оларды бір-біріне аздап басып, вакуумдық сорғы арқылы ауаны сорып алыңыз. Кранды жабамыз және фотосуретте көрсетілгендей, оларға екі килограмм салмақты іліп қойыңыз, жарты шарлар шықпайды. Жарты шардың ішінде ауа жоқ немесе аз, сондықтан сыртқы атмосфералық қысым оларды бір-біріне қатты қысып, жарылып кетуіне жол бермейді. 1654 жылы неміс физигі Отто фон Герике атмосфералық қысымның бар екеніне барлығын сендіргісі келіп, Магдебургте диаметрі бір метрдей жарты шарлармен әйгілі тәжірибе жасады, онда сегіз жұп жылқы оларды бұза алмады. Осы атақты эксперименттің құрметіне мұндай жарты шарлар «Магдебург жарты шарлары» деп аталды.

Торричелли барометрі:

Біз жұқа шыны түтікшені аламыз, бір ұшы жабылған, оны көкшіл сумен толтырамыз (жақсы көріну үшін), содан кейін оны аударып, ашық ұшымен шыны ваннаға түсіреміз. Бұл жағдайда судың бір бөлігі тостағанға түтіктің мойны жабылғанша төгіледі және су одан әрі төгілмейді, өйткені оны атмосфералық қысым ұстайды.

Итальяндық математик және физик Эвангелиста Торричелли алғаш рет 1643 жылы сынаппен ұқсас тәжірибе жасады: түтіктегі сынап бағанының биіктігі шамамен 760 мм болды. Мұндай құрал кейінірек сынап барометрі деп аталды. Француз ғалымы Блез Паскаль 1646 жылы суға ұқсас тәжірибе жасап, атмосфераның қысымын теңестіретін су бағанасы сынап бағанынан әлдеқайда жоғары болып шықты. Ол 10,3 метрге тең болып шықты.

Фотосуретте атмосфералық қысымды пайдаланып қарапайым құсты қалай жасау керектігі көрсетілген. Мұны істеу үшін су толтырылған пластик бөтелкені мойынмен төмен қаратып, тігінен бекітіп, төменнен жалпақ ыдыстарды қою жеткілікті. Құстар су ішкенде, бөтелкедегі су бөтелкенің мойнын жабу үшін жеткілікті түрде төгіледі.

Шприц қалай жұмыс істейді?

Фотосуретте көріп отырғаныңыздай, су поршеньдің артында қозғалады. Атмосфералық қысымда сұйықтықты шприцке итермелейді.

Біз суды саңылаулармен құйып аламыз:

Ағып тұрған саптыаяқпен суды беруге болады ма? Біз иә деп жауап береміз! Мұны істеу үшін кружканың жоғарғы бөлігін бір нәрсемен мықтап жабу жеткілікті және сіз суды тасымалдай аласыз, атмосфералық қысым судың төгілуіне жол бермейді. Тәжірибе үшін осындай құрылғыны фотода көріп тұрғандай бос қаңылтыр банкадан жасадық.

ҚАРАПАЙЫМ ТӘЖІРИБЕ БЕРНУЛЛИ ЗАҢЫНЫҢ ҚАЛАЙ ЖҰМЫС ЕТЕТІНІН ТҮСІНУГЕ КӨМЕК ЕТЕДІ:

1-тәжірибе:

Біз тақталар мен жапырақшаларды ауа ағынымен итереміз!:

Пластиналар мен жапырақшалардың арасына ауаны үрлегенде, олар бір-бірінен ауытқудың орнына, бір-біріне қысылады. Бұл пластиналар мен жапырақшалар арасында ауа жылдамдығы артады, ал олардың арасындағы қысым атмосфералық қысыммен салыстырғанда төмендейді. Бұл қысым айырмашылығы оларды қысады.

2-тәжірибе: қалқымалы доп:

ЕЖеңіл теннис добын ауа ағынына салсаңыз, ол сәл еңкейіп кетсе де, ағында «билейді». Неліктен? Шаш кептіргішпен жасалған ауа ағынының жылдамдығы жоғары, бұл бұл аймақтағы қысымның төмен екенін білдіреді. Бүкіл бөлмедегі ауа жылдамдығы төмен, бұл қысымның жоғары екенін білдіреді.Жоғары қысым аймағы доптың төмен қысым аймағынан құлап кетуіне жол бермейді.

3-тәжірибе: Екі қайықтың соқтығысуы:

Вбір бағытта екі қайықты жіберейік.Олар жақындап соқтығысады.

Бүйірлерінің арасында су арнасы сияқты болып шығады.

Қайықтардың арасындағы тар жерде қысым олардың айналасындағы кеңістікке қарағанда төмен, қоршаған судың жоғары қысымы оларды біріктіріп, итереді.

Тарих анықтамасы:Бернулли заңы 1912 жылы «Гаук» шағын броньды крейсері әлемдегі ең үлкен «Олимпик» кемесінің жанынан өтіп бара жатқанда, кемелер суретте көрсетілгендей позицияға ие болғанын түсінуге мүмкіндік берді. егер қандай да бір көзге көрінбейтін күшке бағынса, «Гаук» кенеттен «Олимпиада» мұрнын бұрып жіберсе, тізгінге бағынбай, тіке оған қарай жылжып, «Олимпиаданың» бүйірінен үлкен тесік жасады. Сол жылы айсбергпен соқтығысудан құтыла алмаған Олимпиктің егізі Титаник суға батып кетті.

Кеменің апатқа ұшырауына не себеп болды деп ойлайсыз? Бұл жағдайда бір бағытта қозғалатын кемелер арасында қарама-қарсы бағытта ағып жатқан суы бар арна пайда болды. Ал су ағынында қысым оның айналасындағыдан, тыныш мұхиттағыдан аз. Үлкен қысым айырмашылығы жеңіл кеменің «қалқымалы қала» Олимпиадасына соқтығысуына себеп болды, сондықтан Титаник айсбергпен соқтығысудан аулақ бола алмады. Бұл мысал Бернулли құбылысының тек атмосферада ғана емес, теңізде де болатынын көрсетеді.

ҚОРЫТЫНДЫ

Біз атмосфера деп аталатын кең мұхиттың түбінде өмір сүреміз. Сөз бұл («атмос» - ауа, «шар» - шар) орыс тіліне енгізілген М.Ю. Ломоносов.

Егер адам ауа қысымын сезінбесе, сыртқы және ішкі қысым теңестірілгендіктен, қысым жақын жерде қысым жоқ немесе өте аз болған жағдайда көрінеді.

Біз атмосфералық қысым туралы көптеген тарихи-теориялық материал жинадық. Атмосфералық қысымның белгілі қасиеттерін растайтын сапалы тәжірибелер жүргізілді.

Дегенмен, біздің жұмысымыздың идеясы атмосфералық қысымды өлшеуді үйрену емес, оның бар екенін көрсету. Өнеркәсіптік негізде сұйықтар мен газдар ішіндегі қысымның таралу заңын көрсету үшін бір ғана Паскаль шары құрылғысы шығарылады. Біз атмосфералық қысымның әрекетіне негізделген және атмосфералық қысымның бар екенін көрсететін көптеген қарапайым құралдарды жасадық. Осы құрылғылардың негізінде атмосфералық қысым түсінігін енгізуге және ойын-сауық эксперименттерінде атмосфералық қысымның әсерін көрсетуге болады.

Құрылғыларды жасау үшін тапшы материалдар қажет емес. Аспаптардың құрылғылары өте қарапайым, өлшемдері мен параметрлері ерекше дәлдікті қажет етпейді, олар физика кабинетінің қолданыстағы аспаптарымен жақсы сәйкес келеді.

Біздің жұмысымыздың нәтижелерін физикадан сыныпта және факультативтік сабақтарда атмосфералық қысымның қасиеттерін көрсету үшін пайдалануға болады.

ӘДЕБИЕТ

1. «Физиканы оқытудағы эксперименттік-эксперименттік және тәжірибелік бағыт» Құраст.: Қ.А.Есмағамбетов; М.Ғ.Мұқашев, Ақтөбе, 2002, 46 бет.

2. Қ.А.Есмағамбетов «Оқытудың үш өлшемдік әдебиет жүйесі: эксперименталды серттеу мен нәтиже». Ақтөбе, 2010.- 62 ставка.

3. П.Л.Головин. Мектептегі физикалық-техникалық үйірме. М.: «Ағарту» 1991 ж

4. С.А. Хорошавин. Физикалық және техникалық модельдеу. М.: Ағарту 1988. -207 б.

5. Орта мектептегі қазіргі физика сабағы. Разумовский В.Г. өңдеген.

Л.С.Хижнякова М.: «Ағарту» 1983 -224 бет.

6. Е.Н. Горячкин. Зертханалық құрал-жабдықтар және қолөнер техникасы.М .: «Ағарту»

1969. -472 б.б.

7. No6 мектепте физика журналы, 1984 ж. С.А.Хорошовин «Демонстрациялық эксперимент оқушылардың білім көзі ретінде» 56 б.

Ол Лейпцигте, Йенада және Лейденде құқық, математика және механика салаларын оқыды. Біраз уақыт Швецияда инженер болып қызмет етті. 1646 жылдан бастап Магдебург бургомистрі болды. 1650 жылы ол вакуумдық сорғыны ойлап тапты және оның өнертабысын вакуумның қасиеттерін және жану процесіндегі ауаның рөлін және адамның тыныс алуын зерттеу үшін қолданды. 1654 жылы ол Магдебург жарты шарларымен әйгілі эксперимент жүргізді, ол ауа қысымының болуын дәлелдеді; ауаның серпімділігі мен салмағын, жануды ұстап тұру, дыбысты өткізу қабілетін белгіледі.

1657 жылы ол су барометрін ойлап тапты, оның көмегімен 1660 жылы келе жатқан дауылдың пайда болуынан 2 сағат бұрын болжам жасады, осылайша тарихқа алғашқы метеорологтардың бірі ретінде енді.

1663 жылы үйкеліс арқылы электр энергиясын өндіретін алғашқы электростатикалық генераторлардың бірі - қолмен үйкеліс күкірт шарын ойлап тапты. 1672 жылы ол зарядталған шардың қараңғыда сықырлап, жарқырайтынын анықтады (ол электролюминесценцияны бірінші болып бақылаған). Сонымен қатар, ол бірполярлы зарядталған заттардың электрлік тебілу қасиетін ашты.

Ғылыми қызмет

Отто фон Герике ғылыми зерттеулерге соншалықты айқын бейімділікке қарамастан, туған қаласы өзіне жүктеген азаматтық міндеттерінен ешқашан бас тартпады және ел үшін ең қиын кезеңде дерлік Магдебург қаласының бургомистрінің құрметті қызметін атқарды. , әртүрлі дипломатиялық миссияларды орындау үшін өзін үнемі жоққа шығаруға мәжбүр болды; Сондай-ақ оның осынау қиын жағдайда 32 жыл болғанын, оған дейін тұтқында, әскери борышын өтеп, бекіністер мен көпір салумен айналысқанын қоссақ, табандылығына таңғалмасқа болмайды. ол өзінің бос күндері мен сағаттарында физикадағы сүйікті кәсіптерін және ғылымды байытқан көптеген өнертабыстар мен жаңа тәжірибелерді және оның егжей-тегжейлі сипаттамасын өзінің әйгілі кітабында қалдырды: «Ottonis de Guericke Experivmenta Nova ( ut vacantus) Магдебургика».

Физик ретінде Герике ең алдымен өз заманында данышпандық белгісі деуге болатын эксперименттің ғылыми мәнін толық түсінген экспериментатор болды. 17 ғасырда ғылымда ұзақ уақыт бойы үстемдік еткен схоластикалық ағымнан бас тарту және адамның санасын байқалатын құбылыстарды тәуелсіз бағалауға дағдыландыру әлі де өте қиын болды. Ғалымдар арасында Герикке сияқты бірнеше адам ғана айта алады:

Вакуумдық тәжірибелер

Сынап барометрінің өнертабысы (1643) және Торрицеллиандық бос кеңістік туралы ештеңе білмеген Герик тәжірибе арқылы бос кеңістік туралы ескі философиялық дауды табанды түрде жоюға тырысты. Сонымен, шамамен 1650, бұл табандылықтың нәтижесі ауа сорғысының өнертабысы болып табылады.

Герике, өздеріңіз білетіндей, әуелі ауаны тікелей сорып алу мүмкін емес деп есептеп, оны толтырған суды алып тастау арқылы герметикалық жабылған бөшкеде бос кеңістік қалыптастырғысы келді. Осы мақсатта ол сорғыны бөшкенің түбіне бекітіп, құрылғының осындай орналасуында ғана оның ауырлық күшіне байланысты сорғы поршеньінен су жүреді деп ойлады. Бұдан Герикке алғашында атмосфералық қысым және жалпы ауаның серпімділігі туралы нақты түсінік болмағанын көреміз. Бұл бірінші әрекет сәтсіз болған кезде, сыртқы ауа бөшкенің жарықтары мен саңылаулары арқылы пайда болған қуысқа ысылдағандықтан, Герик бөшкесін басқа суға толтыруға тырысты, осылайша қуысты ауаның енуінен қорғауды ұсынды. ол сырттан. Бірақ бұл жолы эксперимент сәтсіз болып шықты, өйткені сыртқы бөшкедегі су атмосфералық қысымның әсерінен саңылаулар арқылы ішкі бөлікке ағып, бос орынды толтырды. Сосын, сайып келгенде, Герике сорғыны мыс сфералық ыдыстан ауаны тікелей сорып алу үшін қолдануды ұйғарды, әлі де болса ауа, су сияқты, сорғының поршенін оның ауырлық күшінің арқасында ғана ұстай алады деген жалған болжамды ұстанады, сондықтан, енді сорғы ыдыстың түбіне бұралып, тігінен орналастырылды. Сорғылау нәтижесі күтпеген жерден болды және жиналғандардың барлығын қорқытты: мыс шар сыртқы қысымға төтеп бере алмай, мыжылған және құлап кеткен. Бұл Герикке келесі тәжірибелер үшін күшті және тұрақты танктер дайындауға мәжбүр етті. Сорғының ыңғайсыз орналасуы көп ұзамай Герикке бүкіл құрылғы үшін арнайы штатив орнатуға және поршеньге тұтқаны бекітуге мәжбүр етті; осылайша автор Antlia pneumatica деп атаған алғашқы ауа сорғысы салынды. Әрине, құрылғы әлі де мінсіз болды және пайда болған бос орынды сыртқы ауадан жақсы оқшаулау үшін кем дегенде үш адамнан суға батырылған поршеньді және шүмектерді басқаруды талап етті.

Ол Лейпцигте, Йенада және Лейденде құқық, математика және механика салаларын оқыды. Біраз уақыт Швецияда инженер болып қызмет етті. 1646 жылдан бастап Магдебург бургомистрі болды. 1650 жылы ол вакуумдық сорғыны ойлап тапты және оның өнертабысын вакуумның қасиеттерін және жану процесіндегі ауаның рөлін және адамның тыныс алуын зерттеу үшін қолданды. 1654 жылы ол Магдебург жарты шарларымен әйгілі эксперимент жүргізді, ол ауа қысымының болуын дәлелдеді; ауаның серпімділігі мен салмағын, жануды ұстап тұру, дыбысты өткізу қабілетін белгіледі.

1657 жылы ол су барометрін ойлап тапты, оның көмегімен 1660 жылы келе жатқан дауылдың пайда болуынан 2 сағат бұрын болжам жасады, осылайша тарихқа алғашқы метеорологтардың бірі ретінде енді.

1663 жылы үйкеліс арқылы электр энергиясын өндіретін алғашқы электростатикалық генераторлардың бірі - қолмен үйкеліс күкірт шарын ойлап тапты. 1672 жылы ол зарядталған шардың қараңғыда сықырлап, жарқырайтынын анықтады (ол электролюминесценцияны бірінші болып бақылаған). Сонымен қатар, ол бірполярлы зарядталған заттардың электрлік тебілу қасиетін ашты.

Ғылыми қызмет

Отто фон Герике ғылыми зерттеулерге соншалықты айқын бейімділікке қарамастан, туған қаласы өзіне жүктеген азаматтық міндеттерінен ешқашан бас тартпады және ел үшін ең қиын кезеңде дерлік Магдебург қаласының бургомистрінің құрметті қызметін атқарды. , әртүрлі дипломатиялық миссияларды орындау үшін өзін үнемі жоққа шығаруға мәжбүр болды; Сондай-ақ оның осынау қиын жағдайда 32 жыл болғанын, оған дейін тұтқында, әскери борышын өтеп, бекіністер мен көпір салумен айналысқанын қоссақ, табандылығына таңғалмасқа болмайды. ол өзінің бос күндері мен сағаттарында физикадағы сүйікті кәсіптерін және ғылымды байытқан көптеген өнертабыстар мен жаңа тәжірибелерді және оның егжей-тегжейлі сипаттамасын өзінің әйгілі кітабында қалдырды: «Ottonis de Guericke Experivmenta Nova ( ut vacantus) Магдебургика».

Физик ретінде Герике ең алдымен өз заманында данышпандық белгісі деуге болатын эксперименттің ғылыми мәнін толық түсінген экспериментатор болды. 17 ғасырда ғылымда ұзақ уақыт бойы үстемдік еткен схоластикалық ағымнан бас тарту және адамның санасын байқалатын құбылыстарды тәуелсіз бағалауға дағдыландыру әлі де өте қиын болды. Ғалымдар арасында Герикке сияқты бірнеше адам ғана айта алады:

Вакуумдық тәжірибелер

Сынап барометрінің өнертабысы (1643) және Торрицеллиандық бос кеңістік туралы ештеңе білмеген Герик тәжірибе арқылы бос кеңістік туралы ескі философиялық дауды табанды түрде жоюға тырысты. Сонымен, шамамен 1650, бұл табандылықтың нәтижесі ауа сорғысының өнертабысы болып табылады.

Герике, өздеріңіз білетіндей, әуелі ауаны тікелей сорып алу мүмкін емес деп есептеп, оны толтырған суды алып тастау арқылы герметикалық жабылған бөшкеде бос кеңістік қалыптастырғысы келді. Осы мақсатта ол сорғыны бөшкенің түбіне бекітіп, құрылғының осындай орналасуында ғана оның ауырлық күшіне байланысты сорғы поршеньінен су жүреді деп ойлады. Бұдан Герикке алғашында атмосфералық қысым және жалпы ауаның серпімділігі туралы нақты түсінік болмағанын көреміз. Бұл бірінші әрекет сәтсіз болған кезде, сыртқы ауа бөшкенің жарықтары мен саңылаулары арқылы пайда болған қуысқа ысылдағандықтан, Герик бөшкесін басқа суға толтыруға тырысты, осылайша қуысты ауаның енуінен қорғауды ұсынды. ол сырттан. Бірақ бұл жолы эксперимент сәтсіз болып шықты, өйткені сыртқы бөшкедегі су атмосфералық қысымның әсерінен саңылаулар арқылы ішкі бөлікке ағып, бос орынды толтырды. Сосын, сайып келгенде, Герике сорғыны мыс сфералық ыдыстан ауаны тікелей сорып алу үшін қолдануды ұйғарды, әлі де болса ауа, су сияқты, сорғының поршенін оның ауырлық күшінің арқасында ғана ұстай алады деген жалған болжамды ұстанады, сондықтан, енді сорғы ыдыстың түбіне бұралып, тігінен орналастырылды. Сорғылау нәтижесі күтпеген жерден болды және жиналғандардың барлығын қорқытты: мыс шар сыртқы қысымға төтеп бере алмай, мыжылған және құлап кеткен. Бұл Герикке келесі тәжірибелер үшін күшті және тұрақты танктер дайындауға мәжбүр етті. Сорғының ыңғайсыз орналасуы көп ұзамай Герикке бүкіл құрылғы үшін арнайы штатив орнатуға және поршеньге тұтқаны бекітуге мәжбүр етті; осылайша автор Antlia pneumatica деп атаған алғашқы ауа сорғысы салынды. Әрине, құрылғы әлі де мінсіз болды және пайда болған бос орынды сыртқы ауадан жақсы оқшаулау үшін кем дегенде үш адамнан суға батырылған поршеньді және шүмектерді басқаруды талап етті.

Пневматикалық машинаға айтарлықтай жақсартулар жасаған Роберт Бойл Отто фон Герикті оның нағыз өнертапқышы деп санады. Герике өз зерттеуінің басында өз құрылғысының әрекетін дұрыс түсінбегенімен (бактағы ауаның икемділігімен емес, салмағы бойынша), соған қарамастан ол абсолютті бослыққа қол жеткізу мүмкін еместігін жақсы түсінген сияқты. ауа сорғысы.

Герикені тек ауаның сирек кездесетін сорғысының өнертапқышы деп санау керек: қысымды сорғылар ежелгі уақытта белгілі болды, ал олардың өнертабысы біздің эрамызға дейінгі 2 ғасырда өмір сүрген Ктесибиусқа жатады. e. Александрияда. Герикаға үрлеу мылтықтары да белгілі болды, бірақ ол көптеген эксперименттерге негізделген сорғыны құрастырғаннан кейін ғана ауа икемділігі туралы түсінікке келді. Әлбетте, бүгінгі күні қарапайым болған бұл сұрақ сол кезең үшін ең қиын мәселелердің бірі болып саналуы керек және шамамен 1676 жылы Бойль-Мариот заңының белгіленуі сол кездегі адам санасының ең маңызды жеңістерінің бірі болып табылады.

Герикке өзінің ауа сорғыларымен көпшілікке көрсеткен тәжірибелері оған үлкен атақ әкелді. Осы жаңалықтардың барлығының әділдігін өз көздерімен көру үшін Магдебургке әртүрлі беделді адамдар әдейі келді. Магдебург жарты шарларымен белгілі тәжірибе 1654 жылы Регенсбургте Рейхстаг кезінде көрсетілді. Тәжірибе ауа қысымының болуын дәлелдеді. Оның басқа пневматикалық тәжірибелері әлі де мектептегі физика сабақтарында қайталанып, оқулықтарда сипатталған.

Герикке жүргізген тәжірибелердің бірі келесідей болды: ауа толтырылған шар, ал екіншісінен ауа бұрын сорылған, түтік арқылы байланысады; содан кейін бірінші шардың ауасы бос допқа соншалықты жылдам жылдамдықпен кірді, Герика бұл құбылыстың жердегі дауылдармен ұқсастығын көрсетті.

Ауаның серпімділігін көрсету үшін пневматикалық машинаның қоңырауының астында ісініп, соңында жарылып кететін тығыз байланған бұқа көпіршігімен тәжірибе де ойлап табылды. Бұл икемділік құбылыстарын бір кездері түсінген Герике жылдам қадамдармен әрі қарай жүрді және оның тұжырымдары әрқашан қатаң логикалық жүйелілікпен ерекшеленді. Көп ұзамай ол ауаның салмағы болғандықтан, атмосфераның өзіне қысым жасайтынын және жер бетіндегі ауаның төменгі қабаттары, ең сығылған, ең тығыз болуы керек екенін дәлелдей бастады. Бұл серпімділік айырмашылығын көрсету үшін ол мынадай тамаша тәжірибе жасады: ауа толтырылған шар кранмен бекітіліп, биік мұнараға ауыстырылды; онда кран ашылғанда, ауаның бір бөлігі доптан сыртқа шыққаны байқалды; керісінше, егер доп ауамен толтырылып, биіктікте бекітіліп, содан кейін төмен жылжыса, онда кран ашылған кезде ауа шарға еніп кетті. Герике бұл тәжірибенің сенімділігінің қажетті шарты температураның тұрақтылығы екенін жақсы түсінді және ол ауадағы шардың «мұнараның төменгі жағында да, үстіңгі жағында да бірдей қызуы» туралы қамқорлық жасады. Осындай тәжірибелерге сүйене отырып, ол «белгілі бір ауа көлемінің салмағы өте салыстырмалы нәрсе» деген қорытындыға келді, өйткені бұл салмақ жер бетінен биіктікке байланысты. Осы ойлардың барлығының нәтижесі «манометрдің», яғни «берілген ауа көлемінің тығыздығы немесе салмағының айырмашылығын өлшеуге арналған құрал» құрылысы болды. Енді бұл терминді сынаптың миллиметрімен газдардың серпімділігін (қысымын) өлшеуге арналған құрылғы деп атаймыз. Оны егжей-тегжейлі сипаттаған Роберт Бойл Герикке құрылғыға «статикалық барометр» немесе «бароскоп» атауын берді, оны біздің уақытта да сақтап қалды. Архимед заңына негізделген бұл құрылғы салмағы аз теңгерім арқалығы арқылы теңестірілген үлкен қуыс шардан тұрады. Герикке бароскопында доптың диаметрі шамамен 3 метр болатын. Ол алғаш рет 1661 жылы Герикке Каспар Шотқа () жазған хатында сипатталған.

су барометрі

Бұдан бұрын, шамамен 1657 жылы Герике өзінің керемет су барометрін орнатты. 1654 жылы Регенсбургте болған кезінде ол (монах Магнустан) Торричеллидің тәжірибелері туралы білді. Мүмкін, бұл маңызды жаңалық оны сол сұрақты шешуге итермеледі немесе ол өзінің су барометрін ойлап табуға өз бетінше келді, оның құрылғысы оның алдыңғы пневматикалық тәжірибелерімен тығыз байланысты. Қалай болғанда да, бұл құрылғы 1657 жылы болған, өйткені дәл осы уақыттан бастап оның көрсеткіштері ауа-райының жағдайына байланысты болды. Ол Герикенің үш қабатты үйінің сыртқы қабырғасына бекітілген ұзын (20 мг шынтақ) мыс түтіктен тұрды. Түтіктің төменгі ұшы суы бар ыдысқа батырылды, ал шыны түтікпен толықтырылған жоғарғы ұшы шүмекпен жабдықталған және оны ауа сорғысына қосуға болады. Ауаны сорғызған кезде түтіктегі су 19 шынтақ биіктікке көтерілді; содан кейін шүмек жабылды, ал барометр сорғыдан ажыратылды. Көп ұзамай осы құрылғының көмегімен Герик атмосфералық қысымның үнемі өзгеретінін анықтады, сондықтан ол өзінің барометрін Semper vivum сөздері деп атады. Содан кейін түтіктегі судың биіктігі мен ауа райының арасындағы байланысты байқап, оны Веттерманчен деп атады. Үлкен әсер ету үшін шыны түтіктегі судың бетінде әртүрлі ауа райы жағдайларына сәйкес жазулары бар үстелді нұсқаған қолы созылған адам бейнесіне ұқсайтын қалқыма болды; құрылғының қалған бөлігі ағаш қаптамамен әдейі маскирленген. Герик өз кітабында барометріне Anemoscopium атауын берді. 1660 жылы ол Магдебургтің барлық тұрғындарын қатты ашуланып, оның басталуына 2 сағат қалғанда қатты дауыл болатынын болжады.

Жану және дыбысты өткізудегі ауаның рөлін зерттеу

Зерттеу нысаны ретінде ауаны таңдаған Герике дыбыстың қашықтыққа таралуы және жану сияқты құбылыстарға қатысуының қажеттілігін тәжірибе арқылы дәлелдеуге тырысты. Ол ауа сорғышының қақпағының астындағы қоңыраумен белгілі экспериментті ойлап тапты және жану мәселесі бойынша ол осы құбылыс туралы ең бұлыңғыр идеялары бар заманауи философтардан айтарлықтай озып кетті. Мәселен, мысалы, Рене Декарт 1644 жылы шам герметикалық жабық кеңістікте қалағанша жанып кетуі мүмкін екенін дәлелдеуге тырысты.

Ауа сорылатын резервуарда шырақ жанбайтынына көз жеткізген Герике осы мақсат үшін арнайы жасалған құрылғыны пайдалана отырып, жалынның ауаны жұтатынын, яғни ауаның бір бөлігін (оның пікірінше, шамамен 1) дәлелдеді. /10) жану арқылы жойылады. Еске салайық, бұл дәуірде әлі де химиялық ақпарат болған жоқ, ауаның құрамы туралы ешкімнің де түсініктері болмады; сондықтан Герике жану кезінде ауаның бір бөлігі жұтылатынын түсіндіре алмай, жалынның ауаны бұзатынын ғана айтқаны таңқаларлық емес, өйткені оның шамы жабық кеңістікте салыстырмалы түрде тез сөніп қалды. Қалай болғанда да, ол флогистон гипотезасын жасаған 17 ғасыр химиктеріне қарағанда шындыққа әлдеқайда жақын болды.

Жылудың ауаға әсерін зерттеу

Герике сонымен қатар ауаға жылудың әсерін зерттеді және ол сол кездегі белгілі құралдармен салыстырғанда (олар Италияда калорис мензоры деп аталды) салыстырғанда ол өзінің ауа термометрінің құрылғысында айтарлықтай жақсартулар жасамаса да, біз қауіпсіз бола аламыз. ол алғаш рет метеоролог болғанын айтады. Көбінесе Галилейге, сонымен қатар Дреббельге және дәрігер Санкториусқа жатқызылатын термометрдің өнертабысы туралы даулы және маңызды емес мәселеге тоқталмай, біз оның бастапқы пішінінің өте жетілмегендігін атап өтеміз: біріншіден, құрылғыға тек температура ғана емес, сонымен қатар атмосфералық қысым да әсер етті, екіншіден, жылу әсерлерін салыстыру үшін нақты бірліктің (дәреженің) болмауына байланысты.

Сол кездегі термометр (ауа) суы бар ыдысқа ұшы ашық түтікке батырылған резервуардан тұрды; түтіктегі көтерілген су деңгейі резервуардағы ауа температурасына және сыртқы атмосфералық қысымға байланысты анық өзгерді. Бір қызығы, бұл соңғы әсерді жақсы білуге ​​​​тиіс болған Герике бұған назар аудармады, кем дегенде бұл әсер оның термометрінде жойылмады. Құрылғының өзі тек сыртқы ауа температурасының өзгеруін бақылауға арналған, сондықтан, барометр сияқты, үйдің сыртқы қабырғасына орналастырылған, шамамен жартысы спиртпен толтырылған сифон (металл) түтіктен тұрады; түтіктің бір ұшы ауасы бар үлкен шармен байланысқан, екіншісі ашық және қалтқыдан тұрады, одан жіп блок арқылы өтті; жіптің ұшында ағаш мүсінше ауада еркін тербеліп, қолымен 7 бөлімді таразыға нұсқап тұрды. Perpetuum mobile жазуы, фигуралар мен таразылар жарқыраған шардан басқа құрылғының барлық бөлшектері де тақталармен жабылған. Шкаланың шеткі нүктелері: magnus frigus және magnus calor сөздерімен белгіленді. Ортаңғы сызық ерекше маңызға ие болды, былайша айтқанда, климаттық: ол Магдебургте алғашқы күзгі түнгі аяздар пайда болатын ауа температурасына сәйкес келуі керек.

Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады: термометр шкаласында 0 ° белгісін қоюдың алғашқы әрекеттері эксперименттік физика тарихында әйгілі Флоренция академиясына (Дель Сименто) тиесілі болса да, Герик кем дегенде біреуінің болуы қаншалықты маңызды және қажет екенін түсінді. термометриялық шкаладағы тұрақты нүкте, және біз көріп отырғанымыздай, ол өзінің термометрін реттеу үшін күздің алғашқы аяздарына сәйкес келетін ерікті сызықты таңдап, осы бағытта алға жаңа қадам жасауға тырысты.

Электр тогын зерттеу

Енді физиканың басқа саласына көшейік, онда Герике есімі де лайықты атаққа ие. Біз Гилберттің эксперименттік зерттеулері бойынша сол кезде өмірге шақырған электр энергиясы туралы айтып отырмыз, ол бірнеше фрагменттік фактілер түрінде тек назар аударуға арналған сол ұлы күштің елеусіз және қызық емес ұрығы болып табылады. бүкіл өркениетті әлемнің және жер шарын тоғыстыратын өткізгіштер желісі.

Отто фон Герикке кейде физикалық аспаптардың тапқыр өнертапқышы деп аталады, ол өзінің замандастарының арасында өзінің орасан тәжірибелерімен танымал болуға ұмтылады және ғылымның прогресіне аз көңіл бөледі. Бірақ Фердинанд Розенбергер (1845-1899) өзінің «Физика тарихында» мұндай қорлаудың ешбір негізсіз екенін өте орынды атап өтеді, өйткені Герике жұртшылықты таң қалдыруды ерекше мақсат еткен жоқ. Ол әрқашан таза ғылыми қызығушылықтарды басшылыққа алып, өз тәжірибелерінен фантастикалық идеяларды емес, нақты ғылыми тұжырымдарды шығарды. Оның ең жақсы дәлелі - оның статикалық электр құбылыстары туралы эксперименталды зерттеулері, ол кезде - біз қайталаймыз - өте аз адамдар қызықтырды.

Гилберттің тәжірибелерін қайталап, сынап көргісі келіп, Герик электрлік күйді алуға арналған құрылғыны ойлап тапты, егер оны сөздің шын мағынасында электр машинасы деп атауға болмайтын болса, үйкеліс нәтижесінде пайда болған электр энергиясын жинайтын конденсатор болмағандықтан, соған қарамастан қызмет етті. барлық соңғы кезеңдегі электрлік жаңалықтардың прототипі ретінде. Ең алдымен, бұл Гильбертке белгісіз электрлік серпілістің ашылуын қамтуы керек.

Электрлік күйді дамыту үшін Герике үлкен күкірт шарын дайындады, оны бұрандалы ось арқылы айналдырып, құрғақ қолмен жай ғана ысқылайды. Бұл допты электрлендіріп алған Герике доппен тартылған денелердің қол тигізгеннен кейін кері тебетінін байқады; содан кейін ол ауада еркін қалықтап, шардан тартылып, кейін кері қайтарылған қауырсынды басқа денелер тартатынын да байқады. Герике сонымен қатар электр күйінің жіп (зығыр) бойымен берілетінін дәлелдеді; бірақ сонымен бірге изоляторлар туралы әлі ештеңе білмей, ол жіптің ұзындығын бір шынтақ қана алды және оған тек тік орналасуды бере алды. Ол күкірт шарында қараңғыда электр жарқылын бірінші болып байқады, бірақ ол ұшқын алған жоқ; ол да құлағына жақындатқанда «күкірт шарында» әлсіз сықырлаған дыбысты естіді, бірақ оны немен байланыстырарын білмеді.

Магнитизмді зерттеу

Магнитизм саласында Герике де бірнеше жаңа бақылаулар жасады. Терезе торларындағы тік темір торлардың өздігінен магниттелетінін анықтап, жоғарыдағы солтүстік полюстерді және астындағы оңтүстік полюстерді бейнелейді және темір жолақты меридиан бағытына қойып, оны соғу арқылы аздап магниттеуге болатынын көрсетті. балға.

Астрономия саласындағы нақтылаулар

Ол астрономияны да оқыған. Ол гелиоцентрлік жүйенің жақтаушысы болды. Ол өзінің космологиялық жүйесін дамытты, ол Коперник жүйесінен тұрақты жұлдыздар таралатын шексіз кеңістік бар деген болжаммен ерекшеленді. Ол ғарыш кеңістігі бос, бірақ аспан денелерінің арасында олардың қозғалысын реттейтін ұзақ қашықтықтағы күштер бар деп есептеді.

Филателияда

Германия маркасы 1936 ж

ГДР маркасы 1977 ж

ГДР маркасы 1969 ж

Германия маркасы 2002 ж

Неміс физигі, инженері және философы Отто фон Герике 1602 жылы 20 қарашада Магдебургте дүниеге келген. Қалалық колледжді бітіргеннен кейін Лейпциг, Гельмштадт, Йена және Лейден университеттерінде оқуын жалғастырды.

Біраз уақыт Швецияда инженер болып қызмет етті. Ол әсіресе физика, қолданбалы математика, механика және фортификацияға қызығушылық танытты. Герикенің жастық шағы сұрапыл отыз жылдық соғыстың басында келді. Шығыс Германияның стратегиялық маңызды орталығы ретінде Магдебург бірнеше рет қолдарын ауыстырды және 1631 жылы толығымен дерлік жойылды. Герика қалалық кеңестің мүшесі ретінде осы жылдар ішінде көрнекті инженерлік қана емес, сонымен бірге көрнекті дипломатиялық дағдыларды да көрсетуге мәжбүр болды. 1646 жылы Магдебургті қорғауға және қалпына келтіруге сіңірген еңбегі үшін ол қаланың бургомистрі болып сайланды және бұл қызметті 30 жыл бойы атқарды.

Креслодағы ғалым болудан алыс, Герике өмір бойы жаратылыстану ғылымдарына қызығушылық танытты. Аристотельдің постулатын тексеру үшін – табиғат бос жерлерге шыдамайды – ол ауа сорғысын ойлап тапты, оның көмегімен 1654 жылы Магдебург жарты шарларымен өзінің әйгілі тәжірибесін жүргізді. Тәжірибені орындау үшін диаметрі 14 дюйм (35,6 см) екі мыс жарты шар жасалды, олардың біреуі ауаны соруға арналған түтікпен жабдықталған. Бұл жарты шарлар біріктіріліп, олардың арасына еріген балауызға малынған былғары сақина қойылды. Содан кейін жарты шарлар арасында пайда болған қуыстан сорғыштың көмегімен ауа шығарылды. Жарты шарлардың әрқайсысында екі топ жылқы байланған темір сақиналар болды. 1654 жылы Регенсбургте фон Герике император Фердинанд III-тің қатысуымен Рейхстагқа экспериментті көрсетті. Ауа сферасынан сорып шыққаннан кейін екі жағында 8-ден 16 жылқы жарты шарларды бұза алмады, бірақ жарты шарларға ауа жіберілгенде, олар күш жұмсамай ыдырап кетті. Жылқылардың екі жағынан үлкен ойын-сауық үшін пайдаланылғаны ма, әлде физиктің өзі білмегендіктен бе, белгісіз, өйткені жарты шарға әсер ету күшін жоғалтпай, жылқылардың жартысын тұрақты моншақпен ауыстыруға болатын. 1656 жылы Герике тәжірибені Магдебургте, ал 1663 жылы Берлинде 24 жылқымен қайталады. Кейінгі есептеулер бойынша, күш-жігерді еңсеру үшін екі жаққа 13 күшті жылқыны байлау керек болды.

Гаспард Шоттың «Магдебург жарты шарлары» суреті.

Магдебург жарты шарларымен жасалған тәжірибе атмосфералық қысымның бар екенін дәлелдеді және әлі күнге дейін бүкіл әлемде жалпы физика курстарында оқытылады. Түпнұсқа жарты шарлар мен сорғы Мюнхендегі Deutsches музейінде сақталған. Бұл тақырыпты дамыта отырып, 1660 жылы Герик алғашқы су барометрін жасап, оны метеорологиялық бақылаулар үшін пайдаланды, гигрометрді ойлап тапты, ауа термометрін және манометрді жобалады.

Герикке қызығушылықтарының ауқымы, алайда, физиканың осы саласымен шектелген жоқ. 1660 жылы ол алғашқы электростатикалық машиналардың бірін - темір оське орнатылған орташа өлшемді шар тәрізді күкірт шарын жасады. Шарды айналдырып, алақанымен ысқылау арқылы Герик электр тогын алды. Осы құрылғының көмегімен ол электрлік құбылыстарды зерттеді: ол электростатикалық итеруді, электр жарқылын (қараңғыда жарқыраған электрленген күкірт шары) ашты.

Оның тірі кезіндегі көптеген физикалық эксперименттер ғалымды тану және неміс Галилейдің құрметті лақап атын әкелді. Астрономиямен айналыса отырып, ол кометалар қайтып оралуы мүмкін деген пікір білдірді. Герик сонымен қатар ауаның икемділігі мен салмағын, оның жану мен тыныс алуды қамтамасыз ету және дыбысты өткізу қабілетін анықтады. Ауада су буының болуын дәлелдеді. 1666 жылы ол ғалымдар арасында бірінші болып дворяндық атаққа ие болды және Отто фон Герике деген атпен танымал болды. Ғалым 1686 жылы 11 мамырда Гамбургте қайтыс болды.

Магдебург жарты шарларымен болған тәжірибе замандастарды қатты таң қалдырғаны сонша, герцог Брунсвик-Вольфенбюттель оның бейнесін 1702 жылғы естелік талерлерде аллегория ретінде пайдаланды. 1685 жылдан бастап бірге билеген екі ағайынды герцог ұрысып қалды. Антон Ульрих өзінің әйелі Голштейн-Норбургтік Элизабет Джулиананы Рудольф Август үшін қызғанды, бұл олардың үзілуіне әкелді. 1702 жылы наурызда Антон Ульрих биліктен алынып, Сакс-Готаға қашып кетті. Осыған орай, «Luftpumpenthaler» деп аталатын - ауа сорғышы бар талер шығарылды. Оның бет жағында Магдебург жарты шарларын бекер жыртып жатқан екі жылқы бейнеленген. Бір-бірімен тығыз байланысқан жарты шарлар екі Брунсвик билеушілерінің ажырамас бірлестігінің символы болып табылады. Керісінше, ешқандай күш жұмсамай, екі жарты шарлар құлап кетеді, өйткені әйелдің қолы олардың үстіндегі клапанды ашып, ауа ішке кірді. Оюшы сарайдағы дауды физикалық аспаптардың көмегімен суреттеген. 1704 жылы Рудольф Август қайтыс болғаннан кейін Антон Ульрих билікке оралды.

Брауншвейг-Вольфенбюттель. Рудольф Август және Антон Ульрих, 1685-1704 ж. Luftpumpenthaler, 1702, Гослар. Бауырлас бірліктің құрметіне. 29.36 Бет жағында: RAV аббревиатурасымен Магдебург жарты шарларын бекер жыртып жатқан екі ат, олардың артында пәктік символы бір мүйізді және табанында найзағай жарқылдаған қыран, QVOD VI NON POTVIT жазуы (олар мәжбүрлей алмады). Монетаның сырт жағында (реверсінде) тұғырда екі ашық жарты шар және клапанды ашатын әйел қолы, DISIECTVM EST ARTE MINISTRA (жасанды шашыраңқы) мәтіні бар таспаның үстінде.

Брауншвейг-Вольфенбюттель. Рудольф Август және Антон Ульрих, 1685-1704 ж. Luftpumpenthaler, 1702, Гослар. Бауырлас бірліктің құрметіне. Бет жағында: RAV аббревиатурасымен Магдебург жарты шарларын бекер жыртып жатқан екі ат, олардың артында бір мүйізді және бұлттан соққан найзағайлар, NON VI жазуы (зорлықпен емес). Монетаның сырт жағында (реверсінде) тұғырда екі ашық жарты шар және клапанды ашатын әйел қолы, лентаның үстінде SED ARTE (бірақ өнер) жазуы бар.

Отто фон Герикенің туғанына 375 жыл толуына орай ГДР-де 10 маркалы естелік монета соғылған.

ГДР. 10 марка, 1977. Отто фон Гериктің туғанына 375 жыл. Ag 500; 31 мм; 17. Таралымы: 49 434 дана.

ГДР. 10 марка, 1977. Отто фон Гериктің туғанына 375 жыл. «Тест» деген жазумен. Ag 500; 31 мм; 17. Таралымы: 6000 дана.

Үшінші рейхте Отто фон Гериктің қайтыс болғанына 250 жыл толуына орай мерейтойлық медаль соғылып, пошта маркасы шығарылды.

Қола медаль, 1936. Отто фон Гериктің қайтыс болуына 250 жыл. 97 мм. Оюшы: Рудольф Боссельт (1874-1938). Бет жағында: Герик бюсті; сырт жағында: Магдебургтің елтаңбасы және «Ehrengabe der Stadt Magdeburg» деген жазу (Магдебург қаласының құрметті сыйы).

Үшінші рейх. Пошта маркасы, 1936. Отто фон Гериктің қайтыс болуына 250 жыл.

Отто фон Герикке және оның өнертабысына арналған пошта маркалары ГДР мен ГФР-да да шығарылды.

ГДР. Пошта маркасы, 1969. Магдебург жарты шарларымен тәжірибе.

ГДР. Пошта маркасы, 1977. Отто фон Гериктің туғанына 375 жыл.

Германия. Пошта маркасы, 2002. Отто фон Гериктің туғанына 400 жыл.

Отто фон Герике(неміс Отто фон Герике; 1602, Магдебург — 1686, Гамбург) — неміс физигі, инженері және философы.

Ол Лейпцигте, Йенада және Лейденде құқық, математика және механика салаларын оқыды. Біраз уақыт Швецияда инженер болып қызмет етті. 1646 жылдан бастап Магдебург бургомистрі болды. 1650 жылы ол вакуумдық сорғыны ойлап тапты және оның өнертабысын вакуумның қасиеттерін және жану процесіндегі ауаның рөлін және адамның тыныс алуын зерттеу үшін қолданды. 1654 жылы ол Магдебург жарты шарларымен әйгілі эксперимент жүргізді, ол ауа қысымының болуын дәлелдеді; ауаның серпімділігі мен салмағын, жануды ұстап тұру, дыбысты өткізу қабілетін белгіледі.

1657 жылы ол су барометрін ойлап тапты, оның көмегімен 1660 жылы келе жатқан дауылдың пайда болуынан 2 сағат бұрын болжаған, осылайша тарихқа алғашқы метеорологтардың бірі ретінде енген.

1663 жылы ол үйкеліс арқылы электр энергиясын өндіретін алғашқы электростатикалық генераторлардың бірі - қолмен үйкеліс күкірт шарын ойлап тапты. 1672 жылы ол зарядталған шардың қараңғыда сықырлап, жарқырайтынын анықтады (ол электролюминесценцияны бірінші болып бақылаған). Сонымен қатар, ол бірполярлы зарядталған заттардың электрлік тебілу қасиетін ашты.

өмірбаяны

Отто фон Герике Магдебургтің ауқатты азаматтарының отбасында дүниеге келген. 1617 жылы ол Лейпциг университетінің гуманитарлық өнер факультетіне оқуға түседі, бірақ 1619 жылы отыз жылдық соғыстың басталуына байланысты Гельмстедт университетіне көшуге мәжбүр болып, онда бірнеше апта оқыды. Одан кейін 1621-1623 жылдары Йена университетінде заң ғылымын, ал 1623-1624 жылдары Лейден университетінде нақты ғылымдар мен фортификация өнерін оқыды. Ол Англия мен Францияға тоғыз айлық білім сапарымен оқуын аяқтады. 1625 жылдың қарашасында ол Магдебургке оралды, ал келесі жылы ол Маргарита Алеманға үйленді және қалалық магистраттың алқалық кеңесіне сайланды, ол қартайғанша мүшесі болды. Шенеунік ретінде ол құрылысқа, ал 1629 және 1630-1631 жылдары қаланы қорғауға жауапты болды.

Герикенің өзі Магдебург тұрғындарының швед протестант королі Густав II Адольфқа жанашырлығын бөліспесе де, мамыр айында Иоган Церклас Тилли бастаған католиктік лиганың әскерлері қалаға шабуыл жасап, қиратқанда, ол мүлкінен айырылып, өле жаздады. , Фермерслебен маңында тұтқынға алынды. Ол жерден Анхальт-Коттен князі Людвигтің арашалауының арқасында ол үш жүз талерге өтеледі. Отбасымен Эрфуртке көшкен Герике Густав II Адольфтың қызметінде бекініс инженері болды (ол 1636 жылға дейін қызметте болды).

1632 жылдың ақпанында бүкіл Герике отбасы Магдебургке оралды. Келесі он жыл ішінде фон Герике 1631 жылы өрттен қираған қаланы қалпына келтіру жұмыстарын жүргізді. Ол да өз үйін қалпына келтірді. Швед, ал 1636 жылдан - саксондық билік тұсында Магдебургтің қоғамдық істеріне қатысты. 1641 жылы ол қалалық қазынашы, ал 1646 жылы бургомистр болды. Бұл қызметті ол отыз жыл бойы атқарды. 1642 жылдың қыркүйегінде Герик өте қауіпті және тайғақ дипломатиялық қызметті бастады (1663 жылға дейін жалғасты), Магдебургтегі қатаң саксондық әскери режимді жеңілдету үшін Дрездендегі саксондық сайлаушының сотына барды. Ол, атап айтқанда, Вестфалия бейбітшілігін жасауға, Нюрнбергтегі бейбітшілікті орындау жөніндегі деконгресс жұмысына (1649-1650) және де Регенсбург Рейхстагты (1653-1654) таратуға қатысты. Гериктің ғылыми және дипломатиялық мүдделері осы ыдырауда сәйкес келді. Шақыру бойынша ол өзінің бірнеше тәжірибесін Қасиетті Рим империясының жоғары мәртебелі тұлғаларына көрсетті, олардың бірі архиепископ де Иоганн Филипп фон Шонборн Герике аппаратының бірін сатып алып, оны Вюрцбургтегі иезуиттер алқасына жіберді. Осы мекеменің философия және математика профессоры Каспар Шотт жаңалыққа қызығушылық танытып, 1656 жылдан бастап Отто фон Герикпен үнемі хат алысып тұра бастады. Нәтижесінде ол өзінің ғылыми жұмысын алғаш рет 1657 жылы шыққан Шотттың «Механика гидравлико-пневматикасының» қосымшасында жариялады. 1664 жылы Шотт Вюрцбургте «Техика куриоса» кітабын басып шығарды, онда Герикенің тәжірибелері туралы мәліметтер бар. Бір жыл бұрын Гериктің өзі іргелі еңбегінің «Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio» қолжазбасын баспаға дайындады, бірақ ол 1672 жылы Амстердамда басылып шықты.