Guerike patirtis 1654 m. Paprasti eksperimentai padeda suprasti, kaip veikia Bernulio dėsnis. Oro vaidmens degimui ir garso perdavimui tyrimas

Aktobės srities Alginskio rajono Maržanbulako vidurinė mokykla

Mokslinė studentų draugija „Zhas Kanat“

Smirnovas Sergejus Andrejevičius

Kamzinas Isazhanas Myrzakhanovičius

Tema:

Atmosferos slėgis

Kryptis:

Mokslo ir technologijų pažanga kaip pagrindinė grandis

ekonomikos augimas

Skyrius: technika

Prižiūrėtojas: Esmagambetovas

Karimsakas Arystanuly,

Fizikos mokytojas

Mokslinis patarėjas:

Aktobės regiono docentas

K. Žubanovo vardo valstybinis universitetas

PhD S.K. Tulepbergenovas

Marzhanbulak-2013

I Įvadas

(Apie Žemės oro apvalkalą)

II. Tyrimo dalis

2.1. Evangelista Torricelli (1608–1647)

2.2. Danielis Bernulis (1700–1782)

2.3. Istorinė Otto von Guericke patirtis (1654)

2.4. Paskalio vandens barometras (1646 m.)

2.5. Įdomūs atmosferos slėgio eksperimentai

Paprasti eksperimentai padeda suprasti, kaip veikia Bernulio dėsnis

II. Išvada

IV. Naudotos literatūros sąrašas

Įvadas

(Apie Žemės oro apvalkalą)

Net senovėje žmonės pastebėjo, kad oras spaudžia antžeminius objektus, ypač per audras ir uraganus. Jis naudojo šį spaudimą, priversdamas vėją judinti burlaivius, sukti vėjo malūnų sparnus. Tačiau ilgą laiką nebuvo įmanoma įrodyti, kad oras turi svorį. Tik XVII amžiuje buvo atliktas eksperimentas, kuris įrodė oro svorį. Italijoje 1640 metais Toskanos kunigaikštis nusprendė savo rūmų terasoje įrengti fontaną. Vanduo šiam fontanui turėjo būti siurbiamas iš šalia esančio ežero, tačiau vanduo nepakilo aukščiau nei 10,3 m. Kunigaikštis kreipėsi į Galilėjų, tuomet jau labai seną vyrą, prašydamas paaiškinimo. Didysis mokslininkas buvo sutrikęs ir ne iš karto rado, kaip paaiškinti šį reiškinį. Ir tik Galilėjaus mokinė Evangelista Torricelli 1643 m. parodė, kad oras turi svorį. Kartu su V. Viviani Torricelli atliko pirmąjį atmosferos slėgio matavimo eksperimentą, išrado Torricelli vamzdį (pirmą gyvsidabrio barometrą), stiklinį vamzdelį, kuriame nėra oro. Tokiame vamzdyje gyvsidabris pakyla į maždaug 760 mm aukštį, jis taip pat parodė, kad atmosferos slėgį subalansuoja 32 pėdų, arba 10,3 m, vandens stulpelis.

Atmosferos slėgis – atmosferos slėgis į visus joje esančius objektus ir Žemės paviršių. Atmosferos slėgį sukuria gravitacinis oro traukimas į Žemę.

Tarptautinės geofizikos sąjungos sprendimu (1951 m.) laikoma, kad Žemės atmosfera susideda iš 5 sluoksnių: troposferos, stratosferos, mezosferos, termosferos ir egzosferos. Šie sluoksniai ne visada turi aiškias ribas, jų storis kinta priklausomai nuo geografinės platumos, stebėjimo vietos ir laiko.

Kalbant apie atmosferos reikšmę, reikia pažymėti, kad atmosfera saugo visą gyvybę Žemėje nuo žalingo ultravioletinių spindulių veikimo, nuo greito Žemės įkaitimo Saulės spinduliais ir greito atšalimo. Ji taip pat yra garso siųstuvas. Atmosfera išsisklaido saulės šviesa, taip apšviečia tas vietas, kur nekrenta tiesioginiai saulės spinduliai.

KAS ATSITIKO ŽEMĖJE, jei oro atmosfera staiga išnyktų?

Žemėje nusistovėtų apie -170°C temperatūra, užšaltų visos vandens erdvės, žemė pasidengtų ledo pluta, būtų visiška tyla, nes tuštumose garsas nesklinda; dangus pasidarytų juodas, nes dangaus skliauto spalva priklauso nuo oro; nebūtų prieblandų, aušrų, baltų naktų.Nustotų žvaigždžių mirksėjimas, o pačios žvaigždės būtų matomos ne tik naktį, bet ir dieną (dieną jų nematome dėl saulės spindulių sklaidos). oro dalelėmis).Gyvūnai ir augalai mirtų.

Žemės paviršiuje atmosferos slėgis įvairiose vietose ir laikui bėgant skiriasi. Ypač svarbūs orus lemiantys neperiodiniai atmosferos slėgio pokyčiai, susiję su lėtai judančių aukšto slėgio zonų (anticiklonų) ir gana greitai judančių didžiulių sūkurių (ciklonų), kuriuose vyrauja žemas slėgis, atsiradimu, vystymusi ir sunaikinimu. Atmosferos slėgio svyravimai jūros lygyje buvo 641 - 816 mm Hg diapazone. Art. (tornado viduje slėgis krenta ir gali pasiekti 560 mm Hg vertę).

Normalus atmosferos slėgis yra 760 mm Hg slėgis. jūros lygyje 0°C temperatūroje. (Tarptautinė standartinė atmosfera – ISA) (101 325 Pa). Kiekvieną rytą orų ataskaitos transliuoja atmosferos slėgio duomenis jūros lygyje.
Kodėl atmosferos slėgis sausumoje dažniausiai sumažinamas iki jūros lygio? Faktas yra tas, kad atmosferos slėgis mažėja didėjant aukščiui ir gana žymiai. Taigi 5000 m aukštyje jis jau maždaug du kartus mažesnis. Todėl norint susidaryti vaizdą apie realų atmosferos slėgio erdvinį pasiskirstymą ir palyginti jo dydį įvairiose srityse ir skirtinguose aukščiuose, sudaryti sinoptinius žemėlapius ir pan., slėgis sumažinamas iki vieno lygio, t.y. iki jūros lygio.
Meteorologinės stoties, esančios 187 m virš jūros lygio aukštyje, vietoje išmatuotas atmosferos slėgis vidutiniškai 16-18 mm Hg. Art. žemiau nei prie jūros. Pakilus 10,5 metro, atmosferos slėgis sumažėja 1 mmHg.

Atmosferos slėgis kinta ne tik priklausomai nuo aukščio. Tame pačiame žemės paviršiaus taške atmosferos slėgis arba didėja, arba mažėja. Atmosferos slėgio svyravimų priežastis yra ta, kad oro slėgis priklauso nuo jo temperatūros. Kaitinamas oras plečiasi. Šiltas oras yra lengvesnis už šaltą, todėl 1 m 3 oro tame pačiame aukštyje sveria mažiau nei 1 m 3 šalto oro. Tai reiškia, kad šilto oro slėgis žemės paviršiuje yra mažesnis nei šalto oro.

„Normalus“ atmosferos slėgis yra slėgis, lygus 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio svoriui esant 0,0 ° C temperatūrai, 45 ° platumoje ir jūros lygyje. Pagrindinis slėgio vienetas SI sistemoje yra paskalis [Pa]; 1 Pa = 1 N/m2. SI sistemoje 101325 Pa arba 101,3 kPa arba 0,1 MPa.

EVANGELISTA TORRICHELLI (1608–1647)

Italų matematikas ir fizikas Evangelista Torricelli gimė Faenzoje neturtingoje šeimoje, kurią užaugino dėdė. Jis mokėsi jėzuitų kolegijoje, o vėliau Romoje įgijo matematikos išsilavinimą. 1641 m. Torricelli persikėlė į Arcetri, kur padėjo Galileo apdoroti jo darbus. Nuo 1642 m., po Galilėjaus mirties, jis buvo Toskanos didžiojo kunigaikščio dvaro matematikas ir tuo pat metu matematikos profesorius Florencijos universitete.

Žymiausi Torricelli darbai pneumatikos ir mechanikos srityje. 1643 metais jis išrado prietaisą atmosferos slėgiui matuoti – barometrą.

Atmosferos slėgio buvimas suklaidino žmones 1638 m., Kai Toskanos kunigaikščio idėja papuošti Florencijos sodus fontanais žlugo – vanduo nepakilo aukščiau 10,3 metro. To priežasčių paieška ir eksperimentai su sunkesne medžiaga – gyvsidabriu, kurių ėmėsi Evangelista Torricelli, lėmė tai, kad 1643 metais jis įrodė, kad oras turi svorį. Savo gana paprastu eksperimentu Evangelista Torricelli išmatavo atmosferos slėgį ir padarė pirmąsias išvadas apie skysčio kolonėlės slėgį, kurios yra nustatytos pagrindiniame hidrostatikos įstatyme. 1643 m. atliktame eksperimente buvo naudojamas plonas stiklinis vamzdelis, uždarytas viename gale, kuris buvo užpildytas gyvsidabriu, po to jis buvo apverstas ir atviras galas nuleistas į stiklinę vonią, taip pat užpildytą gyvsidabriu (žr. pav.). . Į lovelį nutekėjo tik dalis gyvsidabrio, o sandariame vamzdžio gale atsirado vadinamasis „plazdėjimas“. Torricelli tuštuma (iš tikrųjų ši „tuštuma“ buvo užpildyta sočiųjų garų gyvsidabrio, tačiau jų slėgis kambario temperatūroje yra daug mažesnis nei atmosferos, todėl šią sritį galima apytiksliai vadinti tuštuma).

Pastebėtas poveikis parodė, kad gyvsidabris nebuvo visiškai išlietas dėl tam tikros jėgos, veikiančios iš apatinio vamzdžio galo. Ši jėga sukūrė atmosferos slėgį, kuris prieštarauja skysčio kolonėlės svoriui.

Šiuo metu atmosferos slėgis, lygus 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio slėgiui esant 0 °C temperatūrai, paprastai vadinamas normaliu atmosferos slėgiu.

Šioje formulėje pakeičiant reikšmes p \u003d 13595,1 kg / m 3 (gyvsidabrio tankis 0 ° C temperatūroje), g \u003d 9,80665 m / s 2 (pagreitis laisvas kritimas) ir h \u003d 760 mm \u003d 0,76 m (gyvsidabrio stulpelio aukštis, atitinkantis normalų atmosferos slėgį), gauname tokią reikšmę: m = 101 325 Pa.

Tai normalus atmosferos slėgis.

Gyvsidabrio stulpelis vamzdyje visada buvo vienodo aukščio, maždaug 760 mm. Taigi slėgio vienetas yra gyvsidabrio milimetras (mm Hg). Pagal aukščiau pateiktą formulę gauname Paskaliais

Torricelli nustatė, kad gyvsidabrio stulpelio aukštis jo eksperimente nepriklausė nei nuo vamzdžio formos, nei nuo jo pasvirimo. Jūros lygyje gyvsidabrio stulpelio aukštis visada buvo apie 760 mm.

Mokslininkas pasiūlė, kad skysčio stulpelio aukštį subalansuoja oro slėgis. Žinant kolonėlės aukštį ir skysčio tankį, galima nustatyti atmosferos slėgį. Torricelli prielaidos teisingumą patvirtino 1648 m. Paskalio eksperimentas ant Puy de Dome kalno. Paskalis įrodė, kad mažesnis oro stulpelis daro mažesnį slėgį. Dėl Žemės traukos ir nepakankamo greičio oro molekulės negali išeiti iš artimos Žemės erdvės. Tačiau jie nenukrenta į Žemės paviršių, o sklando virš jo, nes. yra nuolatiniame šiluminiame judėjime.

Dėl šiluminio judėjimo ir molekulių traukos į Žemę jų pasiskirstymas atmosferoje yra netolygus. Mažame aukštyje, kas 12 m pakilimo, atmosferos slėgis sumažėja 1 mm Hg. Dideliame aukštyje šis modelis pažeidžiamas.

Taip nutinka todėl, kad kylant slėgį oro stulpelio aukštis mažėja. Be to, oras viršutiniuose atmosferos sluoksniuose yra mažiau tankus.

DANIELAS BERNULLIS (1700–1782)

XVIII amžiuje matematikas ir mechanikas, Sankt Peterburgo mokslų akademijos akademikas Daniil Bernoulli atliko eksperimentą su skirtingo storio vamzdžiu, kuriuo tekėjo skystis. Tarkime, kad skystis teka horizontaliu vamzdžiu, kurio skerspjūvis įvairiose vietose yra skirtingas. Mintimis išskirkime keletą vamzdžio atkarpų, jų sritis: S1 S2, S3. S4.

Tam tikrą laikotarpį t per kiekvieną iš šių skyrių turi praeiti tokio pat tūrio skystis. Visas skystis, praeinantis per pirmąją sekciją laiku t, turi praeiti per visus kitus mažesnio skersmens segmentus per tą patį laiką. Jei taip nebūtų, o per atkarpą, kurios plotas S3, per laiką t prabėgo mažiau skysčio nei per sekciją, kurios plotas S1, tai skysčio perteklius turėtų kažkur susikaupti. Bet skystis užpildo vamzdį, ir jam nėra kur kauptis. Atkreipkite dėmesį, kad darome prielaidą, kad skystis yra nesuspaudžiamas ir visur yra vienodas tūris. Kaip skystis, pratekėjęs per pirmąją atkarpą, gali „turėti laiko“ per tą patį laiką pratekėti per daug mažesnę sekciją, kurios plotas S3? Akivaizdu, kad tam, einant per siauras vamzdžio dalis, skysčio greitis turi būti didesnis nei einant per plačias.

Vamzdis - manometras - yra vertikaliai lituojamas skirtingo storio vamzdžio atkarpose. Siaurose vamzdžio vietose skysčio kolonėlės aukštis mažesnis nei plačiose. Tai reiškia, kad siaurose vietose slėgis mažesnis.

Vamzdžiu tekančio skysčio slėgis yra didesnis tose vamzdžio vietose, kur jo judėjimo greitis mažesnis, o atvirkščiai – tose, kur greitis didesnis, slėgis mažesnis. Tai yra Bernulio dėsnis.

Plačioje vamzdžio dalyje greitis mažesnis nei siaurojoje tiek kartų, kiek skerspjūvio plotas 1 didesnis nei 2.

Leiskite skysčiui tekėti be trinties per kintamo skerspjūvio vamzdį:

Kitaip tariant, per visas vamzdžio dalis praeina vienodi tūriai skysčio, kitaip skystis turėtų arba kažkur lūžti, arba susispausti, o tai neįmanoma. Per t per skyrių S1 praėjimo tūris

, o per sekciją S 2 - tūris. Bet kadangi šie kiekiai yra vienodi, tada

Skysčio srautas kintamo skerspjūvio vamzdyje yra atvirkščiai proporcingas skerspjūvio plotui.

Jei skerspjūvio plotas padidėjo 4 kartus, tai greitis sumažėjo tiek pat kartų, ir atvirkščiai, kiek kartų sumažėjo vamzdžio skerspjūvis, tiek pat padidėjo skysčio ar dujų srauto greitis. Kur pastebėtas šis greičio kitimo reiškinys? Pavyzdžiui, ant upės, įtekančios į jūrą, greitis sumažėja, vanduo iš vonios - greitis didėja, stebime audringą vandens tėkmę. Jei greitis mažas, skystis teka tarsi padalintas į sluoksnius („lamina“ - sluoksnis). Srautas vadinamas laminariniu.

Taigi, išsiaiškinome, kad skysčiui tekant iš siauros dalies į plačią arba atvirkščiai, keičiasi greitis, todėl skystis juda su pagreičiu. Kas sukelia pagreitį? (Jėga (antrasis Niutono dėsnis)). Kokia jėga suteikia skysčiui pagreitį? Ši jėga gali būti tik skirtumas tarp skysčio slėgio jėgų plačioje ir siauroje vamzdžio dalyse.

Bernulio lygtis rodo, kad tekančio skysčio ar dujų slėgis yra didesnis ten, kur greitis mažesnis, o slėgis mažesnis ten, kur srauto greitis didesnis. Šią iš pažiūros paradoksalią išvadą patvirtina tiesioginiai eksperimentai.

Pirmą kartą tokią išvadą 1726 m. padarė Sankt Peterburgo mokslų akademijos akademikas Daniil Bernoulli, o dabar įstatymas vadinasi jo vardu.

Jis lieka galioti skysčių judėjimui ir dujoms, kurių neriboja vamzdžio sienelės – laisvu skysčio srautu.

OTO VON GERICKE (1654) ISTORINĖ PATIRTIS

Vokiečių fizikas Otto von Guericke (1602-1686) padarė išvadą apie atmosferos slėgio egzistavimą nepriklausomai nuo Torricelli (kurio eksperimentus jis sužinojo maždaug devynerius metus vėlai). Kažkaip siurbdamas orą iš plonasienio metalinio rutulio, Guericke'as staiga pamatė, kaip šis rutulys buvo suplotas. Galvodamas apie nelaimės priežastį, jis suprato, kad kamuolys susiplojo dėl aplinkinio oro slėgio.

Atradęs atmosferos slėgį, Guericke'as prie savo namo fasado Magdeburge pastatė vandens barometrą, kuriame skysčio paviršiuje plūduriavo žmogaus pavidalo figūrėlė, rodanti ant stiklo padarytas padalijas.

1654 m. Guericke'as, norėdamas visus įtikinti atmosferos slėgio egzistavimu, atliko garsųjį eksperimentą su „Magdeburgo pusrutuliais“. Demonstracijoje dalyvavo imperatorius Ferdinandas III ir Regensburgo Reichstago nariai. Jų akivaizdoje oras buvo išpumpuojamas iš ertmės tarp dviejų metalinių pusrutulių, sukrautų kartu. Tuo pačiu metu atmosferos slėgio jėgos šiuos pusrutulius taip stipriai spaudė vienas prie kito, kad kelios žirgų poros negalėjo jų atskirti. Žemiau yra garsusis G. Šoto piešinys, kuriame pavaizduota 16 žirgų, po 8 kiekvienoje metalinių Magdeburgo pusrutulių pusėje. , tarp kurių yra vakuumas. Pusrutulius vienas prie kito spaudžia ne kas kita, kaip atmosferos slėgis, ir ši jėga yra tokia didelė, kad net toks tinkamas diržas negali atplėšti pusrutulių vienas nuo kito.

PASKALO VANDENS BAROMETRAS (1646 m.)

Torricelli eksperimentai sudomino daugybę mokslininkų – jo amžininkų. Prancūzų mokslininkas Blaise'as Pascalis, sužinojęs apie juos, pakartojo juos įvairiais skysčiais (aliejumi, vynu ir vandeniu).

Paveikslėlyje parodytas 1646 m. ​​Paskalio sukurtas vandens barometras. Atmosferos slėgį subalansuojantis vandens stulpelis pasirodė daug didesnis nei gyvsidabrio stulpelis. Paaiškėjo, kad jis lygus 10,3 metro.

PRAMOGINIAI ATMOSFEROS SLĖGIO EKSPERIMENTAI

Apsvarstykite keletą eksperimentų, susijusių su atmosferos slėgio poveikiu.
Oras turi svorį:

Vakuuminio siurblio pagalba iš stiklinės kolbos išsiurbiame orą ir kolbą subalansuojame ant svirties balanso. Atidarome čiaupą ir leidžiame į kolbą orą ir matome, kad svarstyklių pusiausvyra sutrikusi. Ši patirtis įtikinamai rodo, kad oras turi svorio. Todėl oras daro spaudimą visiems šalia Žemės paviršiaus esantiems objektams. Atmosferos slėgis – tai atmosferos slėgis į visus joje esančius objektus ir Žemės paviršių. Sukuriamas atmosferos slėgis gravitacinis patrauklumas oras žemei ir terminis judėjimas oro molekules.

Kūdikio baliono pripūtimas išpumpuojant orą!?:

Kodėl iš po jo lėkštėje esančio siurblio skambučio išpumpuojant orą, vaiko baliono kamera su gerai surištu procesu pradeda tarsi pūsti?

Atsakymas: kameros viduje slėgis visą laiką išlieka pastovus (atmosferinis), o išorėje mažėja. Dėl slėgio skirtumo balionas „prisipučia“.

Eksperimentuokite su mėgintuvėliu su guminiu kamščiu:

Panašų eksperimentą galima atlikti ir su mėgintuvėliu su guminiu kamščiu. Kai iš po varpelio išpumpuojamas oras, kamštis išskrenda iš butelio?! Kodėl? Atsakymas: Kamštis išskrenda dėl slėgio skirtumo: kolboje slėgis yra atmosferinis, o už jos, po varpeliu, sumažėja.

Kitas eksperimentas su mėgintuvėliais:

Imame du tokius vamzdelius, kad vienas iš jų galėtų laisvai patekti į kitą. Į platųjį įpilkite šiek tiek vandens ir įdėkite trumpą siaurą mėgintuvėlį. Jei dabar apverstume mėgintuvėlius, pamatytume, kad siauras mėgintuvėlis nenukris, o atvirkščiai, vandeniui ištekėdamas kils aukštyn, įtraukiamas į platų mėgintuvėlį.
Kodėl tai vyksta?

Atsakymas: Didelio mėgintuvėlio viduje slėgis mažesnis nei išoriniame, dėl vandens nutekėjimo ten susidarė tuštuma, todėl atmosferos slėgis varo nedidelį mėgintuvėlį į didelio.

Apverstas stiklas:

Įprastą stiklinę iki kraštų pripildykite vandens. Uždengiame popieriumi, sandariai uždengiame ranka, apverčiame popieriumi. Atsargiai nuimkite ranką, laikydami stiklinę už apačios. Vanduo neišsipila. Kodėl tai vyksta?

Atsakymas: Oro slėgis sulaiko vandenį. Oro slėgis į visas puses sklinda vienodai (pagal Paskalio dėsnį), vadinasi, jis taip pat kyla aukštyn. Popierius skirtas tik tam, kad vandens paviršius būtų idealiai lygus.

Patirtis su Magdeburgo pusrutuliais:

Imame du savadarbius geležinius pusrutulius (skersmuo 10 cm), pusrutulių kraštus sutepame skysta variklio alyva, lengvai prispaudžiame vienas prie kito ir vakuuminiu siurbliu išpumpuojame orą. Užsukame čiaupą ir, kaip nuotraukoje, pakabiname ant jų dviejų kilogramų svarelį, pusrutuliai neatsikabina. Pusrutulio viduje oro nėra arba jo yra mažai, todėl išorinis atmosferos slėgis juos stipriai prispaudžia vienas prie kito ir neleidžia sprogti. 1654 m. vokiečių fizikas Otto von Guericke'as, norėdamas visus įtikinti atmosferos slėgio egzistavimu, Magdeburge atliko garsųjį eksperimentą su panašiais pusrutuliais, kurių skersmuo yra apie vieną metrą, kur aštuonios poros arklių negalėjo jų sulaužyti. Šio garsaus eksperimento garbei tokie pusrutuliai buvo pavadinti „Magdeburgo pusrutuliais“.

Torricelli barometras:

Paimame ploną stiklinį vamzdelį, uždarytą vienu galu, užpilame melsvu vandeniu (kad būtų geriau matomas), tada apverčiame ir atvirą galą nuleidžiame į stiklinę vonią. Tokiu atveju dalis vandens ištekės į puodelį, kol užsidarys vamzdelio kaklelis, ir vanduo toliau neišsipils, nes jį sulaiko atmosferos slėgis.

Italų matematikas ir fizikas Evangelista Torricelli 1643 m. pirmą kartą atliko panašų eksperimentą su gyvsidabriu: gyvsidabrio stulpelis vamzdyje buvo maždaug 760 mm aukščio. Vėliau toks instrumentas buvo pavadintas gyvsidabrio barometru. Prancūzų mokslininkas Blaise'as Pascalis 1646 metais atliko panašų eksperimentą su vandeniu, vandens stulpelis, subalansuojantis atmosferos slėgį, pasirodė esąs daug didesnis nei gyvsidabrio stulpelis. Paaiškėjo, kad jis lygus 10,3 metro.

Nuotraukoje parodyta, kaip padaryti paprastą paukščių girdyklą naudojant atmosferos slėgį. Norėdami tai padaryti, pakanka kaklu žemyn kažkaip vertikaliai pritvirtinti plastikinį butelį, užpildytą vandeniu, ir iš apačios padėti plokščius indus. Kai paukščiai geria vandenį, vandens iš buteliuko ištekės tiek, kad užverstų butelio kaklelį.

Kaip veikia švirkštas?

Kaip matote nuotraukoje, vanduo juda už stūmoklio. Priverčia skystį į švirkštą esant atmosferos slėgiui.

Vandenį perpilame skylėtu puodeliu:

Ar galima perpilti vandenį su nesandariu puodeliu? Mes atsakome taip, galite! Norėdami tai padaryti, užtenka kažkuo sandariai uždaryti puodelio viršų ir galite perpilti vandenį, atmosferos slėgis neleis vandeniui išsilieti. Tokį įrenginį eksperimentui, kaip matote nuotraukoje, pagaminome iš tuščios skardinės.

PAPRASTOS PATIRTYS PADĖDA SUPRASTAI, KAIP VEIKIA BERNULLI TEISĖ:

1 patirtis:

Lėkštes ir žiedlapius spaudžiame atstumdami juos oro srove!:

Kai pučiame orą tarp plokštelių ir žiedlapių, užuot išsiskyrę, jie prispaudžiami vienas prie kito. Taip atsitinka todėl, kad tarp plokštelių ir žiedlapių oro greitis didėja, o slėgis tarp jų mažėja, lyginant su atmosferos slėgiu. Šis slėgio skirtumas juos slegia.

2 patirtis: plūduriuojantis kamuolys:

E Jei į oro srovę įdėsite lengvą teniso kamuoliuką, jis „šoks“ čiurkšlėje, net ir šiek tiek pakreiptas. Kodėl? Plaukų džiovintuvo sukuriamos oro srovės greitis yra didelis, o tai reiškia, kad slėgis šioje srityje yra mažas. Oro greitis visoje patalpoje mažas, vadinasi slėgis didelis.Aukšto slėgio sritis neleis kamuoliukui iškristi iš žemo slėgio zonos.

3 eksperimentas: dviejų laivų susidūrimas:

W paleiskime dvi valtis ta pačia kryptimi.Jos pradės artėti ir susidurti.

Tarp šonų pasirodo tarsi vandens kanalas.

Siauroje vietoje tarp valčių slėgis mažesnis nei erdvėje aplink juos, didesnis aplinkinio vandens slėgis jas suartina ir stumia.

Istorijos nuoroda: Būtent Bernulio dėsnis leido suprasti, kodėl 1912 m. mažasis šarvuotas kreiseris Gauk, praplaukęs pro didžiausią pasaulyje laivą „Olympic“, kai laivai užėmė poziciją, kaip parodyta paveikslėlyje, tarsi paklusdami kai kuriems. nematoma jėga Gaukas staiga pasuko nosį į „olimpą“, o nepaklusęs vairui pajudėjo tiesiai jos link ir padarė didelę skylę „olimpinės“ šone. Tais pačiais metais nuskendo olimpinės žaidynės dvynys „Titanikas“, kuris negalėjo išvengti susidūrimo su ledkalniu.

Kaip manote, kas sukėlė laivo katastrofą? Šiuo atveju tarp ta pačia kryptimi judančių laivų buvo suformuotas kanalas su srove išvirkščia pusė vandens. O vandens srovėje slėgis mažesnis nei aplink jį, ramybės vandenyne. Dėl didžiulio slėgio skirtumo lengvesnis laivas atsitrenkė į olimpinį „plaukiojantį miestą“, todėl „Titanikui“ nepavyko išvengti susidūrimo su ledkalniu. Šis pavyzdys rodo, kad Bernulio reiškinys vyksta ne tik atmosferoje, bet ir jūroje.

IŠVADA

Mes gyvename didžiulio oro vandenyno, vadinamo atmosfera, dugne. Žodis yra ("atmos" - oras, "sfera" - kamuolys) į rusų kalbą įvedė M.Yu. Lomonosovas.

Jeigu žmogus nejaučia oro slėgio, nes yra subalansuotas išorinis ir vidinis slėgis, tai slėgis pasireiškia situacija, kai slėgio šalia nėra arba jis yra labai mažas.

Esame surinkę daug istorinės ir teorinės medžiagos apie atmosferos slėgį. Buvo atlikti kokybiniai eksperimentai, kurie patvirtino žinomas atmosferos slėgio savybes.

Tačiau mūsų darbo idėja yra ne išmokti matuoti atmosferos slėgį, o parodyti, kad jis egzistuoja. Pramoniniu pagrindu gaminamas tik vienas „Pascal's Ball“ prietaisas, rodantis slėgio sklidimo skysčiuose ir dujose dėsnį. Mes sukūrėme daug paprastų prietaisų, pagrįstų atmosferos slėgio poveikiu ir rodančių atmosferos slėgio egzistavimą. Remiantis šiais prietaisais, galima pristatyti atmosferos slėgio sąvoką ir parodyti atmosferos slėgio poveikį pramoginiuose eksperimentuose.

Prietaisų gamybai nereikia ribotų medžiagų. Prietaisų prietaisai itin paprasti, matmenys ir parametrai nereikalauja ypatingo tikslumo, puikiai dera su esamais fizikos kabineto instrumentais.

Mūsų darbo rezultatai gali būti naudojami atmosferos slėgio savybėms demonstruoti klasėje ir pasirenkamuose fizikos užsiėmimuose.

LITERATŪRA

1. "Eksperimentinė-eksperimentinė ir praktinė orientacija mokant fiziką" Sudarė: K.A.Esmagambetovas; M.G.Mukaševas, Aktobė, 2002, 46 psl.

2. K.A.Esmagambetovas „Okytudyn үsh olshemdіk adistemelik zhүyesi: eksperimentinis sertteu men nәtizhe“. Aktobe, 2010.- 62 bet.

3. P.L. Golovinas. Mokyklos fizinis ir techninis būrelis. M.: „Švietimas“ 1991 m

4. S.A. Chorošavinas. Fizinis ir techninis modeliavimas. M.: Švietimas 1988. -207 p.

5. Šiuolaikinės fizikos pamoka in vidurinė mokykla. Redagavo V.G. Razumovskis,

L.S. Khizhnyakova M.: "Apšvietimas" 1983 -224 puslapiai.

6. E.N. Gorjačkinas. Laboratorinė įranga ir rankdarbių technika. M .: „Švietimas“

1969. -472 p.

7. Fizikos žurnalas mokykloje Nr.6, 1984 m. SA Chorošovinas „Demonstracinis eksperimentas kaip studentų žinių šaltinis“ 56 p.

Leipcige, Jenoje ir Leidene studijavo teisę, matematiką ir mechaniką. Kurį laiką dirbo inžinieriumi Švedijoje. Nuo 1646 m. ​​buvo Magdeburgo burmistras. 1650 m. jis išrado vakuuminį siurbimą ir savo išradimą pritaikė vakuumo savybėms ir oro vaidmeniui degimo procese bei žmogaus kvėpavimui tirti. 1654 m. jis atliko garsųjį eksperimentą su Magdeburgo pusrutuliais, kurie įrodė oro slėgio buvimą; nustatė oro elastingumą ir svorį, gebėjimą palaikyti degimą, pravesti garsą.

1657 metais išrado vandens barometrą, kurio pagalba 1660 metais numatė artėjančią audrą likus 2 valandoms iki jos atsiradimo, taip įeidamas į istoriją kaip vienas pirmųjų meteorologų.

1663 metais jis išrado vieną pirmųjų elektrostatinių generatorių, gaminančių elektrą trinties būdu – sieros rutulį, trintą rankomis. 1672 m. jis atrado, kad įkrautas rutulys traška ir šviečia tamsoje (jis pirmasis pastebėjo elektroliuminescenciją). Be to, jis atrado vienpoliai įkrautų objektų elektrinio atstūmimo savybę.

Mokslinė veikla

Nepaisant tokio aiškaus polinkio į mokslinius užsiėmimus, Otto von Guericke'as niekada nevengė pilietinių pareigų, kurias jam paskyrė jo gimtasis miestas ir, užėmęs Magdeburgo miesto burmistro garbės pareigas, kone pačiu neramiausiu metu. , buvo priverstas nuolat nebūti atlikti įvairių diplomatinių misijų; jei dar pridursime, kad šiose varginančiose pareigose jis buvo 32 metus, o prieš tai buvo nelaisvėje ir karinėje tarnyboje, užsiėmė įtvirtinimų ir tiltų statyba, tai galima atsistebėti tokiu užsispyrimu. su kuria jis leisdavo laisvas dienas ir valandas savo mėgstamoms fizikos profesijoms ir tiek daug išradimų bei naujų eksperimentų, kuriais praturtino mokslą ir kurių išsamų aprašymą paliko savo garsiojoje knygoje: „Ottonis de Guericke Experivmenta Nova. ut vacantus) Magdeburgica“.

Būdamas fiziku, Guericke'as visų pirma buvo eksperimentatorius, visiškai supratęs mokslinę eksperimento reikšmę, kurią jo laikais buvo galima laikyti genialumo ženklu. XVII amžiuje dar buvo labai sunku išsižadėti taip ilgai moksle vyravusios scholastinės krypties ir įpratinti mintis įsivertinimas pastebėtus reiškinius. Tarp mokslininkų tik nedaugelis galėtų pasakyti, kaip Guericke:

Vakuuminiai eksperimentai

Nieko nežinodamas apie gyvsidabrio barometro išradimą (1643 m.) ir apie vadinamąją Torricellian tuštumą, Guericke atkakliai siekė sugriauti seną filosofinį ginčą apie tuščią erdvę per patirtį. Taigi, apie 1650 m., šio atkaklumo rezultatas yra oro siurblio išradimas.

Guericke'as, kaip žinote, iš pradžių nemanė, kad galima tiesiogiai išsiurbti oro ir norėjo suformuoti tuščią erdvę hermetiškai uždarytoje statinėje, pašalindama ją pripildžiusį vandenį. Tuo tikslu jis prie statinės dugno pritvirtino siurblį, manydamas, kad tik su tokiu įrenginio išdėstymu vanduo dėl savo gravitacijos seks siurblio stūmoklį. Iš to matome, kad iš pradžių Guericke'as dar neturėjo aiškios atmosferos slėgio ir apskritai oro elastingumo sampratos. Kai šis pirmasis bandymas nepavyko, kadangi pro statinės plyšius ir poras į susidariusią tuštumą šnypštė išorinis oras, Guericke'as bandė įdėti savo statinę į kitą, taip pat pripildytą vandens, siūlydamas tokiu būdu apsaugoti tuštumą nuo į ją besiveržiančio oro. tai iš išorės. Tačiau šį kartą eksperimentas buvo nesėkmingas, nes vanduo iš išorinės statinės, veikiamas atmosferos slėgio, per poras nutekėjo į vidinę ir užpildė tuštumą. Tada galiausiai Guericke'as nusprendė pritaikyti siurblį tiesioginiam oro išpumpavimui iš varinio sferinio indo, vis dar laikydamasis klaidingos prielaidos, kad oras, kaip ir vanduo, gali sekti siurblio stūmoklį tik dėl savo gravitacijos, todėl dabar siurblys buvo prisuktas prie indo dugno ir pastatytas vertikaliai. Išsiurbimo rezultatas buvo visiškai netikėtas ir išgąsdino visus susirinkusius: varinis rutulys neatlaikė išorinio spaudimo ir buvo suglamžytas bei suplotas. Tai privertė Guericke paruošti tankus tvirtesnius ir patvaresnius kitiems eksperimentams. teisinga forma. Nepatogi siurblio vieta netrukus privertė Guericke surengti specialų trikojį visam įrenginiui ir pritvirtinti svirtį prie stūmoklio; taip buvo pastatytas pirmasis oro siurblys, autoriaus pavadintas Antlia pneumatica. Žinoma, prietaisas vis dar buvo labai toli nuo tobulo ir prireikė mažiausiai trijų žmonių, kurie valdytų į vandenį panardintą stūmoklį ir čiaupus, kad susidariusią tuštumą geriau izoliuotų nuo išorinio oro.

Leipcige, Jenoje ir Leidene studijavo teisę, matematiką ir mechaniką. Kurį laiką dirbo inžinieriumi Švedijoje. Nuo 1646 m. ​​buvo Magdeburgo burmistras. 1650 m. jis išrado vakuuminį siurbimą ir savo išradimą pritaikė vakuumo savybėms ir oro vaidmeniui degimo procese bei žmogaus kvėpavimui tirti. 1654 m. jis atliko garsųjį eksperimentą su Magdeburgo pusrutuliais, kurie įrodė oro slėgio buvimą; nustatė oro elastingumą ir svorį, gebėjimą palaikyti degimą, pravesti garsą.

1657 metais išrado vandens barometrą, kurio pagalba 1660 metais numatė artėjančią audrą likus 2 valandoms iki jos atsiradimo, taip įeidamas į istoriją kaip vienas pirmųjų meteorologų.

1663 metais jis išrado vieną pirmųjų elektrostatinių generatorių, gaminančių elektrą trinties būdu – sieros rutulį, trintą rankomis. 1672 m. jis atrado, kad įkrautas rutulys traška ir šviečia tamsoje (jis pirmasis pastebėjo elektroliuminescenciją). Be to, jis atrado vienpoliai įkrautų objektų elektrinio atstūmimo savybę.

Mokslinė veikla

Nepaisant tokio aiškaus polinkio į mokslinius užsiėmimus, Otto von Guericke'as niekada nevengė pilietinių pareigų, kurias jam paskyrė jo gimtasis miestas ir, užėmęs Magdeburgo miesto burmistro garbės pareigas, kone pačiu neramiausiu metu. , buvo priverstas nuolat nebūti atlikti įvairių diplomatinių misijų; jei dar pridursime, kad šiose varginančiose pareigose jis buvo 32 metus, o prieš tai buvo nelaisvėje ir karinėje tarnyboje, užsiėmė įtvirtinimų ir tiltų statyba, tai galima atsistebėti tokiu užsispyrimu. su kuria jis leisdavo laisvas dienas ir valandas savo mėgstamoms fizikos profesijoms ir tiek daug išradimų bei naujų eksperimentų, kuriais praturtino mokslą ir kurių išsamų aprašymą paliko savo garsiojoje knygoje: „Ottonis de Guericke Experivmenta Nova. ut vacantus) Magdeburgica“.

Būdamas fiziku, Guericke'as visų pirma buvo eksperimentatorius, visiškai supratęs mokslinę eksperimento reikšmę, kurią jo laikais buvo galima laikyti genialumo ženklu. XVII amžiuje dar buvo labai sunku atsisakyti taip ilgai moksle vyravusios scholastinės krypties ir pratinti protą prie nepriklausomo stebimų reiškinių vertinimo. Tarp mokslininkų tik nedaugelis galėtų pasakyti, kaip Guericke:

Vakuuminiai eksperimentai

Nieko nežinodamas apie gyvsidabrio barometro išradimą (1643 m.) ir apie vadinamąją Torricellian tuštumą, Guericke atkakliai siekė sugriauti seną filosofinį ginčą apie tuščią erdvę per patirtį. Taigi, apie 1650 m., šio atkaklumo rezultatas yra oro siurblio išradimas.

Guericke'as, kaip žinote, iš pradžių nemanė, kad galima tiesiogiai išsiurbti oro ir norėjo suformuoti tuščią erdvę hermetiškai uždarytoje statinėje, pašalindama ją pripildžiusį vandenį. Tuo tikslu jis prie statinės dugno pritvirtino siurblį, manydamas, kad tik su tokiu įrenginio išdėstymu vanduo dėl savo gravitacijos seks siurblio stūmoklį. Iš to matome, kad iš pradžių Guericke'as dar neturėjo aiškios atmosferos slėgio ir apskritai oro elastingumo sampratos. Kai šis pirmasis bandymas nepavyko, kadangi pro statinės plyšius ir poras į susidariusią tuštumą šnypštė išorinis oras, Guericke'as bandė įdėti savo statinę į kitą, taip pat pripildytą vandens, siūlydamas tokiu būdu apsaugoti tuštumą nuo į ją besiveržiančio oro. tai iš išorės. Tačiau šį kartą eksperimentas buvo nesėkmingas, nes vanduo iš išorinės statinės, veikiamas atmosferos slėgio, per poras nutekėjo į vidinę ir užpildė tuštumą. Tada galiausiai Guericke'as nusprendė pritaikyti siurblį tiesioginiam oro išpumpavimui iš varinio sferinio indo, vis dar laikydamasis klaidingos prielaidos, kad oras, kaip ir vanduo, gali sekti siurblio stūmoklį tik dėl savo gravitacijos, todėl dabar siurblys buvo prisuktas prie indo dugno ir pastatytas vertikaliai. Išsiurbimo rezultatas buvo visiškai netikėtas ir išgąsdino visus susirinkusius: varinis rutulys neatlaikė išorinio spaudimo ir buvo suglamžytas bei suplotas. Tai privertė Guericke paruošti stipresnius ir taisyklingesnius tankus kitiems eksperimentams. Nepatogi siurblio vieta netrukus privertė Guericke surengti specialų trikojį visam įrenginiui ir pritvirtinti svirtį prie stūmoklio; taip buvo pastatytas pirmasis oro siurblys, autoriaus pavadintas Antlia pneumatica. Žinoma, prietaisas vis dar buvo labai toli nuo tobulo ir prireikė mažiausiai trijų žmonių, kurie valdytų į vandenį panardintą stūmoklį ir čiaupus, kad susidariusią tuštumą geriau izoliuotų nuo išorinio oro.

Robertas Boyle'as, gerokai patobulinęs pneumatinę mašiną, tikruoju jos išradėju laikė Otto von Guericke'ą. Ir nors Guericke'as savo tyrimo pradžioje klaidingai aiškino savo prietaiso veikimą (pagal svorį, o ne pagal bake esančio oro elastingumą), vis dėlto jis, matyt, gerai suprato, kad neįmanoma pasiekti absoliučios tuštumos. oro siurblys.

Gerikę reikėtų laikyti tik oro retinimo siurblio išradėju: slėginiai siurbliai buvo žinomi senovėje, o jų išradimas priskiriamas Ktesibiui, gyvenusiam II amžiuje prieš Kristų. e. Aleksandrijoje. Pūtimo pistoletai taip pat jau buvo žinomi Gerikai, tačiau prie oro elastingumo sąvokos jis atėjo tik sukonstravęs savo siurblį, remdamasis daugybe eksperimentų. Akivaizdu, kad šis, šiandien toks elementarus, klausimas turi būti laikomas vienu sunkiausių to meto, o Boyle-Mariotte dėsnio įtvirtinimas apie 1676 m. yra vienas svarbiausių to meto žmogaus proto užkariavimų.

Eksperimentai, kuriuos Guericke'as viešai parodė su savo oro siurbliais, atnešė jam didelę šlovę. Į Magdeburgą tyčia atvyko įvairūs garbingi asmenys, norėdami įsitikinti visų šių naujovių teisingumu. Gerai žinoma patirtis su Magdeburgo pusrutuliais buvo parodyta 1654 m. Regensburge per Reichstagą. Patirtis įrodė, kad yra oro slėgio. Kiti jo pneumatiniai eksperimentai vis dar kartojami mokyklos fizikos pamokose ir aprašomi vadovėliuose.

Vienas iš Guericke eksperimentų buvo toks: rutulys pripildytas oro, o kitas, iš kurio anksčiau buvo išpumpuojamas oras, perduodamas vamzdeliu; tada oras iš pirmojo kamuoliuko tokiu greičiu pateko į tuščią kamuolį, kad Gerika parodė šio reiškinio panašumą į žemiškas audras.

Tada taip pat buvo išrastas eksperimentas su tvirtai surišta jaučio pūsle, kuri išsipučia ir galiausiai sprogsta po pneumatinės mašinos varpeliu, siekiant parodyti oro elastingumą. Kadaise supratęs šiuos elastingumo reiškinius, Guericke'as žengė toliau greitais žingsniais, o jo išvados visada išsiskyrė griežtai logiška seka. Netrukus jis pradėjo įrodinėti, kad kadangi oras turi svorį, atmosfera sukuria spaudimą sau, o apatiniai oro sluoksniai žemės paviršiuje, kaip labiausiai suspausti, turėtų būti tankiausi. Norėdamas pademonstruoti šį elastingumo skirtumą, jis sugalvojo tokį nuostabų eksperimentą: oro pripildytas kamuolys buvo užrakintas kranu ir perkeltas į aukštą bokštą; ten, atidarius čiaupą, pastebėta, kad dalis oro iš rutulio išėjo į lauką; priešingai, jei kamuolys buvo pripildytas oro ir užfiksuotas aukštyje, o po to judinamas žemyn, tada atidarius čiaupą oras veržėsi į kamuolį. Guericke'as tai puikiai suprato būtina sąlygaŠio eksperimento įtikinamumas buvo temperatūros pastovumas, ir jis pasirūpino, kad oru nešamas kamuolys būtų „vienodai šildomas ir bokšto apačioje, ir viršuje“. Remdamasis tokiais eksperimentais, jis padarė išvadą, kad „tam tikro oro tūrio svoris yra labai santykinis“, nes šis svoris priklauso nuo aukščio virš žemės paviršiaus. Visų šių svarstymų rezultatas buvo „manometro“, tai yra „prietaiso, skirto tam tikro oro tūrio tankio ar svorio skirtumui matuoti, konstrukcija“. Dabar šį terminą vadiname prietaisu, naudojamu dujų elastingumui (slėgiui) matuoti gyvsidabrio milimetrais. Robertas Boyle'as, kuris jį išsamiai aprašė, suteikė Guericke prietaisui pavadinimą „statinis barometras“ arba „baroskopas“, kurį jis išlaiko ir mūsų laikais. Šis įtaisas, pagrįstas Archimedo įstatymu, susideda iš didelio tuščiavidurio rutulio, subalansuoto mažo svorio balanso sija. Guericke'o baroskope rutulys buvo maždaug 3 metrų skersmens. Pirmą kartą jis buvo aprašytas Guericke laiške Casparui Šotui () 1661 m.

vandens barometras

Anksčiau, apie 1657 m., Guericke'as sukūrė savo grandiozinį vandens barometrą. 1654 m. viešėdamas Regensburge jis sužinojo (iš vienuolio Magnuso) apie Torricelli eksperimentus. Gali būti, kad ši svarbi žinia paskatino jį imtis to paties klausimo, o gal jis savarankiškai išrado savo vandens barometrą, kurio prietaisas buvo glaudžiai susijęs su jo ankstesniais pneumatiniais eksperimentais. Kad ir kaip būtų, šis prietaisas egzistavo jau 1657 m., nes yra požymių, kad nuo to laiko jo rodmenys priklausė nuo oro sąlygų. Jį sudarė ilgas (20 Mg. uolekčių) varinis vamzdis, pritvirtintas prie trijų aukštų Gerikės namo išorinės sienos. Apatinis vamzdžio galas buvo panardintas į indą su vandeniu, o viršutinis, papildytas stikliniu vamzdžiu, buvo su čiaupu ir gali būti prijungtas prie oro siurblio. Išsiurbus orą, vanduo vamzdyje pakilo iki 19 uolekčių aukščio; tada čiaupas buvo uždarytas, o barometras buvo atjungtas nuo siurblio. Netrukus šio prietaiso pagalba Guericke'as nustatė, kad atmosferos slėgis nuolat kinta, todėl savo barometrą pavadino žodžiais Semper vivum. Paskui, pastebėjęs santykį tarp vandens aukščio vamzdyje ir oro būklės, jis pavadino jį Wettermannchen. Siekiant didesnio efekto, vandens paviršiuje stikliniame vamzdyje buvo plūdė, kuri atrodė kaip žmogaus figūra su ištiesta ranka, nukreipta į lentelę su užrašais, atitinkančiais įvairias oro sąlygas; likusi prietaiso dalis buvo sąmoningai užmaskuota mediniu apvalkalu. Savo knygoje Guericke'as savo barometrą pavadino Anemoscopium. 1660 m. jis visus Magdeburgo gyventojus sukėlė didžiulį pasipiktinimą, numatydamas stiprią audrą likus 2 valandoms iki jos pradžios.

Oro vaidmens degimui ir garso perdavimui tyrimas

Savo tyrimo objektu pasirinkęs orą, Guericke'as savo patirtimi bandė įrodyti savo dalyvavimo tokiuose reiškiniuose kaip garso perdavimas per atstumą ir degimas. Jis sugalvojo gerai žinomą eksperimentą su varpeliu po oro siurblio gaubtu, o degimo klausimu gerokai aplenkė savo šiuolaikinius filosofus, kurie apie šį reiškinį turėjo miglotiausių idėjų. Taigi, pavyzdžiui, Rene Descartes 1644 m. bandė įrodyti samprotavimu, kad lempa gali degti hermetiškai uždarytoje erdvėje tiek laiko, kiek norisi.

Įsitikinęs, kad žvakė negali degti rezervuare, iš kurio išpumpuojamas oras, Guericke'as, naudodamas specialiai tam skirtą įrenginį, įrodė, kad liepsna suryja orą, tai yra, tam tikra oro dalis (jo nuomone, apie 1 /10) sunaikinamas degant. Prisiminkime, kad tais laikais dar nebuvo cheminės informacijos ir niekas neturėjo supratimo apie oro sudėtį; todėl nenuostabu, kad Guericke'as negalėjo paaiškinti fakto, kad dalis oro buvo absorbuojama degimo metu ir tik pasakė, kad liepsna gadina orą, nes jo žvakė uždaroje erdvėje užgeso gana greitai. Bet kuriuo atveju jis buvo daug arčiau tiesos nei tie XVII amžiaus chemikai, sukūrę flogistono hipotezę.

Šilumos poveikio orui tyrimas

Guericke'as taip pat tyrė šilumos poveikį orui, ir nors jis nepadarė jokių reikšmingų patobulinimų savo oro termometro prietaise, palyginti su tuo metu žinomais prietaisais (kurie jo laikais Italijoje buvo vadinami caloris mensor), vis dėlto galime saugiai. pasakyti, kad jis pirmą kartą buvo meteorologas. Neliesdami prie kontroversiško ir iš esmės nesvarbios termometro išradimo klausimo, kuris dažniausiai priskiriamas Galileo, bet taip pat Drebbeliui ir gydytojui Santorijui, tik pažymime, kad pirminė jo forma buvo itin netobula: pirma, dėl to, kad termometro rodmenys prietaisui įtakos turėjo ne tik temperatūra, bet ir atmosferos slėgis, antra, trūko konkretaus vieneto (laipsnio) šiluminiams efektams palyginti.

To meto termometras (oras) susidėjo iš talpyklos su vamzdeliu, įmerktu atviru galu į indą su vandeniu; vamzdyje pakelto vandens lygis akivaizdžiai skyrėsi priklausomai nuo oro temperatūros rezervuare ir nuo išorinio atmosferos slėgio. Keista, kad Guericke'as, kuriam ši paskutinė įtaka turėjo būti gerai žinoma, į tai nekreipė dėmesio, bent jau ši įtaka jo termometre nebuvo pašalinta. Pats prietaisas, skirtas išskirtinai lauko oro temperatūros pokyčiams stebėti ir todėl kaip barometras, pastatytas ant išorinės namo sienos, susideda iš Sifono (metalinio) vamzdžio, pripildyto maždaug iki pusės alkoholiu; vienas vamzdžio galas susisiekė su dideliu rutuliu, kuriame buvo oro, kitas buvo atviras ir jame buvo plūdė, iš kurios sriegis ėjo per bloką; siūlų gale ore laisvai siūbavo medinė figūrėlė, ranka rodydama į 7 padalų skalę. Visos įrenginio detalės, išskyrus kamuolį, ant kurio puikavosi užrašas Perpetuum mobile, figūrėlės ir svarstyklės, taip pat buvo uždengtos lentomis. Kraštutiniai skalės taškai buvo pažymėti žodžiais: magnus frigus ir magnus calor. Vidurinė linija buvo ypač svarbi, galima sakyti, klimatinė: ji turėjo atitikti oro temperatūrą, kuriai esant Magdeburge pasirodo pirmosios rudens nakties šalnos.

Iš to galime daryti išvadą, kad nors pirmieji bandymai pažymėti 0 ° termometro skalėje priklausė Florencijos akademijai (Del Cimento), išgarsėjusiai eksperimentinės fizikos istorijoje, Guericke taip pat suprato, kaip svarbu ir būtina turėti bent vieną pastovus termometrinės skalės taškas, ir, kaip matome, jis bandė žengti naują žingsnį šia kryptimi, pasirinkdamas savavališką pirmąsias rudens šalnas atitinkančią liniją termometro stulpelio reguliavimui.

Elektros tyrimas

Dabar pereikime prie kitos fizikos srities, kurioje Guericke vardas taip pat turi pelnytą šlovę. Kalbame apie elektrą, kuri anuomet Gilberto eksperimentiniais tyrimais, galima sakyti, buvo pavadinta gyvybe, kelių fragmentiškų faktų pavidalu vaizdavo tik nereikšmingą ir neįdomų tos grandiozinės jėgos užuomazgą, kuriai buvo lemta patraukti dėmesį. viso civilizuoto pasaulio ir supainioti pasaulį.laidininkų tinklas.

Otto von Guericke'as kartais vadinamas tik šmaikščiu fizinių instrumentų išradėju, siekiančiu išgarsėti tarp amžininkų grandioziniais eksperimentais ir mažai besirūpinančiu mokslo pažanga. Tačiau Ferdinandas Rosenbergeris (1845–1899) savo „Fizikos istorijoje“ visiškai teisingai pažymi, kad toks priekaištas yra be pagrindo, nes Guericke'as visiškai neturėjo išskirtinio tikslo nustebinti visuomenę. Jis visada vadovavosi grynai moksliniais interesais ir iš savo eksperimentų išvedė ne fantastiškas idėjas, o tikras mokslines išvadas. Geriausias to įrodymas – jo eksperimentiniai statinės elektros reiškinių tyrimai, kuriais tuo metu – kartojamės – domėjosi labai mažai žmonių.

Norėdamas pakartoti ir išbandyti Gilberto eksperimentus, Guericke'as išrado prietaisą elektrinei būsenai gauti, kuris, jei jo negalima pavadinti elektrine mašina tikrąja to žodžio prasme, nes jame trūko kondensatoriaus, kuris surinktų trinties sukuriamą elektros energiją, vis dėlto pasitarnavo. kaip visų vėlyvųjų elektros atradimų prototipas. Visų pirma, tai turėtų apimti elektrinio atstūmimo atradimą, kurio Hilbertas nežinojo.

Siekdamas sukurti elektrinę būseną, Guericke paruošė gana didelį sieros rutulį, kuris per srieginę ašį buvo sukamas ir tiesiog įtrinamas sausa ranka. Įelektrinęs šį kamuolį, Guericke'as pastebėjo, kad kamuolio pritraukti kūnai po prisilietimo atstumia; tada jis taip pat pastebėjo, kad laisvai ore plūduriuojančią plunksną, pritrauktą, o vėliau nuo kamuolio atstumtą, traukia kiti kūnai. Guericke taip pat įrodė, kad elektros būsena perduodama siūlu (linu); bet tuo pat metu, dar nieko nežinodamas apie izoliatorius, sriegio ilgį jis paėmė tik vieną uolektį ir galėjo suteikti tik vertikalią išdėstymą. Jis pirmasis pastebėjo elektrinį švytėjimą tamsoje ant savo sieros rutulio, bet negavo kibirkšties; jis taip pat išgirdo silpną traškėjimą „sieros rutulyje“, kai priglaudė prie ausies, bet nežinojo, kam tai priskirti.

Magnetizmo tyrimas

Magnetizmo srityje Guericke taip pat padarė keletą naujų pastebėjimų. Jis nustatė, kad vertikalios geležinės juostos langų juostose buvo įmagnetintos savaime, vaizduojančios aukščiau esančius šiaurės polius ir žemiau esančius pietų polius, ir parodė, kad galima šiek tiek įmagnetinti geležinę juostelę, padėjus ją dienovidinio kryptimi ir pataikant plaktukas.

Patobulinimai astronomijos srityje

Jis taip pat studijavo astronomiją. Jis buvo heliocentrinės sistemos šalininkas. Jis sukūrė savo kosmologinę sistemą, kuri skyrėsi nuo Koperniko sistemos tuo, kad yra begalinė erdvė, kurioje pasiskirsto nejudančios žvaigždės. tikėjo, kad kosminė erdvė tuščia, bet tarp dangaus kūnai ilgo nuotolio jėgos reguliuoja jų judėjimą.

Filatelijoje

Vokietijos antspaudas 1936 m

VDR antspaudas 1977 m

VDR antspaudas 1969 m

Vokietijos antspaudas 2002

Vokiečių fizikas, inžinierius ir filosofas Otto von Guericke gimė Magdeburge 1602 m. lapkričio 20 d. Baigęs miesto koledžą, mokslus tęsė Leipcigo, Helmštato, Jenos ir Leideno universitetuose.

Kurį laiką dirbo inžinieriumi Švedijoje. Ypač domėjosi fizika, taikomąja matematika, mechanika ir fortifikacija. Gerikės jaunystė atėjo žiauraus Trisdešimties metų karo pradžioje. Kaip strategiškai svarbus Rytų Vokietijos centras, Magdeburgas kelis kartus keitė savininkus, o 1631 m. buvo beveik visiškai sunaikintas. Gerikai, kaip miesto tarybos narei, per šiuos metus teko pademonstruoti ne tik išskirtinius inžinerinius, bet ir puikius diplomatinius įgūdžius. Už nuopelnus Magdeburgo gynybai ir atkūrimui 1646 m. ​​buvo išrinktas miesto burmistru ir šias pareigas ėjo 30 metų.

Toli gražu ne fotelių mokslininkas, bet Guericke'as domėjosi visą gyvenimą gamtos mokslai. Norėdamas patikrinti Aristotelio postulatą – gamta netoleruoja tuštumų – jis išrado oro siurblį, kurio pagalba 1654 metais atliko savo garsųjį eksperimentą su Magdeburgo pusrutuliais. Eksperimentui atlikti buvo pagaminti du 14 colių (35,6 cm) skersmens variniai pusrutuliai, iš kurių viename buvo įrengtas vamzdis orui išsiurbti. Šie pusrutuliai buvo sujungti, o tarp jų įdėtas odinis žiedas, suvilgytas lydytu vašku. Tada siurblio pagalba iš tarp pusrutulių susidariusios ertmės buvo išpumpuojamas oras. Kiekviename pusrutulyje buvo geležiniai žiedai, prie kurių buvo pakinktos dvi arklių komandos. 1654 m. Regensburge von Guericke pademonstravo eksperimentą Reichstagui dalyvaujant imperatoriui Ferdinandui III. Išsiurbus iš oro sferos, 16 arklių, po 8 iš abiejų pusių, negalėjo sulaužyti pusrutulių, tačiau patekus į pusrutulius orą, jie be pastangų subyrėjo. Nežinia, ar žirgai buvo naudojami iš abiejų pusių didesnei pramogai, ar dėl paties fiziko nežinojimo, nes buvo galima pusę žirgų pakeisti fiksuotu kalneliu, neprarandant smūgio jėgos pusrutuliams. 1656 metais Guericke pakartojo eksperimentą Magdeburge, o 1663 metais – Berlyne su 24 arkliais. Vėlesniais skaičiavimais, norint įveikti pastangas, kiekvienoje pusėje reikėjo pakinkyti po 13 stiprių traukiamųjų žirgų.

Gaspardo Schotto piešinys „Magdeburgo pusrutuliai“.

Eksperimentas su Magdeburgo pusrutuliais įrodė atmosferos slėgio egzistavimą ir vis dar dėstomas bendrosios fizikos kursuose visame pasaulyje. Originalūs pusrutuliai ir siurblys saugomi Vokietijos muziejuje Miunchene. Plėtodamas šią temą, 1660 m. Guericke pastatė pirmąjį vandens barometrą ir panaudojo jį meteorologiniams stebėjimams, išrado higrometrą, sukonstravo oro termometrą ir manometrą.

Tačiau Guericke interesų sritis neapsiribojo šia fizikos šaka. 1660 metais jis sukūrė vieną pirmųjų elektrostatinių mašinų – rutulio dydžio sieros rutulį. Vidutinis dydis sumontuotas ant geležinės ašies. Sukdamas kamuolį ir trindamas jį delnais, Guericke'as gaudavo elektros. Šio prietaiso pagalba jis tyrinėjo elektros reiškinius: atrado elektrostatinį atstūmimą, elektrinį švytėjimą (tamsoje švytėjo elektrifikuotas sieros rutulys).

Daugybė fizinių eksperimentų per jo gyvenimą atnešė mokslininkui pripažinimą ir pagarbų vokiečio Galilėjaus slapyvardį. Užsiimdamas astronomija, jis išreiškė nuomonę, kad kometos gali sugrįžti. Guericke taip pat nustatė oro elastingumą ir svorį, jo gebėjimą palaikyti degimą ir kvėpavimą bei garso laidumą. Įrodė vandens garų buvimą ore. 1666 m. jam pirmasis iš mokslininkų buvo suteiktas bajoro vardas ir jis tapo žinomas kaip Otto von Guericke. Mokslininkas mirė Hamburge 1686 metų gegužės 11 dieną.

Patirtis su Magdeburgo pusrutuliais amžininkams padarė tokį didelį įspūdį, kad Brunswick-Wolfenbüttel kunigaikščiai panaudojo jo atvaizdą 1702 m. proginiuose taleriuose kaip alegoriją. Kartu valdė nuo 1685 m., abu broliai kunigaikščiai susikivirčijo. Antonas Ulrichas pavydėjo savo žmonai Elisabeth Juliana iš Holšteino-Norburgo Rudolfui Augustui, dėl ko jie išsiskyrė. 1702 m. kovą Antonas Ulrichas buvo pašalintas iš valdžios ir pabėgo į Saksoniją. Ta proga išleistas vadinamasis „Luftpumpenthaler“ – taleris su oro pompa. Jo averse pavaizduoti du arkliai, veltui draskantys Magdeburgo pusrutulius. Susipynę pusrutuliai yra neatskiriamos dviejų Brunsviko valdovų sąjungos simbolis. Reverse be jokių pastangų du pusrutuliai subyra, nes moters ranka ant jų atidarė vožtuvą, į vidų pateko oro. Graviruotojas rūmų kivirčą iliustravo fiziniais instrumentais. Po Rudolfo Augusto mirties 1704 m., Antonas Ulrichas grįžo valdyti.

Braunšveigas-Volfenbiutelis. Rudolfas Augustas ir Antonas Ulrichas, 1685–1704 m. Luftpumpentaleris, 1702 m., Goslaras. Broliškos vienybės garbei. 29.36 Aversas: du Magdeburgo pusrutulius veltui draskantys žirgai su santrumpa RAV, už jų – skaistybės simbolis vienaragis ir erelis su žaibu letenose, užrašas QVOD VI NON POTVIT (ko jie negalėjo priversti). Reversas: ant pjedestalo du atviri pusrutuliai ir moters ranka, atidaranti vožtuvą, virš kaspinėlio su tekstu DISIECTVM EST ARTE MINISTRA (dirbtinai išsklaidyta).

Braunšveigas-Volfenbiutelis. Rudolfas Augustas ir Antonas Ulrichas, 1685–1704 m. Luftpumpentaleris, 1702 m., Goslaras. Broliškos vienybės garbei. Aversas: du arkliai bergždžiai drasko Magdeburgo pusrutulius su santrumpa RAV, už jų vienaragis ir iš debesies plakantys žaibai, užrašas NON VI (ne smurtu). Reversas: ant pjedestalo du atviri pusrutuliai ir moters ranka, atidaranti vožtuvą, virš kaspinėlio su tekstu SED ARTE (bet menas).

375-ųjų Otto von Guericke'o gimimo metinių proga VDR buvo nukaldinta 10 markių proginė moneta.

VDR. 10 pašto ženklų, 1977. 375-osios Otto von Guericke gimimo metinės. Ag 500; 31 mm; 17. Tiražas: 49 434 vnt.

VDR. 10 pašto ženklų, 1977. 375-osios Otto von Guericke gimimo metinės. Su užrašu "Test". Ag 500; 31 mm; 17. Tiražas: 6000 vnt.

250-ąsias Otto von Guericke'o mirties Trečiame Reiche metines buvo nukaldintas atminimo medalis ir išleistas pašto ženklas.

Bronzos medalis, 1936. 250-osios Otto von Guericke mirties metinės. 97 mm. Graviruotojas: Rudolfas Boseltas (1874-1938). Averse: Guerike biustas; reverse: Magdeburgo herbas ir užrašas "Ehrengabe der Stadt Magdeburg" (Magdeburgo miesto garbės dovana).

Trečiasis Reichas. Pašto ženklas, 1936. 250-osios Otto von Guericke mirties metinės.

Otto von Guerickui ir jo išradimui skirti pašto ženklai buvo leidžiami ir VDR bei VFR.

VDR. Pašto ženklas, 1969. Patirtis su Magdeburgo pusrutuliais.

VDR. Pašto ženklas, 1977. 375-asis Otto von Guericke gimtadienis.

Vokietija. Pašto ženklas, 2002. 400-osios Otto von Guericke gimimo metinės.

Otto von Guericke'as(vok. Otto von Guericke; 1602 m. Magdeburgas – 1686 m. Hamburgas) – vokiečių fizikas, inžinierius ir filosofas.

Leipcige, Jenoje ir Leidene studijavo teisę, matematiką ir mechaniką. Kurį laiką dirbo inžinieriumi Švedijoje. Nuo 1646 m. ​​buvo Magdeburgo burmistras. 1650 m. jis išrado vakuuminį siurbimą ir savo išradimą pritaikė vakuumo savybėms ir oro vaidmeniui degimo procese bei žmogaus kvėpavimui tirti. 1654 m. jis atliko garsųjį eksperimentą su Magdeburgo pusrutuliais, kurie įrodė oro slėgio buvimą; nustatė oro elastingumą ir svorį, gebėjimą palaikyti degimą, pravesti garsą.

1657 metais išrado vandens barometrą, kurio pagalba 1660 metais numatė artėjančią audrą likus 2 valandoms iki jos atsiradimo, taip įeidamas į istoriją kaip vienas pirmųjų meteorologų.

1663 metais jis išrado vieną pirmųjų elektrostatinių generatorių, gaminančių elektrą trinties būdu – sieros rutulį, trintą rankomis. 1672 m. jis atrado, kad įkrautas rutulys traška ir šviečia tamsoje (jis pirmasis pastebėjo elektroliuminescenciją). Be to, jis atrado vienpoliai įkrautų objektų elektrinio atstūmimo savybę.

Biografija

Otto von Guericke gimė turtingų Magdeburgo piliečių šeimoje. 1617 m. įstojo į Leipcigo universiteto Laisvųjų menų fakultetą, tačiau 1619 m., prasidėjus Trisdešimties metų karui, buvo priverstas persikelti į Helmstedto universitetą, kur studijavo kelias savaites. Tada 1621–1623 m. studijavo jurisprudenciją Jenos universitete, o 1623–1624 m. – tiksliuosius mokslus ir fortifikacijos meną Leideno universitete. Studijas baigė devynių mėnesių trukmės pažintinė kelionė į Angliją ir Prancūziją. 1625 m. lapkritį grįžo į Magdeburgą, o kitais metais vedė Margaritą Alemann ir buvo išrinktas į kolegialią miesto magistrato tarybą, kurios nariu liko iki senatvės. Kaip pareigūnas buvo atsakingas už statybas, o 1629 ir 1630-1631 metais - ir už miesto gynybą.

Nors pats Guericke'as nedalijo Magdeburgo gyventojų simpatijų Švedijos protestantų karaliui Gustavui II Adolfui, kai gegužę Johanno Tserklaso Tilly vadovaujamos Katalikų lygos kariai įsiveržė ir sunaikino miestą, jis prarado savo turtą ir beveik mirė. , buvo sugautas netoli Fermerslebeno. Iš ten, tarpininkaujant Anhalto-Keteno princui Ludwigui, jis buvo išpirktas už tris šimtus talerių. Su šeima persikėlęs į Erfurtą, Guericke tapo įtvirtinimų inžinieriumi Gustavo II Adolfo tarnyboje (jo pareigas ėjo iki 1636 m.).

1632 m. vasarį visa Guericke šeima grįžo į Magdeburgą. Ateinančius dešimt metų von Guericke'as atliko 1631 m. gaisro sunaikinto miesto atkūrimą. Jis taip pat atstatė savo namą. Valdant Švedijos, o nuo 1636 m. – Saksonijos valdžiai, dalyvavo Magdeburgo viešuosiuose reikaluose. 1641 metais tapo miesto iždininku, o 1646 metais – burmistru. Šias pareigas jis ėjo trisdešimt metų. 1642 m. rugsėjį Guericke pradėjo gana pavojingą ir slidžią diplomatinę veiklą (tęsėsi iki 1663 m.), kreipdamasis į Saksonijos kurfiurstės teismą Drezdene, siekdamas sušvelninti atšiaurų saksų karinį režimą Magdeburge. Visų pirma jis dalyvavo sudarant Vestfalijos taiką, taikos Niurnbergo dekongreso darbe (1649–1650) ir deRegensburgo Reichstago išformavime (1653–1654). Guericke'o moksliniai ir diplomatiniai interesai sutapo. Pakviestas keletą savo eksperimentų jis parodė aukščiausiems Šventosios Romos imperijos aukštiems asmenims, iš kurių vienas, arkivyskupas de Johanas Philippas von Schonborn, nusipirko vieną Guericke'o aparatą ir nusiuntė jį į Viurcburgo jėzuitų kolegiją. Šios institucijos filosofijos ir matematikos profesorius Casparas Schottas susidomėjo naujove ir nuo 1656 metų pradėjo reguliariai susirašinėti su Otto von Guericke. Dėl to jis paskelbė savo pirmąjį mokslinis darbas Schott's Mechanica Hydraulico-pneumatica, išleisto 1657 m., priede. 1664 metais Schottas Viurcburge išleido knygą Techica curiosa, kurioje buvo informacijos apie Guericke'o eksperimentus. Prieš metus pats Guericke'as parengė spaudai savo pagrindinio darbo „Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio“ rankraštį, tačiau jis buvo paskelbtas 1672 m. Amsterdame.