Experiența Guerike în 1654. Experimentele simple ajută la înțelegerea modului în care funcționează legea lui Bernoulli. Studierea rolului aerului în ardere și transmiterea sunetului

Regiunea Aktobe districtul Alginsky școala secundară Marzhanbulak

Societatea Științifică a Studenților „Zhas Kanat”

Smirnov Serghei Andreevici

Kamzin Isazhan Myrzakhanovich

Subiect:

Presiunea atmosferică

Direcţie:

Progresul științific și tehnologic ca veriga cheie

crestere economica

Secțiune: tehnică

supraveghetor: Esmagambetov

Karimsak Arystanuly,

Profesor de fizică

Consilier stiintific:

Profesor asociat la Aktobe Regional

Universitatea de Stat numită după K. Zhubanov

dr. S.K. Tulepbergenov

Marzhanbulak-2013

I. Introducere

(Despre învelișul de aer al Pământului)

II. Partea de cercetare

2.1. Evangelista Torricelli (1608–1647)

2.2. Daniel Bernoulli (1700-1782)

2.3. Experiența istorică a lui Otto von Guericke (1654)

2.4. Barometrul de apă al lui Pascal (1646)

2.5. Experimente distractive asupra presiunii atmosferice

Experimentele simple ajută la înțelegerea modului în care funcționează legea lui Bernoulli

II. Concluzie

IV. Lista literaturii folosite

Introducere

(Despre învelișul de aer al Pământului)

Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au observat că aerul exercită presiune asupra obiectelor de la sol, în special în timpul furtunilor și uraganelor. A folosit această presiune, forțând vântul să miște navele cu pânze, să rotească aripile morilor de vânt. Cu toate acestea, de mult timp nu s-a putut dovedi că aerul are greutate. Abia în secolul al XVII-lea a fost un experiment care a dovedit greutatea aerului. În Italia, în 1640, Ducele de Toscana a decis să amenajeze o fântână pe terasa palatului său. Apa pentru această fântână a trebuit să fie pompată dintr-un lac din apropiere, dar apa nu a depășit 10,3 m. Ducele s-a întors către Galileo, pe atunci deja foarte bătrân, pentru lămuriri. Marele om de știință a fost confuz și nu a găsit imediat cum să explice acest fenomen. Și doar un student al lui Galileo, Evangelista Torricelli în 1643 a arătat că aerul are greutate. Împreună cu V. Viviani, Torricelli a realizat primul experiment de măsurare a presiunii atmosferice, inventând tubul Torricelli (primul barometru cu mercur), un tub de sticlă în care nu există aer. Într-un astfel de tub, mercurul se ridică la o înălțime de aproximativ 760 mm, el a mai arătat că presiunea atmosferei este echilibrată de o coloană de apă de 32 de picioare, sau 10,3 m.

Presiunea atmosferică - presiunea atmosferei asupra tuturor obiectelor din ea și a suprafeței Pământului. Presiunea atmosferică este creată de atracția gravitațională a aerului către Pământ.

Conform deciziei Uniunii Geofizice Internaționale (1951), se consideră că atmosfera Pământului este formată din 5 straturi: troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă și exosferă. Aceste straturi nu au întotdeauna limite clare; grosimea lor variază în funcție de latitudinea geografică, locul de observație și timp.

Vorbind despre importanța atmosferei, trebuie menționat că atmosfera protejează toată viața de pe Pământ de acțiunea distructivă a razelor ultraviolete, de încălzirea rapidă a Pământului de către razele Soarelui și de răcirea rapidă. Ea este și emițător de sunet. Atmosfera împrăștie lumina soarelui, luminând astfel acele locuri în care razele directe ale Soarelui nu cad.

CE S-AR INTÂMPLA PE Pământ dacă atmosfera aerului ar dispărea brusc?

Pe Pământ s-ar stabili o temperatură de aproximativ -170 ° C, toate spațiile de apă ar îngheța, iar pământul ar fi acoperit cu o crustă de gheață.Ar fi liniște deplină, deoarece sunetul nu se propagă în gol; cerul ar deveni negru, deoarece culoarea firmamentului depinde de aer; nu ar fi amurg, zori, nopți albe.Sclipirea stelelor s-ar opri, iar stelele în sine ar fi vizibile nu numai noaptea, ci și ziua (nu le vedem ziua din cauza împrăștierii luminii solare). de particulele de aer).Animale si plante ar muri.

Pe suprafața pământului, presiunea atmosferică variază de la un loc la altul și în timp. Deosebit de importante sunt modificările neperiodice ale presiunii atmosferice, care determină vremea, asociate cu apariția, dezvoltarea și distrugerea zonelor cu mișcare lentă de înaltă presiune (anticicloni) și turbulențe uriașe cu mișcare relativ rapidă (cicloni), în care predomină presiunea scăzută. Au existat fluctuații ale presiunii atmosferice la nivelul mării în intervalul 641 - 816 mm Hg. Artă. (in interiorul tornadei presiunea scade si poate ajunge la o valoare de 560 mm Hg).

Presiunea atmosferică normală este o presiune de 760 mm Hg. la nivelul mării la 0°C. (Atmosferă standard internațională - ISA) (101 325 Pa). În fiecare dimineață, rapoartele meteo difuzează date despre presiunea atmosferică la nivelul mării.
De ce presiunea atmosferică măsurată pe uscat este cel mai adesea redusă la nivelul mării? Cert este că presiunea atmosferică scade odată cu înălțimea și destul de semnificativ. Deci la o altitudine de 5000 m este deja de vreo două ori mai jos. Prin urmare, pentru a ne face o idee despre distribuția spațială reală a presiunii atmosferice și pentru a compara magnitudinea acesteia în diferite locații și la diferite înălțimi, pentru a compila hărți sinoptice etc., presiunea este redusă la un singur nivel, adică. până la nivelul mării.
Presiunea atmosferică măsurată la locul stației meteo situată la o altitudine de 187 m deasupra nivelului mării, în medie 16-18 mm Hg. Artă. mai jos decât jos, lângă mare. Când te ridici cu 10,5 metri, presiunea atmosferică scade cu 1 mmHg.

Presiunea atmosferică nu se schimbă doar cu înălțimea. În același punct de pe suprafața pământului, presiunea atmosferică fie crește, fie scade. Motivul fluctuațiilor presiunii atmosferice este că presiunea aerului depinde de temperatura acestuia. Aerul se extinde atunci când este încălzit. Aerul cald este mai ușor decât aerul rece, așa că 1 m 3 de aer la aceeași înălțime cântărește mai puțin de 1 m 3 de aer rece. Aceasta înseamnă că presiunea aerului cald pe suprafața pământului este mai mică decât cea a aerului rece.

Presiunea atmosferică „normală” este presiunea egală cu greutatea unei coloane de mercur de 760 mm înălțime la o temperatură de 0,0 ° C, la o latitudine de 45 ° și la nivelul mării. Unitatea de bază a presiunii în sistemul SI este pascalul [Pa]; 1 Pa = 1 N/m2. În sistemul SI 101325 Pa sau 101,3 kPa sau 0,1 MPa.

EVANGELISTA TORRICHELLI (1608-1647)

Matematicianul și fizicianul italian Evangelista Torricelli s-a născut la Faenza într-o familie săracă, crescută de unchiul său. A studiat la un colegiu iezuit și apoi a primit o educație matematică la Roma. În 1641, Torricelli s-a mutat la Arcetri, unde l-a ajutat pe Galileo să-și prelucreze lucrările. Din 1642, după moartea lui Galileo, a fost matematicianul de curte al Marelui Duce al Toscana și, în același timp, profesor de matematică la Universitatea din Florența.

Cele mai cunoscute lucrări ale lui Torricelli în domeniul pneumaticei și mecanicii. În 1643 a inventat un dispozitiv pentru măsurarea presiunii atmosferice - barometrul.

Prezența presiunii atmosferice a derutat oamenii în 1638, când ideea ducelui de Toscana de a decora grădinile Florenței cu fântâni a eșuat - apa nu a crescut peste 10,3 metri. Căutarea motivelor pentru aceasta și experimentele cu o substanță mai grea - mercurul, întreprinse de Evangelista Torricelli au dus la faptul că în 1643 a dovedit că aerul are greutate. Cu experimentul său destul de simplu, Evangelista Torricelli a măsurat presiunea atmosferică și a făcut primele concluzii despre presiunea unei coloane de lichid, care sunt fixate în legea de bază a hidrostaticii. În experimentul, desfășurat în 1643, s-a folosit un tub subțire de sticlă sigilat la un capăt, care a fost umplut cu mercur, după care a fost răsturnat și coborât cu capătul deschis într-o baie de sticlă, umplută tot cu mercur (vezi Fig. ). Doar o parte din mercur s-a scurs în jgheab și un așa-numit „flutter” a apărut la capătul etanș al tubului. golul Torricelli (de fapt, acest „gol” a fost umplut cu vapori de mercur saturați, dar presiunea lor la temperatura camerei este mult mai mică decât cea atmosferică, așa că această zonă poate fi numită aproximativ gol).

Efectul observat a indicat că mercurul a fost împiedicat să fie complet turnat printr-o anumită forță care acționează de la capătul inferior al tubului. Această forță a creat presiunea atmosferică, care se opune greutății coloanei de lichid.

În prezent, presiunea atmosferică, egală cu presiunea unei coloane de mercur de 760 mm înălțime la o temperatură de 0 ° C, este denumită în mod obișnuit presiune atmosferică normală.

Înlocuind în această formulă valorile p \u003d 13595,1 kg / m 3 (densitatea mercurului la 0 ° C), g \u003d 9,80665 m / s 2 (accelerație de cădere liberă) și h \u003d \u003d 703 mmd 0,76 m (înălțimea coloanei de mercur corespunzătoare presiunii atmosferice normale), obținem următoarea valoare: P \u003d p gh \u003d 13595,1 kg / m 3 X 9,80665 m / s 2 X 0,76 m \u003d 101 325 Pa.

Aceasta este presiunea atmosferică normală.

Coloana de mercur din tub a avut întotdeauna aceeași înălțime, aproximativ 760 mm. Prin urmare, unitatea de presiune este un milimetru de mercur (mm Hg). Conform formulei de mai sus, obținem asta în Pascals

Torricelli a descoperit că înălțimea coloanei de mercur din experimentul său nu depindea nici de forma tubului, nici de înclinarea acestuia. La nivelul mării, înălțimea coloanei de mercur a fost întotdeauna de aproximativ 760 mm.

Omul de știință a sugerat că înălțimea coloanei de lichid este echilibrată de presiunea aerului. Cunoscând înălțimea coloanei și densitatea lichidului, se poate determina presiunea atmosferei. Corectitudinea presupunerii lui Torricelli a fost confirmată în 1648 de experimentul lui Pascal de pe Muntele Puy de Dome. Pascal a demonstrat că o coloană mai mică de aer exercită o presiune mai mică. Datorită atracției Pământului și vitezei insuficiente, moleculele de aer nu pot părăsi spațiul apropiat Pământului. Cu toate acestea, ele nu cad la suprafața Pământului, ci plutesc deasupra lui, pentru că. sunt în mișcare termică continuă.

Datorită mișcării termice și atracției moleculelor către Pământ, distribuția lor în atmosferă este neuniformă. La altitudini joase, la fiecare 12 m de urcare, presiunea atmosferică este redusă cu 1 mm Hg. La altitudini mari, acest tipar este încălcat.

Acest lucru se întâmplă deoarece înălțimea coloanei de aer care exercită presiune scade pe măsură ce se ridică. În plus, aerul din atmosfera superioară este mai puțin dens.

DANIEL BERNULLI (1700-1782)

În secolul al XVIII-lea, matematicianul și mecanicul, academicianul Academiei de Științe din Sankt Petersburg Daniil Bernoulli a efectuat un experiment cu o țeavă de diferite grosimi, prin care curgea un lichid. Să presupunem că lichidul curge printr-o țeavă orizontală, a cărei secțiune transversală este diferită în locuri diferite. Să evidențiem mental mai multe secțiuni din conductă, zonele lor: S1 S2, S3. S4.

Pentru o anumită perioadă de timp t, un lichid de același volum trebuie să treacă prin fiecare dintre aceste secțiuni. Tot lichidul care trece prin prima secțiune în timpul t trebuie să treacă prin toate celelalte segmente cu diametru mai mic în același timp. Dacă nu ar fi fost cazul și trecea mai puțin lichid prin secțiunea cu aria S3 în timp t decât prin secțiunea cu aria S1, atunci excesul de lichid ar fi trebuit să se acumuleze undeva. Dar lichidul umple țeava și nu există unde să se acumuleze. Rețineți că presupunem că fluidul este incompresibil și are același volum peste tot. Cum poate un lichid care a trecut prin prima secțiune „să aibă timp” să curgă printr-o secțiune mult mai mică cu zonă S3 în același timp? Evident, pentru aceasta, la trecerea prin părțile înguste ale țevii, viteza fluidului trebuie să fie mai mare decât la trecerea prin cele late.

Un tub - un manometru - este lipit vertical în secțiuni ale țevii de diferite grosimi. În locurile înguste ale țevii, înălțimea coloanei de lichid este mai mică decât în ​​cele late. Aceasta înseamnă că există mai puțină presiune în locuri înguste.

Presiunea fluidului care curge în conductă este mai mare în acele părți ale conductei în care viteza de mișcare a acestuia este mai mică și, invers, în acele părți în care viteza este mai mare, presiunea este mai mică. Aceasta este Legea lui Bernoulli.

În partea largă a țevii, viteza este mai mică decât în ​​partea îngustă de atâtea ori cât aria secțiunii transversale 1 este mai mare decât 2.

Lăsați fluidul să curgă fără frecare printr-o țeavă cu secțiune transversală variabilă:

Cu alte cuvinte, aceleași volume de lichid trec prin toate secțiunile țevii, altfel lichidul ar trebui fie să se spargă undeva, fie să se comprima, ceea ce este imposibil. Pe parcursul t prin sectiune S1 trece volum

, iar prin secțiunea S 2 - volum. Dar din moment ce aceste volume sunt egale, atunci

Debitul de fluid într-o conductă cu secțiune transversală variabilă este invers proporțional cu aria secțiunii transversale.

Dacă aria secțiunii transversale a crescut de 4 ori, atunci viteza a scăzut cu aceeași cantitate și invers, de câte ori a scăzut secțiunea conductei, viteza fluxului de lichid sau gaz a crescut cu aceeași cantitate. Unde se observă acest fenomen de schimbare a vitezei? De exemplu, pe un râu care se varsă în mare, există o scădere a vitezei, apă dintr-o baie - viteza crește, observăm un flux turbulent de apă. Dacă viteza este mică, atunci lichidul curge ca și cum ar fi împărțit în straturi („laminia” - strat). Curgerea se numește laminar.

Așadar, am aflat că atunci când un lichid curge dintr-o parte îngustă într-una largă sau invers, viteza se modifică, prin urmare, lichidul se mișcă cu accelerație. Ce cauzează accelerația? (Forța (a doua lege a lui Newton)). Ce forță dă accelerație fluidului? Această forță poate fi doar diferența dintre forțele de presiune ale lichidului în părțile late și înguste ale țevii.

Ecuația lui Bernoulli arată că presiunea unui lichid sau gaz care curge este mai mare acolo unde viteza este mai mică, iar presiunea este mai mică acolo unde viteza curgerii este mai mare. Această concluzie aparent paradoxală este confirmată de experimente directe.

Această concluzie a fost făcută pentru prima dată de academicianul Academiei de Științe din Sankt Petersburg Daniil Bernoulli în 1726, iar legea îi poartă acum numele.

Rămâne valabil pentru mișcarea lichidelor și pentru gaze nelimitate de pereții conductei - în curgerea liberă a lichidului.

EXPERIENȚA ISTORICĂ LUI OTTO VON GERICKE (1654)

Fizicianul german Otto von Guericke (1602-1686) a ajuns la concluzia despre existența presiunii atmosferice independent de Torricelli (ale cărui experimente le-a aflat cu aproximativ nouă ani întârziere). În timp ce pompa cumva aer dintr-o minge de metal cu pereți subțiri, Guericke a văzut brusc cum această minge a fost turtită. Reflectând asupra cauzei accidentului, și-a dat seama că turtirea mingii se datorează presiunii aerului din jur.

După ce a descoperit presiunea atmosferică, Guericke a construit un barometru de apă lângă fațada casei sale din orașul Magdeburg, în care pe suprafața lichidului plutea o figurină în formă de bărbat, indicând diviziunile făcute pe sticlă.

În 1654, Guericke, dorind să convingă pe toată lumea de existența presiunii atmosferice, a făcut celebrul experiment cu „emisferele Magdeburg”. La demonstrație au participat împăratul Ferdinand al III-lea și membri ai Reichstag-ului Regensburg. În prezența lor, aerul a fost pompat din cavitatea dintre două emisfere metalice stivuite împreună. În același timp, forțele presiunii atmosferice au apăsat aceste emisfere atât de puternic una împotriva celeilalte, încât mai multe perechi de cai nu le-au putut separa. Mai jos este faimosul desen al lui G. Schott, care înfățișează 16 cai, câte 8 pe fiecare parte a emisferelor metalice din Magdeburg. , între care un vid. Emisferele sunt apăsate una împotriva celeilalte de nimic mai mult decât presiunea atmosferică, iar această forță este atât de mare încât nici un ham atât de decent nu poate rupe emisferele una de cealaltă.

BAROMETRUL DE APĂ LUI PASCAL (1646)

Experimentele lui Torricelli au interesat mulți oameni de știință - contemporanii săi. Când omul de știință francez Blaise Pascal a aflat despre ele, le-a repetat cu diferite lichide (ulei, vin și apă).

Figura prezintă un barometru de apă creat de Pascal în 1646. Coloana de apă, care echilibrează presiunea atmosferei, s-a dovedit a fi mult mai mare decât coloana de mercur. S-a dovedit a fi egal cu 10,3 metri.

EXPERIMENTE DIVERTENTE ASUPRA PRESIUNII ATMOSFERICE

Luați în considerare o serie de experimente legate de acțiunea presiunii atmosferice.
Aerul are greutate:

Cu ajutorul unei pompe de vid, pompăm aer dintr-un balon de sticlă și echilibrăm balonul pe o balanță cu pârghie. Deschidem robinetul și lăsăm aer în balon și vedem că echilibrul cântarilor a fost deranjat. Această experiență arată în mod convingător că aerul are greutate. Prin urmare, aerul exercită presiune asupra tuturor obiectelor din apropierea suprafeței Pământului. Presiunea atmosferică este presiunea atmosferei asupra tuturor obiectelor din ea și pe suprafața Pământului. Se creează presiunea atmosferică atracție gravitațională aer spre pământ și mișcarea termică molecule de aer.

Umflând un balon pentru bebeluși pompând aer!?:

De ce, atunci când aerul este pompat de sub clopotul pompei situat pe placa sa, camera balonului unui copil cu un proces bine înnodat începe să se umfle, așa cum ar fi?

Răspuns: În interiorul camerei, presiunea rămâne constantă (atmosferică) tot timpul, în timp ce în exterior scade. Din cauza diferenței de presiune, balonul se „umflă”.

Experimentați cu o eprubetă cu un dop de cauciuc închis:

Un experiment similar poate fi efectuat cu o eprubetă cu dop de cauciuc cu dop. Când aerul este pompat de sub clopot, pluta zboară din sticlă?! De ce? Răspuns: Pluta zboară din cauza diferenței de presiune: presiunea din balon este atmosferică, iar în exterior, sub clopot, se reduce.

Un alt experiment cu eprubete:

Luăm două astfel de tuburi, astfel încât unul dintre ele să poată intra liber în celălalt. Turnați puțină apă în cel lat și apoi introduceți o eprubetă scurtă îngustă în el. Dacă întoarcem acum eprubetele, vom vedea că eprubeta îngustă nu va cădea, ci, dimpotrivă, pe măsură ce apa curge afară, aceasta se va ridica, fiind atrasă în eprubeta lată.
De ce se întâmplă asta?

Răspuns: Presiunea din interiorul unei eprubete mare este mai mică decât cea exterioară, din cauza scurgerii de apă, acolo s-a format un gol, astfel încât presiunea atmosferică antrenează o eprubetă mică în interiorul uneia mari.

Sticla inversata:

Umpleți un pahar obișnuit cu apă până la refuz. O acoperim cu o bucată de hârtie, acoperind-o strâns cu mâna, o întoarcem cu hârtie în sus. Scoateți cu grijă mâna, ținând paharul de fund. Apa nu se revarsă. De ce se întâmplă asta?

Răspuns: Presiunea aerului ține apa. Presiunea aerului se răspândește în mod egal în toate direcțiile (conform legii lui Pascal), ceea ce înseamnă că crește și ea. Hârtia servește doar pentru a menține suprafața apei perfect plată.

Experiență cu emisferele Magdeburg:

Luăm două emisfere de fier de casă (diametrul 10 cm) Ungeți marginile emisferelor cu ulei lichid de mașină, apăsați-le ușor una pe cealaltă și pompați aer folosind o pompă de vid. Să închidem robinetul și, așa cum se arată în fotografie, să atârnăm o greutate de două kilograme pe ele, emisferele nu se desprind. Nu există aer în interiorul emisferei sau nu este suficient, prin urmare, presiunea atmosferică externă le presează strâns unul împotriva celuilalt și nu le permite să spargă. În 1654, fizicianul german Otto von Guericke, dorind să convingă pe toată lumea de existența presiunii atmosferice, a făcut un experiment celebru la Magdeburg cu emisfere similare de aproximativ un metru în diametru, unde opt perechi de cai nu le-au putut rupe. În onoarea acestui experiment faimos, astfel de emisfere au fost numite „emisfere Magdeburg”.

barometru Torricelli:

Luăm un tub subțire de sticlă, închis la un capăt, îl umplem cu apă albăstruie (pentru o mai bună vizibilitate) apoi îl întoarcem și îl coborâm cu capătul deschis într-o baie de sticlă. În acest caz, o parte din apă se va revărsa pe ceașcă până când gâtul tubului se închide și apa nu se revarsă mai departe, deoarece este reținută de presiunea atmosferică.

Matematicianul și fizicianul italian Evangelista Torricelli a pus pentru prima dată în 1643 un experiment similar cu mercur: o coloană de mercur într-un tub avea o înălțime de aproximativ 760 mm. Un astfel de instrument a fost numit mai târziu barometru cu mercur. Omul de știință francez Blaise Pascal în 1646 a făcut un experiment similar cu apa, coloana de apă, care echilibrează presiunea atmosferei, s-a dovedit a fi mult mai mare decât coloana de mercur. S-a dovedit a fi egal cu 10,3 metri.

Fotografia arată cum să faci un simplu adăpator de păsări folosind presiunea atmosferică. Pentru a face acest lucru, este suficient să fixați cumva vertical o sticlă de plastic umplută cu apă cu gâtul în jos și să așezați vase plate de jos. Când păsările beau apă, apa din sticlă se va turna suficient pentru a închide gâtul sticlei.

Cum funcționează o seringă?

După cum puteți vedea în fotografie, apa se mișcă în spatele pistonului. Forțează lichidul în seringă la presiunea atmosferică.

Transferăm apă cu o cană găurită:

Este posibil să transferați apă cu o cană care curge? Răspundem că da, poți! Pentru a face acest lucru, este suficient să închideți strâns partea de sus a cănii cu ceva și puteți transfera apă, presiunea atmosferică va împiedica curgerea apei. Am realizat un astfel de dispozitiv pentru experiment, după cum puteți vedea în fotografie, dintr-o cutie goală.

EXPERIENȚELE SIMPLE VA AJUTĂ SĂ ÎNȚELEGEȚI CUM FUNcționează LEGEA LUI BERNULLI:

Experiența 1:

Presăm farfuriile și petalele împingându-le cu un jet de aer!:

Când suflam aer între plăci și petale, în loc să diverge, acestea sunt apăsate una pe cealaltă. Acest lucru se întâmplă deoarece între plăci și petale viteza aerului crește, iar presiunea dintre ele scade față de presiunea atmosferică. Această diferență de presiune îi apasă.

Experiența 2: O minge plutitoare:

E Dacă puneți o minge de tenis ușoară într-un jet de aer, aceasta va „dansa” în jet, chiar dacă este ușor înclinată. De ce? Viteza jetului de aer creat de uscatorul de par este mare, ceea ce inseamna ca presiunea in aceasta zona este scazuta. Viteza aerului în toată camera este scăzută, ceea ce înseamnă că presiunea este mare. Zona de înaltă presiune va împiedica mingea să cadă din zona de joasă presiune.

Experimentul 3: Ciocnirea a două bărci:

W hai sa lansam doua barci in aceeasi directie.Vor incepe sa se apropie si sa se ciocneasca.

Între laturi iese, parcă, un canal de apă.

Într-un loc îngust între bărci, presiunea este mai mică decât în ​​spațiul din jurul lor, presiunea mai mare a apei din jur le unește și le împinge.

Referință istorică: Legea lui Bernoulli a făcut posibil să se înțeleagă de ce, în 1912, micul crucișător blindat „Gauk”, trecând pe lângă cea mai mare navă din lume, „Olympic”, atunci când navele au luat o poziție, așa cum se arată în figură, ca dacă se supune unei forțe invizibile, „Gauk” și-a întors brusc nasul către „Olimpic”, și neascultând cârmă, s-a deplasat drept spre ea și a făcut o gaură mare în lateralul „Olimpicului”. În același an, geamănul olimpicului, Titanic, s-a scufundat, care nu a putut evita o coliziune cu un aisberg.

Ce crezi că a cauzat naufragiul? În acest caz, între navele care se deplasează în aceeași direcție s-a format un canal cu apă care curge în sens opus. Și într-un curent de apă, presiunea este mai mică decât în ​​jurul lui, într-un ocean de odihnă. Diferența uriașă de presiune a făcut ca nava mai ușoară să se prăbușească în „orașul plutitor” Olimpic, astfel încât Titanic-ul nu a putut evita ciocnirea cu aisbergul. Acest exemplu arată că fenomenul Bernoulli are loc nu numai în atmosferă, ci și în mare.

CONCLUZIE

Trăim în fundul unui vast ocean de aer numit atmosferă. Cuvântul este ("atmos" - aer, "sferă" - o minge) introdus în limba rusă M.Yu. Lomonosov.

Dacă o persoană nu simte presiunea aerului, deoarece presiunile externe și interne sunt echilibrate, atunci presiunea se manifestă într-o situație în care nu există presiune în apropiere sau este foarte mică.

Am adunat o mulțime de material istoric și teoretic despre presiunea atmosferică. Au fost efectuate experimente calitative, care au confirmat proprietățile cunoscute ale presiunii atmosferice.

Cu toate acestea, ideea muncii noastre nu este să învățăm cum să măsuram presiunea atmosferică, ci să arătăm că aceasta există. Pe o bază industrială, este produs un singur dispozitiv Pascal's Ball pentru a demonstra legea propagării presiunii în interiorul lichidelor și gazelor. Am realizat multe instrumente simple bazate pe acțiunea presiunii atmosferice și care arată existența presiunii atmosferice. Pe baza acestor dispozitive, se poate introduce conceptul de presiune atmosferică și arăta efectul presiunii atmosferice în experimente distractive.

Pentru fabricarea dispozitivelor nu necesită materiale rare. Dispozitivele instrumentelor sunt extrem de simple, dimensiunile si parametrii nu necesita o precizie deosebita, sunt in buna concordanta cu instrumentele existente ale clasei de fizica.

Rezultatele muncii noastre pot fi folosite pentru a demonstra proprietățile presiunii atmosferice în clasă și la clase opționale de fizică.

LITERATURĂ

1. „Orientarea experimental-experimentală și practică în predarea fizicii” Alcătuit de: K.A.Esmagambetov; M.G. Mukashev, Aktobe, 2002, 46 pagini.

2. K.A. Esmagambetov „Okytudyn үsh olshemdіk adistemelik zhүyesi: experimental sertteu men nәtizhe”. Aktobe, 2010.- 62 bet.

3. P.L. Golovin. Cercul fizic și tehnic școlar. M.: „Iluminismul” 1991

4. S.A. Khoroşavin. Modelare fizică și tehnică. M.: Iluminismul 1988. -207 p.

5. Lecție de fizică modernă în liceu. Editat de V.G. Razumovsky,

L.S. Khizhnyakova M.: „Iluminismul” 1983 -224 pagini.

6. E.N. Goryachkin. Echipamente de laborator și tehnici de artizanat.M .: „Iluminismul”

1969. -472 p.

7. Revista de fizică la școală Nr. 6, 1984. SA Khoroshovin „Experimentul demonstrativ ca sursă de cunoaștere a elevilor” p.56.

A studiat dreptul, matematica și mecanica la Leipzig, Jena și Leiden. O vreme a lucrat ca inginer în Suedia. Din 1646 a fost burgmaster al Magdeburgului. În 1650, a inventat pomparea cu vid și și-a aplicat invenția pentru a studia proprietățile vidului și rolul aerului în procesul de ardere și pentru respirația umană. În 1654 a condus un experiment celebru cu emisferele Magdeburg, care a dovedit prezența presiunii aerului; a stabilit elasticitatea și greutatea aerului, capacitatea de a susține arderea, de a conduce sunetul.

În 1657 a inventat un barometru de apă, cu ajutorul căruia în 1660 a prezis o furtună iminentă cu 2 ore înainte de apariția ei, rămânând astfel în istorie ca unul dintre primii meteorologi.

În 1663 a inventat unul dintre primele generatoare electrostatice care produc electricitate prin frecare - o minge de sulf frecată manual. În 1672, el a descoperit că o minge încărcată trosnește și strălucește în întuneric (el a fost primul care a observat electroluminiscența). În plus, a descoperit proprietatea de repulsie electrică a obiectelor încărcate unipolar.

Activitate științifică

În ciuda unei înclinații atât de clare către studii științifice, Otto von Guericke nu s-a ferit niciodată de îndatoririle civice care i-au fost atribuite de orașul natal și, după ce și-a asumat funcția de onoare de burghestru al orașului Magdeburg, aproape în cel mai tulbure moment pentru țară. , a fost nevoit să absenteze constant pentru a îndeplini diverse misiuni diplomatice; dacă mai adăugăm că s-a aflat în această poziție supărătoare timp de 32 de ani, iar înainte de aceasta a fost în captivitate și în serviciul militar și s-a angajat în construcția de fortificații și poduri, atunci nu se poate să nu fie surprins de perseverența. cu care se deda în zilele și orele libere ocupațiilor sale preferate în fizică și unui număr atât de însemnat de invenții și experimente noi cu care a îmbogățit știința și o descriere detaliată a cărora a lăsat-o în celebra sa carte: „Ottonis de Guericke Experivmenta Nova ( ut vacantus) Magdeburgica”.

Ca fizician, Guericke a fost în primul rând un experimentator care a înțeles pe deplin semnificația științifică a experimentului, care la vremea lui putea fi considerat un semn de geniu. În secolul al XVII-lea era încă foarte dificil să abandonezi tendința scolastică care dominase știința atât de mult timp și să-ți obișnuiești mintea cu o evaluare independentă a fenomenelor observate. Printre savanți, doar câțiva ar putea spune, precum Guericke:

Experimente cu vid

Neștiind nimic despre inventarea barometrului cu mercur (1643) și despre așa-numitul gol Torricellian, Guericke a căutat cu insistență să distrugă vechea dispută filozofică despre spațiul gol prin experiență. Și așa, pe la 1650, rezultatul acestei perseverențe este inventarea pompei de aer.

Guericke, după cum știți, la început nu a considerat că este posibilă pomparea directă a aerului și a dorit să formeze un spațiu gol într-un butoi închis ermetic prin eliminarea apei care l-a umplut. În acest scop, a atașat o pompă la fundul butoiului, gândindu-se că numai cu o astfel de aranjare a dispozitivului apa va urma pistonul pompei datorită gravitației sale. Din aceasta vedem că la început Guericke nu avea încă un concept definit de presiunea atmosferică și, în general, de elasticitatea aerului. Când această primă încercare a eșuat, deoarece aerul exterior șuiera în golul rezultat prin crăpăturile și porii butoiului, Guericke a încercat să-și plaseze butoiul într-un altul, de asemenea umplut cu apă, sugerând astfel să protejeze golul de aerul care se năpustește în interior. ea din exterior. Dar de data aceasta experimentul s-a dovedit a fi nereușit, deoarece apa din butoiul exterior, sub influența presiunii atmosferice, a trecut prin pori în cel interior și a umplut golul. Apoi, în cele din urmă, Guericke a decis să aplice pompa la pomparea directă a aerului dintr-un vas sferic de cupru, aderând în continuare la presupunerea sa falsă că aerul, precum apa, poate urma pistonul pompei numai datorită gravitației sale, prin urmare, acum pompa a fost înșurubată la fundul vasului și așezată vertical. Rezultatul pompării a fost complet neașteptat și i-a înspăimântat pe toți cei prezenți: bila de cupru nu a rezistat presiunii externe și a fost mototolită și aplatizată într-un accident. Acest lucru l-a forțat pe Guericke să pregătească tancuri mai puternice și mai regulate pentru următoarele experimente. Locația incomodă a pompei l-a forțat pe Guericke să aranjeze un trepied special pentru întregul dispozitiv și să atașeze o pârghie la piston; astfel s-a construit prima pompă de aer, numită de autor Antlia pneumatica. Desigur, dispozitivul era încă foarte departe de a fi perfect și necesita cel puțin trei persoane pentru a manipula pistonul și robinetele scufundate în apă pentru a izola mai bine golul rezultat de aerul exterior.

A studiat dreptul, matematica și mecanica la Leipzig, Jena și Leiden. O vreme a lucrat ca inginer în Suedia. Din 1646 a fost burgmaster al Magdeburgului. În 1650, a inventat pomparea cu vid și și-a aplicat invenția pentru a studia proprietățile vidului și rolul aerului în procesul de ardere și pentru respirația umană. În 1654 a efectuat un experiment faimos cu emisferele Magdeburg, care a dovedit prezența presiunii aerului; a stabilit elasticitatea și greutatea aerului, capacitatea de a susține arderea, de a conduce sunetul.

În 1657 a inventat un barometru de apă, cu ajutorul căruia în 1660 a prezis o furtună iminentă cu 2 ore înainte de apariția ei, rămânând astfel în istorie ca unul dintre primii meteorologi.

În 1663 a inventat unul dintre primele generatoare electrostatice care produc electricitate prin frecare - o minge de sulf frecată manual. În 1672, el a descoperit că o minge încărcată trosnește și strălucește în întuneric (el a fost primul care a observat electroluminiscența). În plus, a descoperit proprietatea de repulsie electrică a obiectelor încărcate unipolar.

Activitate științifică

În ciuda unei înclinații atât de clare către studii științifice, Otto von Guericke nu s-a ferit niciodată de îndatoririle civice care i-au fost atribuite de orașul natal și, după ce și-a asumat funcția de onoare de burghestru al orașului Magdeburg, aproape în cel mai tulbure moment pentru țară. , a fost nevoit să absenteze constant pentru a îndeplini diverse misiuni diplomatice; dacă mai adăugăm că s-a aflat în această poziție supărătoare timp de 32 de ani, iar înainte de aceasta a fost în captivitate și în serviciul militar și s-a angajat în construcția de fortificații și poduri, atunci nu se poate să nu fie surprins de perseverența. cu care se deda în zilele și orele libere ocupațiilor sale preferate în fizică și unui număr atât de însemnat de invenții și experimente noi cu care a îmbogățit știința și o descriere detaliată a cărora a lăsat-o în celebra sa carte: „Ottonis de Guericke Experivmenta Nova ( ut vacantus) Magdeburgica”.

Ca fizician, Guericke a fost în primul rând un experimentator care a înțeles pe deplin semnificația științifică a experimentului, care la vremea lui putea fi considerat un semn de geniu. În secolul al XVII-lea era încă foarte dificil să abandonezi tendința scolastică care dominase știința atât de mult timp și să-ți obișnuiești mintea cu o evaluare independentă a fenomenelor observate. Printre savanți, doar câțiva ar putea spune, precum Guericke:

Experimente cu vid

Neștiind nimic despre inventarea barometrului cu mercur (1643) și despre așa-numitul gol Torricellian, Guericke a căutat cu insistență să distrugă vechea dispută filozofică despre spațiul gol prin experiență. Și așa, pe la 1650, rezultatul acestei perseverențe este inventarea pompei de aer.

Guericke, după cum știți, la început nu a considerat că este posibilă pomparea directă a aerului și a dorit să formeze un spațiu gol într-un butoi închis ermetic prin eliminarea apei care l-a umplut. În acest scop, a atașat o pompă la fundul butoiului, gândindu-se că numai cu o astfel de aranjare a dispozitivului apa va urma pistonul pompei datorită gravitației sale. Din aceasta vedem că la început Guericke nu avea încă un concept definit de presiunea atmosferică și, în general, de elasticitatea aerului. Când această primă încercare a eșuat, deoarece aerul exterior șuiera în golul rezultat prin crăpăturile și porii butoiului, Guericke a încercat să-și plaseze butoiul într-un altul, de asemenea umplut cu apă, sugerând astfel să protejeze golul de aerul care se năpustește în interior. ea din exterior. Dar de data aceasta experimentul s-a dovedit a fi nereușit, deoarece apa din butoiul exterior, sub influența presiunii atmosferice, a trecut prin pori în cel interior și a umplut golul. Apoi, în cele din urmă, Guericke a decis să aplice pompa la pomparea directă a aerului dintr-un vas sferic de cupru, aderând în continuare la presupunerea sa falsă că aerul, precum apa, poate urma pistonul pompei numai datorită gravitației sale, prin urmare, acum pompa a fost înșurubată la fundul vasului și așezată vertical. Rezultatul pompării a fost complet neașteptat și i-a înspăimântat pe toți cei prezenți: bila de cupru nu a rezistat presiunii externe și a fost mototolită și aplatizată într-un accident. Acest lucru l-a forțat pe Guericke să pregătească tancuri mai puternice și mai regulate pentru următoarele experimente. Locația incomodă a pompei l-a forțat pe Guericke să aranjeze un trepied special pentru întregul dispozitiv și să atașeze o pârghie la piston; astfel s-a construit prima pompă de aer, numită de autor Antlia pneumatica. Desigur, dispozitivul era încă foarte departe de a fi perfect și necesita cel puțin trei persoane pentru a manipula pistonul și robinetele scufundate în apă pentru a izola mai bine golul rezultat de aerul exterior.

Robert Boyle, care a adus îmbunătățiri semnificative mașinii pneumatice, l-a considerat pe Otto von Guericke ca fiind adevăratul ei inventator. Și deși Guericke, la începutul cercetărilor sale, a interpretat greșit acțiunea dispozitivului său (după greutatea, și nu prin elasticitatea aerului închis în rezervor), totuși, se pare că a înțeles bine imposibilitatea de a atinge golul absolut printr-o Pompa de aer.

Gerike ar trebui considerat inventatorul doar a pompei de rarefacție a aerului: pompele de presiune erau cunoscute în antichitate, iar invenția lor este atribuită lui Ktesibius, care a trăit în secolul al II-lea î.Hr. e. în Alexandria. Pistolele de aer erau deja cunoscute de Gerika, dar a ajuns la conceptul de elasticitate a aerului abia după construirea pompei sale, pe baza multor experimente. Evident, această întrebare, atât de elementară astăzi, trebuie considerată una dintre cele mai dificile pentru acea vreme, iar instituirea legii Boyle-Mariotte în jurul anului 1676 este una dintre cele mai importante cuceriri ale minții umane din acea vreme.

Experimentele pe care Guericke le-a arătat public cu pompele sale de aer i-au adus o mare faimă. Diferiți demnitari au venit la Magdeburg intenționat pentru a vedea ei înșiși corectitudinea tuturor acestor noutăți. Experiența binecunoscută cu emisferele Magdeburg a fost prezentată în 1654 la Regensburg în timpul Reichstag-ului. Experiența a dovedit prezența presiunii aerului. Alte dintre experimentele sale pneumatice sunt încă repetate în lecțiile de fizică din școală și sunt descrise în manuale.

Unul dintre experimentele lui Guericke a fost următorul: o minge umplută cu aer, iar alta, din care aerul a fost pompat anterior, comunica printr-un tub; apoi aerul din prima minge a intrat în mingea goală cu o viteză atât de rapidă, încât Gerika a arătat asemănarea acestui fenomen cu furtunile pământești.

Experimentul cu o vezică de taur strâns legată care se umflă și în cele din urmă sparge sub clopotul unei mașini pneumatice a fost, de asemenea, inventat pentru a demonstra elasticitatea aerului. După ce a înțeles odată aceste fenomene de elasticitate, Guericke a mers mai departe cu pași rapizi, iar concluziile sale se distingeau întotdeauna printr-o succesiune strict logică. Curând a început să demonstreze că, deoarece aerul are greutate, atmosfera produce presiune asupra ei însăși, iar straturile inferioare de aer de la suprafața pământului, ca fiind cele mai comprimate, ar trebui să fie cele mai dense. Pentru a demonstra această diferență de elasticitate, el a venit cu următorul experiment minunat: o minge plină cu aer a fost blocată cu o macara și transferată într-un turn înalt; acolo, când a fost deschis robinetul, s-a observat că o parte din aer iese din minge spre exterior; dimpotrivă, dacă mingea a fost umplută cu aer și blocată la înălțime și apoi s-a deplasat în jos, atunci aerul s-a repezit în minge când robinetul a fost deschis. Guericke a înțeles foarte bine că o condiție necesară pentru credibilitatea acestui experiment era constanța temperaturii și a avut grijă ca mingea în aer să fie „încălzită în mod egal atât în ​​partea de jos, cât și în partea de sus a turnului”. Pe baza unor astfel de experimente, el a ajuns la concluzia că „greutatea unui anumit volum de aer este ceva foarte relativ”, deoarece această greutate depinde de înălțimea deasupra suprafeței pământului. Rezultatul tuturor acestor considerații a fost construcția unui „manometru”, adică „un instrument menit să măsoare diferența de densitate, sau de greutate, a unui anumit volum de aer”. Acum numim acest termen un dispozitiv folosit pentru a măsura elasticitatea (presiunea) gazelor în milimetri de mercur. Robert Boyle, care l-a descris în detaliu, a dat dispozitivului Guericke denumirea de „barometru static”, sau „baroscop”, care este păstrat de el în timpul nostru. Acest dispozitiv, bazat pe legea lui Arhimede, constă dintr-o bilă mare goală, echilibrată prin intermediul unei grinzi de echilibru cu o greutate mică. În baroscopul lui Guericke, mingea avea un diametru de aproximativ 3 metri. A fost descris pentru prima dată într-o scrisoare a lui Guericke către Caspar Schott () în 1661.

barometru de apă

Mai devreme, în jurul anului 1657, Guericke și-a instalat grandiosul barometru de apă. În timpul unei șederi la Regensburg în 1654, a aflat (de la un călugăr, Magnus) despre experimentele lui Torricelli. Este posibil ca această știre importantă să-l fi determinat să răspundă la aceeași întrebare, sau poate că a ajuns în mod independent la inventarea barometrului său de apă, al cărui dispozitiv era strâns legat de experimentele sale pneumatice anterioare. Oricum ar fi, acest dispozitiv exista deja în 1657, deoarece există indicii că chiar din acel moment citirile sale depind de starea vremii. Era alcătuit dintr-un tub lung de cupru (20 Mg. coți) atașat de peretele exterior al casei cu trei etaje a lui Gerike. Capătul inferior al tubului era scufundat într-un vas cu apă, iar capătul superior, completat cu un tub de sticlă, era echipat cu robinet și putea fi conectat la o pompă de aer. Când aerul a fost pompat, apa s-a ridicat în tub la o înălțime de 19 coți; apoi robinetul a fost închis, iar barometrul a fost deconectat de la pompă. Curând, cu ajutorul acestui dispozitiv, Guericke a constatat că presiunea atmosferică este în continuă schimbare, motiv pentru care și-a numit barometrul cuvintele Semper vivum. Apoi, observând relația dintre înălțimea apei din tub și starea vremii, l-a numit Wettermannchen. Pentru un efect mai mare, pe suprafața apei dintr-un tub de sticlă era un plutitor, care arăta ca o figură umană cu o mână întinsă, care arăta spre o masă cu inscripții corespunzătoare diferitelor condiții meteorologice; restul dispozitivului a fost mascat în mod deliberat cu înveliș de lemn. În cartea sa, Guericke și-a dat barometrului său numele Anemoscopium. În 1660, i-a adus pe toți locuitorii Magdeburgului într-o indignare extremă, prezicând o furtună puternică cu 2 ore înainte de a începe.

Studierea rolului aerului în ardere și transmiterea sunetului

După ce a ales aerul ca subiect al cercetării sale, Guericke a încercat să demonstreze prin experiență necesitatea participării sale la fenomene precum transmiterea sunetului la distanță și arderea. A venit cu binecunoscutul experiment cu un clopoțel sub capota unei pompe de aer și, în ceea ce privește problema arderii, a fost semnificativ înaintea filozofilor săi contemporani, care aveau cele mai vagi idei despre acest fenomen. Așa că, de exemplu, Rene Descartes în 1644 a încercat să demonstreze prin raționament că o lampă poate arde într-un spațiu închis ermetic atâta timp cât se dorește.

Convins că o lumânare nu poate arde într-un rezervor din care este pompat aer, Guericke a demonstrat, folosind un dispozitiv special conceput în acest scop, că flacăra devoră aer, adică o parte din aer (în opinia sa, aproximativ 1 /10) este distrus prin ardere. Să ne amintim că în această eră încă nu existau informații chimice și nimeni nu avea idee despre compoziția aerului; nu este de mirare, așadar, că Guericke nu a putut explica faptul că o parte din aer a fost absorbită în timpul arderii și a spus doar că flacăra strică aerul, deoarece lumânarea sa s-a stins relativ repede într-un spațiu închis. În orice caz, el era mult mai aproape de adevăr decât acei chimiști din secolul al XVII-lea care au creat ipoteza flogistului.

Studiul efectului căldurii asupra aerului

Guericke a studiat și efectul căldurii asupra aerului și, deși nu a făcut nicio îmbunătățire semnificativă în dispozitivul termometrului său de aer în comparație cu instrumentele cunoscute atunci (care pe vremea lui în Italia erau numite caloris mensor), cu toate acestea, putem în siguranță. spune că a fost pentru prima dată meteorolog. Fără a atinge problema controversată și esențial lipsită de importanță a invenției termometrului, care este cel mai adesea atribuită lui Galileo, dar și lui Drebbel și doctorului Sanctorius, observăm doar că forma sa inițială era extrem de imperfectă: în primul rând, deoarece citirile din dispozitivele nu au fost influențate doar de temperatură, ci și de presiunea atmosferică, iar în al doilea rând, din cauza lipsei unei unități (grad) specifice pentru compararea efectelor termice.

Termometrul (aerul) de atunci era format dintr-un rezervor cu un tub scufundat cu capătul deschis într-un vas cu apă; nivelul apei ridicate in tub a variat evident in functie de temperatura aerului din rezervor si de presiunea atmosferica exterioara. Ciudat este că Guericke, căruia această ultimă influență ar fi trebuit să-i fie bine cunoscută, nu i-a acordat atenție, cel puțin această influență nu a fost eliminată în termometrul său. Aparatul în sine, conceput exclusiv pentru a observa schimbările de temperatură a aerului exterior și, prin urmare, ca un barometru, plasat pe peretele exterior al casei, a constat dintr-un tub Sifon (metal) umplut până la jumătate cu alcool; un capăt al tubului comunica cu o minge mare care conținea aer, celălalt era deschis și conținea un flotor, din care trecea un fir printr-un bloc; la capătul firului, o figurină de lemn se legăna liber în aer, arătând cu mâna spre o scară cu 7 diviziuni. Toate detaliile aparatului, cu excepția mingii, care etalau inscripția Perpetuum mobile, figuri și cântare, au fost și ele acoperite cu scânduri. Punctele extreme de pe scară au fost marcate cu cuvintele: magnus frigus și magnus calor. Linia de mijloc avea o importanță deosebită, ca să spunem așa, climatică: trebuia să corespundă temperaturii aerului la care apar primele înghețuri nocturne de toamnă la Magdeburg.

De aici putem trage concluzia că, deși primele încercări de a marca 0° pe scara termometrului au aparținut Academiei Florentine (Del Cimento), faimoasă în istoria fizicii experimentale, Guericke a înțeles și cât de important și necesar era să aibă cel puțin unul. punct constant pe scara termometrică și, după cum vedem, el încerca să facă un nou pas înainte în această direcție, alegând o linie arbitrară corespunzătoare primelor înghețuri de toamnă pentru a-și regla termometrul.

Studiul energiei electrice

Acum să trecem la o altă zonă a fizicii, în care și numele lui Guericke se bucură de faima binemeritată. Vorbim de electricitate, care la vremea aceea, chemată, ca să spunem așa, la viață prin studiile experimentale ale lui Gilbert, reprezenta sub forma câtorva fapte fragmentare doar un germen nesemnificativ și neinteresant al acelei forțe grandioase care era menită să cucerească atenția. a intregii lumi civilizate si incurca globul.retea de conductori.

Otto von Guericke este uneori numit doar un inventator plin de duh al instrumentelor fizice, străduindu-se să devină celebru printre contemporanii săi pentru experimentele sale grandioase și nu îi pasă puțin de progresul științei. Dar Ferdinand Rosenberger (1845-1899) în „Istoria fizicii” remarcă pe bună dreptate că un asemenea reproș este lipsit de temei, pentru că Guericke nu avea deloc scopul exclusiv de a surprinde publicul. El a fost întotdeauna ghidat de interese pur științifice și a dedus din experimentele sale nu idei fantastice, ci concluzii științifice reale. Cea mai bună dovadă în acest sens sunt studiile sale experimentale asupra fenomenelor de electricitate statică, de care la vremea aceea – repetăm ​​– foarte puțini oameni erau interesați.

Dorind să repete și să testeze experimentele lui Gilbert, Guericke a inventat un dispozitiv pentru obținerea unei stări electrice, care, dacă nu poate fi numită mașină electrică în adevăratul sens al cuvântului, pentru că îi lipsea un condensator pentru a colecta electricitatea dezvoltată prin frecare, a servit totuși. ca prototip pentru toate descoperirile electrice în etape târzii. În primul rând, aceasta ar trebui să includă descoperirea repulsiunii electrice, care era necunoscută lui Hilbert.

Pentru a dezvolta starea electrică, Guericke a pregătit o minge destul de mare de sulf, care, prin intermediul unei axe trecute, a fost pusă în rotație și frecată pur și simplu cu o mână uscată. După ce a electrificat această minge, Guericke a observat că corpurile atrase de minge se resping după ce au fost atinse; apoi a observat și că o pană care plutește liber în aer, atrasă și apoi respinsă de minge, este atrasă de alte corpuri. Guericke a mai demonstrat că starea electrică se transmite de-a lungul unui fir (in); dar în același timp, neștiind încă nimic despre izolatoare, a luat lungimea firului de doar un cot și nu a putut să-i dea decât o aranjare verticală. A fost primul care a observat o strălucire electrică în întuneric pe bila sa de sulf, dar nu a primit nicio scânteie; a auzit și un trosnet slab „în bila de sulf” când l-a apropiat de ureche, dar nu știa ce să-l atribuie.

Studiul magnetismului

În domeniul magnetismului, Guericke a făcut și câteva observații noi. El a descoperit că barele verticale de fier din barele ferestrelor erau magnetizate de la sine, reprezentând polii nordici de deasupra și polii de sud de dedesubt și a arătat că este posibil să magnetizezi ușor o bandă de fier plasând-o în direcția meridianului și lovind-o cu un ciocan.

Rafinamente în domeniul astronomiei

A studiat și astronomia. A fost un susținător al sistemului heliocentric. El și-a dezvoltat propriul sistem cosmologic, care diferă de sistemul copernican prin presupunerea că există un spațiu infinit în care sunt distribuite stelele fixe. El credea că spațiul cosmic este gol, dar între corpurile cerești există forțe cu rază lungă de acțiune care le reglează mișcarea.

În filatelie

timbru german 1936

timbru RDG 1977

timbru RDG 1969

timbru Germania 2002

Fizicianul, inginerul și filozoful german Otto von Guericke s-a născut la Magdeburg la 20 noiembrie 1602. După ce a absolvit colegiul orășenesc, și-a continuat studiile la universitățile din Leipzig, Helmstadt, Jena și Leiden.

O vreme a lucrat ca inginer în Suedia. A fost interesat în special de fizică, matematică aplicată, mecanică și fortificații. Tinerețea lui Gerike a venit la începutul brutalului război de treizeci de ani. Fiind un centru important din punct de vedere strategic al Germaniei de Est, Magdeburg și-a schimbat mâinile de mai multe ori, iar în 1631 a fost aproape complet distrus. Gerika, în calitate de membru al consiliului orașului, a trebuit să dea dovadă nu numai de o inginerie remarcabilă, ci și abilități diplomatice remarcabile în acești ani. Pentru merite în apărarea și restaurarea Magdeburgului în 1646, a fost ales burgmaster al orașului și a deținut această funcție timp de 30 de ani.

Departe de a fi un om de știință în fotolii, Guericke a fost interesat de științele naturii de-a lungul vieții. Pentru a testa postulatul lui Aristotel - natura nu tolerează golurile - el a inventat o pompă de aer, cu ajutorul căreia în 1654 a realizat faimosul său experiment cu emisferele Magdeburgului. Pentru a efectua experimentul, au fost realizate două emisfere de cupru cu un diametru de 14 inchi (35,6 cm), dintre care una era echipată cu un tub pentru pomparea aerului. Aceste emisfere au fost puse împreună, iar între ele a fost pus un inel de piele îmbibat în ceară topită. Apoi, cu ajutorul unei pompe, aerul a fost pompat din cavitatea formată între emisfere. Pe fiecare dintre emisfere erau inele de fier la care erau înhămați două echipe de cai. În 1654, la Regensburg, von Guericke a demonstrat experimentul Reichstag-ului în prezența împăratului Ferdinand al III-lea. După pomparea din sfera aerului, 16 cai, câte 8 pe fiecare parte, nu au putut sparge emisferele, totuși, atunci când aerul a fost lăsat în emisfere, s-au dezintegrat fără efort. Nu se știe dacă caii au fost folosiți pe ambele părți pentru o mai mare distracție sau din necunoașterea fizicianului însuși, deoarece s-a putut înlocui jumătate din cai cu o montură fixă, fără a pierde forța de impact asupra emisferelor. În 1656 Guericke a repetat experimentul la Magdeburg, iar în 1663 la Berlin cu 24 de cai. Conform calculelor ulterioare, 13 cai puternici de tracțiune au trebuit să fie înhămați de fiecare parte pentru a depăși efortul.

Desen de Gaspard Schott „Emisferele Magdeburg”.

Experimentul cu emisferele Magdeburg a dovedit existența presiunii atmosferice și este încă predat la cursurile de fizică generală din întreaga lume. Emisferele originale și pompa sunt păstrate în Deutsches Museum din München. Dezvoltând această temă, în 1660 Guericke a construit primul barometru de apă și l-a folosit pentru observații meteorologice, a inventat un higrometru, a proiectat un termometru de aer și un manometru.

Sfera intereselor lui Guericke nu s-a limitat însă la această ramură a fizicii. În 1660, a creat una dintre primele mașini electrostatice - o minge de sulf de mărimea unei mingi de dimensiuni medii, montată pe o axă de fier. Rotind mingea și frecând-o cu palmele, Guericke a primit energie electrică. Cu ajutorul acestui aparat, a studiat fenomenele electrice: a descoperit repulsia electrostatică, strălucirea electrică (o bilă de sulf electrificată strălucea în întuneric).

Numeroase experimente fizice în timpul vieții lui au adus recunoaștere omului de știință și porecla respectuoasă a germanului Galileo. Fiind angajat în astronomie, el și-a exprimat părerea că cometele se pot întoarce. Guericke a stabilit, de asemenea, elasticitatea și greutatea aerului, capacitatea acestuia de a susține arderea și respirația și de a conduce sunetul. S-a dovedit prezența vaporilor de apă în aer. În 1666, el a fost primul dintre oamenii de știință căruia i s-a acordat titlul de nobilime și a devenit cunoscut sub numele de Otto von Guericke. Omul de știință a murit la Hamburg la 11 mai 1686.

Experiența cu emisferele Magdeburg i-a impresionat atât de mult pe contemporani, încât ducii de Brunswick-Wolfenbüttel și-au folosit imaginea pe talerii comemorativi din 1702 ca alegorie. Conduși împreună din 1685, cei doi frați duce s-au certat. Anton Ulrich a fost gelos pe soția sa Elisabeth Juliana din Holstein-Norburg pentru Rudolf August, ceea ce a dus la ruptura lor. În martie 1702, Anton Ulrich a fost înlăturat de la putere și a fugit în Saxa-Gotha. Cu această ocazie, a fost lansat așa-numitul „Luftpumpenthaler” - un taler cu o pompă de aer. Aversul său înfățișează doi cai rupând emisferele Magdeburg în zadar. Emisferele interconectate sunt un simbol al unirii inseparabile a celor doi conducători Brunswick. Pe revers, fără niciun efort, cele două emisfere se destramă, pentru că mâna unei femei a deschis o supapă pe ele, iar aerul a intrat înăuntru. Gravorul a ilustrat cearta palatului cu ajutorul instrumentelor fizice. După moartea lui Rudolf August în 1704, Anton Ulrich a revenit la domnie.

Braunschweig-Wolfenbüttel. Rudolf August și Anton Ulrich, 1685-1704. Luftpumpenthaler, 1702, Goslar. În cinstea unității fraterne. 29.36 Avers: doi cai sfâșiind în zadar emisferele Magdeburgului cu abrevierea RAV, în spatele lor simbolul castității un unicorn și un vultur cu fulger în labe, inscripția QVOD VI NON POTVIT (pe care nu l-au putut forța). Revers: pe un piedestal două emisfere deschise și mâna unei femei care deschide o supapă, deasupra unei panglici cu textul DISIECTVM EST ARTE MINISTRA (împrăștiate artificial).

Braunschweig-Wolfenbüttel. Rudolf August și Anton Ulrich, 1685-1704. Luftpumpenthaler, 1702, Goslar. În cinstea unității fraterne. Avers: doi cai sfâșie în zadar emisferele Magdeburgului cu abrevierea RAV, în spatele lor un unicorn și fulgere bătând dintr-un nor, inscripția NON VI (nu prin violență). Revers: pe un piedestal două emisfere deschise și mâna unei femei care deschide o supapă, deasupra unei panglici cu textul SED ARTE (dar art).

Cu ocazia împlinirii a 375 de ani de la nașterea lui Otto von Guericke, în RDG a fost bătută o monedă comemorativă de 10 mărci.

RDG. 10 timbre, 1977. 375 de ani de la nașterea lui Otto von Guericke. Ag 500; 31 mm; 17. Tiraj: 49.434 buc.

RDG. 10 timbre, 1977. 375 de ani de la nașterea lui Otto von Guericke. Cu inscripția „Test”. Ag 500; 31 mm; 17. Tiraj: 6.000 buc.

La aniversarea a 250 de ani de la moartea lui Otto von Guericke în al treilea Reich, a fost batată o medalie comemorativă și a fost emisă o timbru poștal.

Medalie de bronz, 1936. 250 de ani de la moartea lui Otto von Guericke. 97 mm. Gravor: Rudolf Bosselt (1874-1938). Avers: bustul lui Guerike; revers: stema Magdeburgului și inscripția „Ehrengabe der Stadt Magdeburg” (Dar de onoare al orașului Magdeburg).

Al treilea Reich. timbru poștal, 1936. 250 de ani de la moartea lui Otto von Guericke.

În RDG și RFG au fost emise și mărci poștale dedicate lui Otto von Guerick și invenției sale.

RDG. timbru poștal, 1969. Experiență cu emisferele Magdeburg.

RDG. timbru poștal, 1977. 375 de ani de la nașterea lui Otto von Guericke.

Germania. timbru poștal, 2002. 400 de ani de la nașterea lui Otto von Guericke.

Otto von Guericke(germanul Otto von Guericke; 1602, Magdeburg - 1686, Hamburg) - fizician, inginer și filozof german.

A studiat dreptul, matematica și mecanica la Leipzig, Jena și Leiden. O vreme a lucrat ca inginer în Suedia. Din 1646 a fost burgmaster al Magdeburgului. În 1650, a inventat pomparea cu vid și și-a aplicat invenția pentru a studia proprietățile vidului și rolul aerului în procesul de ardere și pentru respirația umană. În 1654 a efectuat un experiment faimos cu emisferele Magdeburg, care a dovedit prezența presiunii aerului; a stabilit elasticitatea și greutatea aerului, capacitatea de a susține arderea, de a conduce sunetul.

În 1657, a inventat un barometru de apă, cu ajutorul căruia în 1660 a prezis o furtună iminentă cu 2 ore înainte de apariția ei, intrând astfel în istorie ca unul dintre primii meteorologi.

În 1663, a inventat unul dintre primele generatoare electrostatice care produceau electricitate prin frecare - o minge de sulf frecată manual. În 1672, el a descoperit că o minge încărcată trosnește și strălucește în întuneric (el a fost primul care a observat electroluminiscența). În plus, a descoperit proprietatea de repulsie electrică a obiectelor încărcate unipolar.

biografie

Otto von Guericke s-a născut într-o familie de cetățeni bogați din Magdeburg. În 1617 a intrat la Facultatea de Arte Liberale de la Universitatea din Leipzig, dar în 1619, din cauza izbucnirii Războiului de Treizeci de Ani, a fost nevoit să se mute la Universitatea Helmstedt, unde a studiat câteva săptămâni. Apoi din 1621 până în 1623 a studiat jurisprudența la Universitatea din Jena, iar din 1623 până în 1624 a studiat științele exacte și arta fortificațiilor la Universitatea din Leiden. Și-a încheiat studiile cu o călătorie de nouă luni în Anglia și Franța. În noiembrie 1625 s-a întors la Magdeburg, iar în anul următor s-a căsătorit cu Margarita Alemann și a fost ales în consiliul colegial al magistratului orașului, al cărui membru a rămas până la bătrânețe. Ca funcționar, a fost responsabil de construcție, iar în 1629 și 1630-1631 - și de apărarea orașului.

Deși Guericke însuși nu împărtășea simpatia locuitorilor din Magdeburg cu regele protestant suedez Gustav al II-lea Adolf, când în luna mai trupele Ligii Catolice conduse de Johann Tserklas Tilly au luat cu asalt și au distrus orașul, acesta și-a pierdut proprietatea și, aproape de moarte , a fost capturat lângă Fermersleben. De acolo, datorită medierii prințului Ludwig de Anhalt-Köthen, a fost răscumpărat pentru trei sute de taleri. După ce sa mutat cu familia la Erfurt, Guericke a devenit inginer de fortificații în serviciul lui Gustav al II-lea Adolf (a fost în funcție până în 1636).

În februarie 1632, întreaga familie Guericke s-a întors la Magdeburg. În următorii zece ani, von Guericke a efectuat restaurarea orașului, distrus de incendiu în 1631. Și-a reconstruit și propria casă. Sub suedezi, iar din 1636 - autoritățile săsești, a luat parte la treburile publice din Magdeburg. În 1641 a devenit trezorierul orașului, iar în 1646 - burgmaster. A deținut această funcție timp de treizeci de ani. În septembrie 1642, Guericke a început o activitate diplomatică destul de periculoasă și alunecoasă (continuată până în 1663), mergând la curtea electorului săsesc din Dresda pentru a realiza o relaxare a durului regim militar săsesc de la Magdeburg. A luat parte, în special, la încheierea Păcii de la Westfalia, la lucrările deCongresului pentru executarea păcii de la Nürnberg (1649-1650) și la dizolvarea Reichstag-ului de la Regensburg (1653-1654). Interesele științifice și diplomatice ale lui Guericke au coincis la această dizolvare. La invitație, el a arătat câteva dintre experimentele sale celor mai înalți demnitari ai Sfântului Imperiu Roman, unul dintre ei, arhiepiscopul de Johann Philipp von Schonborn, a cumpărat unul dintre aparatele lui Guericke și l-a trimis Colegiului Iezuit din Würzburg. Profesorul de filozofie și matematică al acestei instituții, Caspar Schott, a devenit interesat de noutate și din 1656 a început să colaboreze în mod regulat cu Otto von Guericke. Drept urmare, și-a publicat lucrarea științifică pentru prima dată într-un apendice la Mechanica Hydraulico-pneumatica a lui Schott, publicată în 1657. În 1664, Schott a publicat cartea Techica curiosa la Würzburg, care conținea informații despre experimentele lui Guericke. Cu un an înainte, Guericke însuși pregătise pentru publicare manuscrisul lucrării sale fundamentale, Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio, dar a fost publicat în 1672 la Amsterdam.