1654'te Guerike deneyimi. Basit deneyler, Bernoulli yasasının nasıl çalıştığını anlamaya yardımcı olur. Yanma ve ses iletiminde havanın rolünün incelenmesi

Aktobe bölgesi Alginsky bölgesi Marzhanbulak orta öğretim okulu

Öğrenci Bilim Topluluğu “Zhas Kanat”

Smirnov Sergey Andreevich

Kamzin Isazhan Myrzakhanovich

Başlık:

atmosfer basıncı

Yön:

Anahtar bir bağlantı olarak bilimsel ve teknolojik ilerleme

ekonomik büyüme

Bölüm: teknik

Süpervizör: Esmagambetov

Karimsak Arystanuly,

Fizik öğretmeni

Bilim danışmanı:

Aktöbe Bölge Doç.

K. Zhubanov'un adını taşıyan Devlet Üniversitesi

Doktora S.K. Tulepbergenov

Marjanbulak-2013

I.Giriş

(Dünyanın hava kabuğu hakkında)

II. Araştırma bölümü

2.1. Evangelista Torricelli (1608-1647)

2.2. Daniel Bernoulli (1700-1782)

2.3. Otto von Guericke'nin tarihsel deneyimi (1654)

2.4. Pascal'ın su barometresi (1646)

2.5. Atmosferik basınçla ilgili eğlenceli deneyler

Basit deneyler, Bernoulli yasasının nasıl çalıştığını anlamaya yardımcı olur

II. Çözüm

IV. kullanılmış literatür listesi

Tanıtım

(Dünyanın hava kabuğu hakkında)

Eski zamanlarda bile insanlar, özellikle fırtınalar ve kasırgalar sırasında havanın yerdeki nesnelere baskı uyguladığını fark ettiler. Bu basıncı, rüzgarı yelkenli gemileri hareket ettirmeye, yel değirmenlerinin kanatlarını döndürmeye zorlayarak kullandı. Ancak uzun bir süre havanın ağırlığının olduğunu kanıtlamak mümkün olmadı. Sadece 17. yüzyılda havanın ağırlığını kanıtlayan bir deney yapıldı. İtalya'da, 1640'ta Toskana Dükü, sarayının terasında bir çeşme düzenlemeye karar verdi. Bu çeşmenin suyunun yakındaki bir gölden pompalanması gerekiyordu, ancak su 10.3m'den yüksek değildi. Dük, açıklama için o zamanlar zaten çok yaşlı bir adam olan Galileo'ya döndü. Büyük bilim adamının kafası karışmıştı ve bu fenomeni nasıl açıklayacağını hemen bulamadı. Ve sadece Galileo'nun bir öğrencisi olan Evangelista Torricelli 1643'te havanın ağırlığı olduğunu gösterdi. V. Viviani ile birlikte Torricelli, atmosfer basıncını ölçmek için ilk deneyi gerçekleştirdi ve içinde hava olmayan bir cam tüp olan Torricelli tüpünü (ilk cıva barometresi) icat etti. Böyle bir tüpte, cıva yaklaşık 760 mm yüksekliğe yükselir, ayrıca atmosfer basıncının 32 fit veya 10.3 m'lik bir su sütunu tarafından dengelendiğini gösterdi.

Atmosfer basıncı - atmosferin içindeki tüm nesneler ve Dünya yüzeyi üzerindeki basıncı. Atmosferik basınç, havanın Dünya'ya olan yerçekimi çekimi ile oluşturulur.

Uluslararası Jeofizik Birliği'nin (1951) kararına göre, Dünya atmosferinin 5 katmandan oluştuğu kabul edilir: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve ekzosfer. Bu katmanların her zaman net sınırları yoktur, kalınlıkları coğrafi enlem, gözlem yeri ve zamana bağlı olarak değişir.

Atmosferin öneminden bahsetmişken, atmosferin dünyadaki tüm yaşamı ultraviyole ışınlarının yıkıcı etkisinden, Dünya'nın Güneş ışınlarıyla hızlı ısınmasından ve hızlı soğumasından koruduğu belirtilmelidir. Aynı zamanda ses vericisidir. Atmosfer güneş ışığını saçar, böylece Güneş'in doğrudan ışınlarının düşmediği yerleri aydınlatır.

Hava atmosferi aniden yok olursa DÜNYADA NE OLUR?

Dünya'da yaklaşık -170 °C'lik bir sıcaklık oluşacak, tüm su boşlukları donacak ve kara bir buz kabuğu ile kaplanacaktı.Ses boşlukta yayılmadığından tam bir sessizlik olacaktı; gökyüzünün rengi havaya bağlı olduğu için gökyüzü kararır; alacakaranlık, şafak, beyaz geceler olmazdı.Yıldızların parıldaması dururdu ve yıldızların kendileri sadece geceleri değil, gündüzleri de görünür olurdu (gündüz güneş ışığının saçılması nedeniyle onları görmüyoruz) hava parçacıkları tarafından) Hayvanlar ve bitkiler ölür.

Dünya yüzeyinde, atmosferik basınç yerden yere ve zamana göre değişir. Özellikle önemli olan, düşük basıncın hüküm sürdüğü, yavaş hareket eden yüksek basınçlı alanların (antisiklonlar) ve nispeten hızlı hareket eden devasa girdapların (siklonlar) ortaya çıkması, gelişmesi ve yok edilmesiyle ilişkili atmosferik basınçta hava durumunu belirleyen periyodik olmayan değişikliklerdir. Deniz seviyesinde atmosfer basıncında 641 - 816 mm Hg aralığında dalgalanmalar oldu. Sanat. (kasırga içinde basınç düşer ve 560 mm Hg değerine ulaşabilir).

Normal atmosfer basıncı, 760 mm Hg'lik bir basınçtır. 0°C'de deniz seviyesinde. (Uluslararası Standart Atmosfer - ISA) (101 325 Pa). Her sabah hava durumu raporları, deniz seviyesindeki atmosferik basınç verilerini yayınlar.
Atmosferik basınç neden karada ölçülür ve çoğunlukla deniz seviyesine düşürülür? Gerçek şu ki, atmosferik basınç yükseklikle ve oldukça önemli ölçüde azalır. Yani 5000 m yükseklikte zaten yaklaşık iki kat daha düşük. Bu nedenle, atmosferik basıncın gerçek uzamsal dağılımı hakkında bir fikir edinmek ve büyüklüğünü farklı konumlarda ve farklı yüksekliklerde karşılaştırmak, sinoptik haritalar derlemek vb. için basınç tek bir seviyeye düşürülür, yani. deniz seviyesine.
Atmosferik basınç, deniz seviyesinden 187 m yükseklikte, ortalama 16-18 mm Hg'de bulunan meteoroloji istasyonunun sahasında ölçüldü. Sanat. denizden daha aşağıda. 10,5 metre yükseldiğinizde atmosfer basıncı 1 mmHg azalır.

Atmosfer basıncı sadece yükseklikle değişmez. Dünya yüzeyinde aynı noktada atmosfer basıncı ya artar ya da azalır. Atmosfer basıncındaki dalgalanmaların nedeni, hava basıncının sıcaklığına bağlı olmasıdır. Hava ısıtıldığında genleşir. Sıcak hava soğuk havadan daha hafiftir, bu nedenle aynı yükseklikteki 1 m3 havanın ağırlığı 1 m3 soğuk havadan daha azdır. Bu, dünya yüzeyindeki sıcak havanın basıncının soğuk havanınkinden daha az olduğu anlamına gelir.

"Normal" atmosfer basıncı, 0.0 ° C sıcaklıkta, 45 ° enlemde ve deniz seviyesinde 760 mm yüksekliğinde bir cıva sütununun ağırlığına eşit basınçtır. SI sistemindeki temel basınç birimi pascal [Pa]'dır; 1 Pa = 1 N/m2. SI sisteminde 101325 Pa veya 101,3 kPa veya 0,1 MPa.

EVANGELISTA TORRICHELLI(1608-1647)

İtalyan matematikçi ve fizikçi Evangelista Torricelli, Faenza'da amcası tarafından yetiştirilen fakir bir ailede dünyaya geldi. Bir Cizvit kolejinde okudu ve ardından Roma'da matematik eğitimi aldı. 1641'de Torricelli, Galileo'nun eserlerini işlemesine yardım ettiği Arcetri'ye taşındı. 1642'den beri, Galileo'nun ölümünden sonra, Toskana Büyük Dükü'nün mahkeme matematikçisi ve aynı zamanda Floransa Üniversitesi'nde matematik profesörüydü.

Torricelli'nin pnömatik ve mekanik alanındaki en ünlü eserleri. 1643'te atmosferik basıncı ölçmek için bir cihaz icat etti - barometre.

Atmosferik basıncın varlığı, 1638'de, Toskana Dükü'nün Floransa bahçelerini çeşmelerle dekore etme fikri başarısız olduğunda, insanların kafasını karıştırdı - su 10.3 metrenin üzerine çıkmadı. Bunun nedenlerini araştırmak ve Evangelista Torricelli tarafından üstlenilen daha ağır bir madde - cıva ile yapılan deneyler, 1643'te havanın ağırlığının olduğunu kanıtlamasına yol açtı. Oldukça basit deneyi ile Evangelista Torricelli, atmosfer basıncını ölçtü ve hidrostatik temel yasasında sabitlenmiş bir sıvı kolonunun basıncı hakkında ilk sonuçları çıkardı. 1643'te yapılan deneyde, bir ucu kapatılmış, cıva ile doldurulmuş ince bir cam tüp kullanıldı, daha sonra çevrildi ve açık ucu yine cıva ile doldurulmuş bir cam banyoya indirildi (bkz. ). Cıvanın sadece bir kısmı oluğa aktı ve tüpün kapalı ucunda "çarpıntı" denilen bir şey belirdi. Torricelli boşluğu (aslında, bu "boşluk" doymuş cıva buharı ile doldurulmuştur, ancak oda sıcaklığındaki basınçları atmosferik olandan çok daha düşüktür, bu nedenle bu alan yaklaşık olarak boşluk olarak adlandırılabilir).

Gözlenen etki, borunun alt ucundan gelen bir kuvvet tarafından cıvanın tamamen dökülmesinin engellendiğini gösterdi. Bu kuvvet, sıvı kolonunun ağırlığına karşı koyan atmosfer basıncını yarattı.

Şu anda, 0 ° C sıcaklıkta 760 mm yüksekliğinde bir cıva sütununun basıncına eşit olan atmosfer basıncına genellikle normal atmosfer basıncı denir.

Bu formülde p \u003d 13595.1 kg / m3 (0 ° C'de cıva yoğunluğu), g \u003d 9.80665 m / s 2 (serbest düşüş ivmesi) ve h \u003d 760 mm \u003d değerlerinin değiştirilmesi 0,76 m (sütun yüksekliği cıva, normal atmosfer basıncına karşılık gelir), aşağıdaki değeri elde ederiz: P \u003d p gh \u003d 13595.1 kg / m 3 X 9.80665 m / s 2 X 0.76 m \u003d 101 325 Pa.

Bu normal atmosfer basıncıdır.

Tüpteki cıva sütunu her zaman aynı yüksekliğe, yaklaşık 760 mm'ye sahipti. Dolayısıyla basınç birimi bir milimetre cıvadır (mm Hg). Yukarıdaki formüle göre, bunu Pascal'da elde ederiz.

Torricelli deneyinde cıva sütununun yüksekliğinin ne tüpün şekline ne de eğimine bağlı olmadığını buldu. Deniz seviyesinde, cıva sütununun yüksekliği her zaman yaklaşık 760 mm olmuştur.

Bilim adamı, sıvı sütununun yüksekliğinin hava basıncıyla dengelendiğini öne sürdü. Kolonun yüksekliğini ve sıvının yoğunluğunu bilerek, atmosferin basıncı belirlenebilir. Torricelli'nin varsayımının doğruluğu, 1648'de Pascal'ın Puy de Dome Dağı'ndaki deneyi ile doğrulandı. Pascal, daha küçük bir hava sütununun daha az basınç uyguladığını kanıtladı. Dünya'nın çekiciliği ve yetersiz hız nedeniyle, hava molekülleri Dünya'ya yakın uzayı terk edemez. Ancak, Dünya'nın yüzeyine düşmezler, çünkü üzerinde dururlar. sürekli termal hareket halindedir.

Termal hareket ve moleküllerin Dünya'ya çekilmesi nedeniyle, atmosferdeki dağılımları eşit değildir. Alçak irtifalarda, her 12 m'lik çıkışta atmosfer basıncı 1 mm Hg azalır. Yüksek irtifalarda bu model ihlal edilir.

Bunun nedeni, basınç uygulayan hava sütununun yüksekliğinin yükseldikçe azalmasıdır. Ayrıca üst atmosferdeki hava daha az yoğundur.

DANİEL BERNULLI(1700-1782)

18. yüzyılda, matematikçi ve mekanik, St. Petersburg Bilimler Akademisi akademisyeni Daniil Bernoulli, içinden bir sıvının aktığı farklı kalınlıktaki bir boru ile bir deney yaptı. Sıvının, kesiti farklı yerlerde farklı olan yatay bir borudan aktığını varsayalım. Borudaki birkaç bölümü zihinsel olarak ayıralım, alanlarını: S1 S2, S3. S4.

Belirli bir t süresi boyunca, bu bölümlerin her birinden aynı hacme sahip bir sıvı geçmelidir. t zamanında ilk bölümden geçen tüm sıvı, aynı zamanda daha küçük çaplı diğer tüm segmentlerden geçmelidir. Durum böyle olmasaydı ve t zamanında S3 alanlı bölümden S1 alanlı bölümden daha az sıvı geçmişse, fazla sıvı bir yerde birikmiş olmalıdır. Ancak sıvı boruyu doldurur ve birikecek hiçbir yer yoktur. Akışkanın sıkıştırılamaz olduğunu ve her yerde aynı hacme sahip olduğunu varsaydığımıza dikkat edin. İlk bölümden akan bir sıvının, aynı anda S3 alanına sahip çok daha küçük bir bölümden akmak için "zamanı" nasıl olabilir? Bunun için borunun dar kısımlarından geçerken akışkanın hızının geniş kısımlardan geçerkenki hızından daha büyük olması gerektiği açıktır.

Bir tüp - bir manometre - borunun farklı kalınlıktaki bölümlerinde dikey olarak lehimlenir. Borunun dar yerlerinde sıvı kolonunun yüksekliği geniş olanlara göre daha azdır. Bu, dar yerlerde daha az baskı olduğu anlamına gelir.

Boruda akan sıvının basıncı, borunun hareket hızının daha az olduğu kısımlarında daha fazladır ve tersine, hızın daha büyük olduğu kısımlarında basınç daha azdır. Bu Bernoulli Yasasıdır.

Borunun geniş kısmında, kesit alanı 1'in 2'den büyük olduğu kadar, hız dar kısımdan daha azdır.

Değişken kesitli bir borudan akışkanın sürtünmesiz akmasına izin verin:

Başka bir deyişle, borunun tüm bölümlerinden aynı hacimde sıvı geçer, aksi takdirde sıvının ya bir yerden kırılması ya da sıkışması gerekir ki bu imkansızdır. Sırasında T bölüm aracılığıyla S1 geçiş hacmi

, ve S 2 - hacim bölümü aracılığıyla. Ancak bu hacimler eşit olduğundan, o zaman

Değişken kesitli bir borudaki sıvı akış hızı, kesit alanı ile ters orantılıdır.

Kesit alanı 4 kat artarsa ​​hız aynı oranda azalır ve tersi, boru kesiti kaç kat azalırsa sıvı veya gaz akışının hızı aynı oranda artar. Bu hız değişimi olgusu nerede gözlemlenir? Örneğin, denize akan bir nehirde hızda bir azalma var, banyodan su - hız artıyor, türbülanslı bir su akışı gözlemliyoruz. Hız düşükse, sıvı katmanlara bölünmüş gibi akar (“laminia” - katman). Akışa laminer denir.

Böylece, bir sıvı dar bir bölgeden geniş bir alana aktığında, hızının değiştiğini ve dolayısıyla sıvının ivme ile hareket ettiğini öğrendik. Hızlanmaya neden olan nedir? (Kuvvet (Newton'un ikinci yasası)). Sıvıya ivme kazandıran kuvvet nedir? Bu kuvvet ancak borunun geniş ve dar kısımlarındaki sıvının basınç kuvvetleri arasındaki fark olabilir.

Bernoulli denklemi, akan bir sıvı veya gazın basıncının, hızın daha az olduğu yerde daha büyük olduğunu ve akış hızının daha büyük olduğu yerde basıncın daha az olduğunu gösterir. Bu görünüşte paradoksal sonuç, doğrudan deneylerle doğrulanır.

Bu sonuç ilk olarak 1726 yılında St. Petersburg Bilimler Akademisi Akademisyeni Daniil Bernoulli tarafından yapılmıştır ve şimdi kanun onun adını taşımaktadır.

Sıvıların hareketi ve borunun duvarlarıyla sınırlı olmayan gazlar için - sıvının serbest akışında - geçerliliğini korur.

OTTO VON GERICKE'NİN TARİHİ DENEYİMİ (1654)

Alman fizikçi Otto von Guericke (1602-1686), Torricelli'den (deneylerini yaklaşık dokuz yıl sonra öğrendiği) bağımsız olarak atmosfer basıncının varlığına dair sonuca vardı. Guericke, bir şekilde ince duvarlı metal bir bilyeden havayı dışarı pompalarken, aniden bu topun nasıl düzleştiğini gördü. Kazanın nedeni üzerine düşünürken, topun düzleşmesinin çevredeki havanın basıncından kaynaklandığını fark etti.

Atmosferik basıncı keşfettikten sonra Guericke, Magdeburg şehrinde evinin cephesine yakın bir su barometresi inşa etti; burada, sıvının yüzeyinde yüzen bir adam şeklinde bir heykelcik, cam üzerinde yapılan bölünmeleri gösteriyor.

1654'te Guericke, herkesi atmosferik basıncın varlığına ikna etmek isteyen "Magdeburg yarım küreleri" ile ünlü deneyi yaptı. Gösteriye İmparator III. Ferdinand ve Regensburg Reichstag üyeleri katıldı. Onların mevcudiyetinde, birbirine yığılmış iki metal yarım küre arasındaki boşluktan hava pompalandı. Aynı zamanda, atmosferik basınç kuvvetleri bu yarım küreleri birbirine o kadar güçlü bir şekilde bastırdı ki, birkaç çift at onları ayıramadı.Aşağıda, metal Magdeburg yarım kürelerinin her iki tarafında 8 olmak üzere 16 atı gösteren G. Schott'un ünlü çizimi yer alıyor. , arasında bir boşluk. Yarım küreler birbirlerine atmosfer basıncından başka bir şey tarafından bastırılmaz ve bu kuvvet o kadar büyüktür ki, böyle düzgün bir koşum bile yarım küreleri birbirinden ayıramaz.

PASCAL'IN SU BAROMETRESİ (1646)

Torricelli'nin deneyleri birçok bilim insanının - çağdaşlarının - ilgisini çekti. Fransız bilim adamı Blaise Pascal bunları öğrendiğinde farklı sıvılarla (yağ, şarap ve su) tekrarlamıştır.

Şekil, 1646'da Pascal tarafından oluşturulan bir su barometresini göstermektedir. Atmosferin basıncını dengeleyen su sütununun, cıva sütunundan çok daha yüksek olduğu ortaya çıktı. 10.3 metreye eşit olduğu ortaya çıktı.

ATMOSFERİK BASINÇ ÜZERİNE EĞLENCELİ DENEYLER

Atmosfer basıncının etkisiyle ilgili bir dizi deneyi düşünün.
Havanın ağırlığı vardır:

Vakum pompası yardımıyla cam bir şişeden havayı dışarı pompalıyoruz ve şişeyi bir manivela terazisi üzerinde dengeliyoruz. Musluğu açıp balona hava veriyoruz ve terazinin dengesinin bozulduğunu görüyoruz. Bu deneyim inandırıcı bir şekilde havanın bir ağırlığı olduğunu göstermektedir. Bu nedenle hava, Dünya yüzeyine yakın tüm nesnelere basınç uygular. Atmosfer basıncı, atmosferin içindeki tüm nesneler ve Dünya yüzeyi üzerindeki basıncıdır. Atmosferik basınç oluşturulur yerçekimi çekiciliği havadan toprağa ve termal hareket hava molekülleri.

Hava pompalayarak bir bebek balonu şişirmek!?:

Neden, plakasında bulunan pompanın çanının altından hava pompalandığında, iyi düğümlenmiş bir işlemle bir çocuğun balonunun odası deyim yerindeyse şişmeye başlar?

Cevap: Odanın içinde basınç her zaman sabit (atmosferik) kalırken, dışarıda azalır. Basınç farkı nedeniyle balon "şişir".

Tıpalı kauçuk tıpalı bir test tüpü ile deney yapın:

Benzer bir deney, tıpalı kauçuk tıpalı bir test tüpü ile gerçekleştirilebilir. Zilin altından hava pompalandığında, şişenin mantarı mı uçuyor?! Niye ya? Cevap: Basınç farkı nedeniyle mantar uçar: şişedeki basınç atmosferiktir ve bunun dışında çanın altında azalır.

Test tüpleriyle yapılan başka bir deney:

Birinin diğerine serbestçe girebilmesi için böyle iki tüp alıyoruz. Geniş olana biraz su dökün ve ardından içine kısa, dar bir test tüpü yerleştirin. Şimdi test tüplerini ters çevirirsek, dar test tüpünün düşmeyeceğini, aksine su dışarı aktıkça geniş test tüpünün içine çekilerek yükseleceğini göreceğiz.
Bu neden oluyor?

Cevap: Büyük bir test tüpünün içindeki basınç, suyun dışarı akması nedeniyle dıştakinden daha azdır, orada bir boşluk oluşmuştur, bu nedenle atmosferik basınç küçük bir test tüpünü büyük bir test tüpünün içinde hareket ettirir.

ters cam:

Sıradan bir bardağı ağzına kadar suyla doldurun. Bir parça kağıtla örtüyoruz, elimizle sıkıca kapatıyoruz, kağıtla ters çeviriyoruz. Bardağı alttan tutarak elinizi dikkatlice çıkarın. Su dökülmüyor. Bu neden oluyor?

Cevap: Hava basıncı suyu tutar. Hava basıncı her yöne eşit olarak yayılır (Pascal yasasına göre), yani hava basıncı da yükselir. Kağıt sadece suyun yüzeyini tamamen düz tutmaya yarar.

Magdeburg yarım küreleriyle ilgili deneyim:

İki ev yapımı demir yarım küre alıyoruz (10 cm çapında) Yarım kürelerin kenarlarını sıvı makine yağı ile yağlayın, hafifçe birbirine bastırın ve bir vakum pompası kullanarak havayı dışarı pompalayın. Musluğu kapatalım ve fotoğrafta görüldüğü gibi üzerlerine iki kilogramlık bir ağırlık asalım, yarım küreler çıkmıyor. Yarım kürenin içinde hava yoktur veya çok azdır, bu nedenle dış atmosfer basıncı onları birbirine sıkıca bastırır ve patlamalarına izin vermez. 1654'te, Alman fizikçi Otto von Guericke, herkesi atmosferik basıncın varlığına ikna etmek isteyen Magdeburg'da, sekiz çift atın onları kıramadığı, yaklaşık bir metre çapında benzer yarım kürelerle ünlü bir deney yaptı. Bu ünlü deneyin onuruna, bu tür yarım kürelere "Magdeburg yarım küreleri" adı verildi.

Torricelli barometresi:

Bir ucu kapalı ince bir cam tüp alıyoruz, mavimsi suyla dolduruyoruz (daha iyi görünürlük için) ve sonra ters çevirip açık ucuyla bir cam banyoya indiriyoruz. Bu durumda, tüpün boynu kapanana kadar suyun bir kısmı bardağa dökülecek ve su, atmosferik basınçla tutulduğu için daha fazla akmayacaktır.

İtalyan matematikçi ve fizikçi Evangelista Torricelli ilk kez 1643'te cıva ile benzer bir deney yaptı: bir tüp içindeki bir cıva sütunu yaklaşık 760 mm yüksekliğe sahipti. Böyle bir alete daha sonra cıva barometresi adı verildi. Fransız bilim adamı Blaise Pascal 1646'da suyla benzer bir deney yaptı, atmosferin basıncını dengeleyen su sütununun cıva sütunundan çok daha yüksek olduğu ortaya çıktı. 10.3 metreye eşit olduğu ortaya çıktı.

Fotoğraf, atmosferik basınç kullanarak basit bir kuş tiryakisi yapmayı göstermektedir. Bunu yapmak için, suyla dolu plastik bir şişeyi boyun aşağı gelecek şekilde dikey olarak sabitlemek ve alttan düz tabaklar yerleştirmek yeterlidir. Kuşlar su içtiğinde, şişeden su şişenin boynunu kapatacak kadar akacaktır.

Bir şırınga nasıl çalışır?

Fotoğrafta gördüğünüz gibi su pistonun arkasından hareket ediyor. Atmosferik basınçta sıvıyı şırıngaya zorlar.

Delik bir kupa ile su aktarıyoruz:

Sızdıran bir kupa ile su aktarmak mümkün müdür? Cevap veriyoruz evet yapabilirsin! Bunu yapmak için, kupanın üstünü bir şeyle sıkıca kapatmanız yeterlidir ve suyu aktarabilirsiniz, atmosferik basınç suyun dökülmesini önleyecektir. Fotoğrafta gördüğünüz gibi deney için boş bir teneke kutudan böyle bir cihaz yaptık.

BASİT DENEYİMLER BERNULLI YASALARININ NASIL İŞLEYİŞİNİ ANLAMAYA YARDIMCI OLUR:

Deneyim 1:

Plakaları ve yaprakları bir hava jeti ile iterek bastırıyoruz!:

Plakalar ve petaller arasına hava üflediğimizde birbirinden ayrılmak yerine birbirlerine bastırılırlar. Bunun nedeni, plakalar ve yapraklar arasında hava hızının artması ve atmosfer basıncına kıyasla aralarındaki basıncın düşmesidir. Bu basınç farkı onları zorlar.

Deneyim 2: Yüzen bir top:

E Hafif bir tenis topunu bir hava jetinin içine koyarsanız, hafif eğimli olsa bile jetin içinde “dans eder”. Niye ya? Saç kurutma makinesinin oluşturduğu hava jetinin hızı yüksektir, bu da bu bölgedeki basıncın düşük olduğu anlamına gelir. Tüm odadaki hava hızı düşüktür, bu da basıncın yüksek olduğu anlamına gelir.Yüksek basınç alanı, topun düşük basınç alanından düşmesini engelleyecektir.

Deneyim 3: İki teknenin çarpışması:

W iki tekneyi aynı yöne fırlatalım, yaklaşmaya ve çarpışmaya başlayacaklar.

Yanlar arasında olduğu gibi bir su kanalı ortaya çıkıyor.

Tekneler arasındaki dar bir yerde, basınç etraflarındaki boşluktan daha düşüktür, çevredeki suyun daha yüksek basıncı onları bir araya getirir ve birbirine iter.

Geçmiş referansı: 1912'de küçük zırhlı kruvazör "Gauk"un dünyanın en büyük gemisi olan "Olimpiyat"ın yanından gemiler şekilde gösterildiği gibi pozisyon aldığında neden geçtiğini anlamayı mümkün kılan Bernoulli yasasıydı. Görünmez bir güce itaat ederse, "Gauk" aniden burnunu "Olimpiyat" a çevirdi ve dümene uymayarak doğruca ona doğru hareket etti ve "Olimpiyat" tarafında büyük bir delik açtı. Aynı yıl, Olimpiyat'ın ikizi Titanik, bir buzdağıyla çarpışmayı önleyemeyen battı.

Sizce gemi kazasına ne sebep oldu? Bu durumda ters yönde akan su ile aynı yönde hareket eden gemiler arasında bir kanal oluşur. Ve bir su akışında, basınç, durgun bir okyanusta çevresinden daha azdır. Büyük basınç farkı, daha hafif geminin "yüzen şehir" Olympic'e çarpmasına neden oldu, bu nedenle Titanik buzdağıyla çarpışmayı önleyemedi. Bu örnek, Bernoulli fenomeninin sadece atmosferde değil, denizde de meydana geldiğini göstermektedir.

ÇÖZÜM

Atmosfer denilen uçsuz bucaksız bir hava okyanusunun dibinde yaşıyoruz. kelime ("atmos" - hava, "küre" - bir top) Rus dili M.Yu'ya tanıtıldı. Lomonosov.

Bir kişi hava basıncını hissetmiyorsa, çünkü dış ve iç basınçlar dengelidir, o zaman basınç kendini yakınlarda basınç olmadığı veya çok küçük olduğu bir durumda gösterir.

Atmosferik basınçla ilgili birçok tarihsel ve teorik materyal topladık. Atmosfer basıncının bilinen özelliklerini doğrulayan kalitatif deneyler yapıldı.

Ancak çalışmamızın amacı atmosfer basıncının nasıl ölçüleceğini öğrenmek değil, var olduğunu göstermektir. Endüstriyel temelde, sıvılar ve gazlar içinde basınç yayılımı yasasını göstermek için yalnızca bir Pascal's Ball cihazı üretilir. Atmosfer basıncının etkisine dayanan ve atmosfer basıncının varlığını gösteren birçok basit araç yaptık. Bu cihazlara dayanarak, atmosferik basınç kavramı tanıtılabilir ve eğlenceli deneylerde atmosfer basıncının etkisi gösterilebilir.

Cihazların üretimi için kıt malzemeler gerektirmez. Aletlerin cihazları son derece basittir, boyutlar ve parametreler özel bir doğruluk gerektirmez, fizik sınıfının mevcut aletleri ile iyi bir uyum içindedir.

Çalışmamızın sonuçları, sınıfta atmosfer basıncının özelliklerini ve fizikte isteğe bağlı sınıfları göstermek için kullanılabilir.

EDEBİYAT

1. "Fizik öğretiminde deneysel-deneysel ve pratik yönelim" Derleyen: K.A.Esmagambetov; M.G. Mukashev, Aktobe, 2002, 46 sayfa.

2. K.A. Esmagambetov "Okytudyn үsh olshemdіk adistemelik zhүyesi: deneysel sertteu erkekler nәtizhe". Aktöbe, 2010.- 62 bahis.

3. P.L. Golovin. Okulun fiziksel ve teknik çevresi. M.: "Aydınlanma" 1991

4. S.A. Khoroshavin. Fiziksel ve teknik modelleme. M.: Aydınlanma 1988. -207 s.

5. Lisede modern fizik dersi. Düzenleyen V.G. Razumovsky,

L.S. Khizhnyakova M.: "Aydınlanma" 1983 -224 sayfa.

6. E.N. Goryachkin. Laboratuvar ekipmanı ve el sanatları teknikleri M.: "Aydınlanma"

1969. -472 s.

7. Fizik Dergisi No. 6, 1984. SA Khoroshovin "Öğrencilerin bilgi kaynağı olarak gösteri deneyi" s.56.

Leipzig, Jena ve Leiden'de hukuk, matematik ve mekanik okudu. Bir süre İsveç'te mühendis olarak görev yaptı. 1646'dan itibaren Magdeburg'un belediye başkanıydı. 1650'de vakum pompalamayı icat etti ve buluşunu vakumun özelliklerini ve havanın yanma sürecindeki rolünü ve insan solunumu üzerindeki rolünü incelemek için uyguladı. 1654'te Magdeburg yarım küreleriyle hava basıncının varlığını kanıtlayan ünlü bir deney yaptı; havanın esnekliğini ve ağırlığını, yanmayı sürdürme, ses iletme yeteneğini oluşturdu.

1657'de bir su barometresi icat etti, bunun yardımıyla 1660'ta ortaya çıkmasından 2 saat önce yaklaşmakta olan bir fırtına tahmin etti ve böylece ilk meteorologlardan biri olarak tarihe geçti.

1663'te sürtünmeyle elektrik üreten ilk elektrostatik jeneratörlerden birini icat etti - elle ovuşturulan bir kükürt topu. 1672'de, yüklü bir topun karanlıkta çatırdadığını ve parladığını keşfetti (elektrolüminesans gözlemleyen ilk kişiydi). Ek olarak, tek kutuplu yüklü nesnelerin elektriksel itme özelliğini keşfetti.

Bilimsel aktivite

Bilimsel çalışmalara yönelik bu kadar açık bir eğilime rağmen, Otto von Guericke, doğduğu şehir tarafından kendisine verilen vatandaşlık görevlerinden asla vazgeçmedi ve Magdeburg şehrinin burgomaster onursal konumunu üstlenerek, neredeyse ülke için en sıkıntılı zamanda. , çeşitli diplomatik misyonları yerine getirmek için sürekli ortadan kaybolmak zorunda kaldı; 32 yıl boyunca bu belalı durumda olduğunu ve ondan önce esaret ve askerlik yaptığını, sur ve köprülerin inşasıyla meşgul olduğunu da eklersek, o zaman insanın sabrına şaşırmamak elde değil. boş günlerini ve saatlerini, fizikteki en sevdiği mesleklerle ve bilimi zenginleştirdiği çok sayıda icat ve yeni deneyle ve ünlü kitabında bıraktığı ayrıntılı bir açıklamayla şımarttı: “Ottonis de Guericke Experivmenta Nova ( ut vacantus) Magdeburgica”.

Bir fizikçi olarak Guericke, her şeyden önce, deneyinin bilimsel önemini tam olarak anlamış bir deneyciydi ve bu, kendi zamanında bir deha işareti olarak kabul edilebilirdi. 17. yüzyılda bilime çok uzun süre egemen olan skolastik eğilimi terk etmek ve kişinin zihnini gözlemlenen fenomenlerin bağımsız bir değerlendirmesine alıştırmak hala çok zordu. Bilim adamları arasında Guericke gibi sadece birkaçı şunları söyleyebilirdi:

Vakum deneyleri

Cıva barometresinin (1643) icadı ve Torricellian boşluk denen şey hakkında hiçbir şey bilmeyen Guericke, boş uzay hakkındaki eski felsefi tartışmayı ısrarla deneyim yoluyla yok etmeye çalıştı. Ve böylece, yaklaşık 1650, bu azmin sonucu hava pompasının icadıdır.

Guericke, bildiğiniz gibi, ilk başta havayı doğrudan dışarı pompalamayı mümkün görmedi ve hava geçirmez şekilde kapatılmış bir namluda, dolduran suyu çıkararak boş bir alan oluşturmak istedi. Bu amaçla namlunun dibine bir pompa bağladı, ancak cihazın böyle bir düzenlemesiyle suyun yerçekimi nedeniyle pompanın pistonunu takip edeceğini düşündü. Bundan, ilk başta Guericke'in henüz belirli bir atmosfer basıncı ve genel olarak havanın esnekliği kavramına sahip olmadığını görüyoruz. Bu ilk girişim başarısız olduğunda, dış hava namlunun çatlakları ve gözenekleri aracılığıyla ortaya çıkan boşluğa tıslayarak tısladığından, Guericke namlusunu yine suyla dolu başka bir namluya yerleştirmeye çalıştı ve bu şekilde boşluğu, içine akan havadan korumayı önerdi. o dışarıdan. Ancak bu sefer deney başarısız oldu, çünkü dış namludan gelen su, atmosferik basıncın etkisi altında gözeneklerden içeri aktı ve boşluğu doldurdu. Sonunda Guericke, pompayı, bakır küresel bir kaptan havanın doğrudan dışarı pompalanması için uygulamaya karar verdi ve havanın da su gibi pompanın pistonunu yalnızca yerçekimi nedeniyle takip edebileceği şeklindeki yanlış varsayımına bağlı kaldı, bu nedenle, şimdi pompa kabın dibine vidalandı ve dikey olarak yerleştirildi. Dışarı pompalamanın sonucu tamamen beklenmedikti ve mevcut herkesi korkuttu: bakır top dış basınca dayanamadı ve bir çarpma ile buruştu ve düzleşti. Bu, Guericke'yi sonraki deneyler için daha güçlü ve daha düzenli tanklar hazırlamaya zorladı. Pompanın uygunsuz konumu kısa süre sonra Guericke'yi tüm cihaz için özel bir tripod ayarlamaya ve pistona bir kol takmaya zorladı; böylece yazar tarafından Antlia pneumatica adlı ilk hava pompası yapıldı. Tabii ki, cihaz hala mükemmel olmaktan çok uzaktı ve ortaya çıkan boşluğu dış havadan daha iyi izole etmek için suya batırılmış piston ve muslukları hareket ettirmek için en az üç kişi gerektiriyordu.

Leipzig, Jena ve Leiden'de hukuk, matematik ve mekanik okudu. Bir süre İsveç'te mühendis olarak görev yaptı. 1646'dan itibaren Magdeburg'un belediye başkanıydı. 1650'de vakum pompalamayı icat etti ve buluşunu vakumun özelliklerini ve havanın yanma sürecindeki rolünü ve insan solunumu üzerindeki rolünü incelemek için uyguladı. 1654'te Magdeburg yarım küreleriyle hava basıncının varlığını kanıtlayan ünlü bir deney yaptı; havanın esnekliğini ve ağırlığını, yanmayı sürdürme, ses iletme yeteneğini oluşturdu.

1657'de bir su barometresi icat etti, bunun yardımıyla 1660'ta ortaya çıkmasından 2 saat önce yaklaşmakta olan bir fırtına tahmin etti ve böylece ilk meteorologlardan biri olarak tarihe geçti.

1663'te sürtünmeyle elektrik üreten ilk elektrostatik jeneratörlerden birini icat etti - elle ovuşturulan bir kükürt topu. 1672'de, yüklü bir topun karanlıkta çatırdadığını ve parladığını keşfetti (elektrolüminesans gözlemleyen ilk kişiydi). Ek olarak, tek kutuplu yüklü nesnelerin elektriksel itme özelliğini keşfetti.

Bilimsel aktivite

Bilimsel çalışmalara yönelik bu kadar açık bir eğilime rağmen, Otto von Guericke, doğduğu şehir tarafından kendisine verilen vatandaşlık görevlerinden asla vazgeçmedi ve Magdeburg şehrinin burgomaster onursal konumunu üstlenerek, neredeyse ülke için en sıkıntılı zamanda. , çeşitli diplomatik misyonları yerine getirmek için sürekli ortadan kaybolmak zorunda kaldı; 32 yıl boyunca bu belalı durumda olduğunu ve ondan önce esaret ve askerlik yaptığını, sur ve köprülerin inşasıyla meşgul olduğunu da eklersek, o zaman insanın sabrına şaşırmamak elde değil. boş günlerini ve saatlerini, fizikteki en sevdiği mesleklerle ve bilimi zenginleştirdiği çok sayıda icat ve yeni deneyle ve ünlü kitabında bıraktığı ayrıntılı bir açıklamayla şımarttı: “Ottonis de Guericke Experivmenta Nova ( ut vacantus) Magdeburgica”.

Bir fizikçi olarak Guericke, her şeyden önce, deneyinin bilimsel önemini tam olarak anlamış bir deneyciydi ve bu, kendi zamanında bir deha işareti olarak kabul edilebilirdi. 17. yüzyılda bilime çok uzun süre egemen olan skolastik eğilimi terk etmek ve kişinin zihnini gözlemlenen fenomenlerin bağımsız bir değerlendirmesine alıştırmak hala çok zordu. Bilim adamları arasında Guericke gibi sadece birkaçı şunları söyleyebilirdi:

Vakum deneyleri

Cıva barometresinin (1643) icadı ve Torricellian boşluk denen şey hakkında hiçbir şey bilmeyen Guericke, boş uzay hakkındaki eski felsefi tartışmayı ısrarla deneyim yoluyla yok etmeye çalıştı. Ve böylece, yaklaşık 1650, bu azmin sonucu hava pompasının icadıdır.

Guericke, bildiğiniz gibi, ilk başta havayı doğrudan dışarı pompalamayı mümkün görmedi ve hava geçirmez şekilde kapatılmış bir namluda, dolduran suyu çıkararak boş bir alan oluşturmak istedi. Bu amaçla namlunun dibine bir pompa bağladı, ancak cihazın böyle bir düzenlemesiyle suyun yerçekimi nedeniyle pompanın pistonunu takip edeceğini düşündü. Bundan, ilk başta Guericke'in henüz belirli bir atmosfer basıncı ve genel olarak havanın esnekliği kavramına sahip olmadığını görüyoruz. Bu ilk girişim başarısız olduğunda, dış hava namlunun çatlakları ve gözenekleri aracılığıyla ortaya çıkan boşluğa tıslayarak tısladığından, Guericke namlusunu yine suyla dolu başka bir namluya yerleştirmeye çalıştı ve bu şekilde boşluğu, içine akan havadan korumayı önerdi. o dışarıdan. Ancak bu sefer deney başarısız oldu, çünkü dış namludan gelen su, atmosferik basıncın etkisi altında gözeneklerden içeri aktı ve boşluğu doldurdu. Sonunda Guericke, pompayı, bakır küresel bir kaptan havanın doğrudan dışarı pompalanması için uygulamaya karar verdi ve havanın da su gibi pompanın pistonunu yalnızca yerçekimi nedeniyle takip edebileceği şeklindeki yanlış varsayımına bağlı kaldı, bu nedenle, şimdi pompa kabın dibine vidalandı ve dikey olarak yerleştirildi. Dışarı pompalamanın sonucu tamamen beklenmedikti ve mevcut herkesi korkuttu: bakır top dış basınca dayanamadı ve bir çarpma ile buruştu ve düzleşti. Bu, Guericke'yi sonraki deneyler için daha güçlü ve daha düzenli tanklar hazırlamaya zorladı. Pompanın uygunsuz konumu kısa süre sonra Guericke'yi tüm cihaz için özel bir tripod ayarlamaya ve pistona bir kol takmaya zorladı; böylece yazar tarafından Antlia pneumatica adlı ilk hava pompası yapıldı. Tabii ki, cihaz hala mükemmel olmaktan çok uzaktı ve ortaya çıkan boşluğu dış havadan daha iyi izole etmek için suya batırılmış piston ve muslukları hareket ettirmek için en az üç kişi gerektiriyordu.

Pnömatik makinede önemli iyileştirmeler yapan Robert Boyle, Otto von Guericke'yi onun gerçek mucidi olarak görüyordu. Ve Guericke, araştırmasının başında, cihazının hareketini (tank içindeki havanın esnekliğine göre değil, ağırlığına göre) yanlış yorumlamış olsa da, yine de, görünüşe göre, mutlak boşluğa bir boşluk yoluyla ulaşmanın imkansızlığını çok iyi anlamıştı. hava pompası.

Gerike, yalnızca hava seyreltme pompasının mucidi olarak kabul edilmelidir: antik çağda basınç pompaları biliniyordu ve buluşları MÖ 2. yüzyılda yaşayan Ktesibius'a atfediliyor. e. İskenderiye'de. Darbe tabancaları da Gerika tarafından zaten biliniyordu, ancak hava esnekliği kavramına ancak birçok deneye dayanarak pompasının yapımından sonra geldi. Açıkçası, bugün çok basit olan bu soru, o zaman için en zor olanlardan biri olarak kabul edilmelidir ve 1676 civarında Boyle-Mariotte yasasının kurulması, o zamanın insan zihninin en önemli fetihlerinden biridir.

Guericke'nin hava pompalarıyla halka açık bir şekilde gösterdiği deneyler ona büyük bir ün kazandırdı. Magdeburg'a çeşitli devlet adamları, tüm bu yeniliklerin adaletini kendileri için görmek için bilerek geldi. Magdeburg yarım küreleriyle ilgili iyi bilinen deneyim, 1654'te Regensburg'da Reichstag sırasında gösterildi. Deneyim, hava basıncının varlığını kanıtlamıştır. Diğer pnömatik deneyleri hala okul fizik derslerinde tekrarlanmakta ve ders kitaplarında anlatılmaktadır.

Guericke'nin deneylerinden biri şöyleydi: havayla dolu bir top ve daha önce havanın dışarı pompalandığı bir diğeri, bir tüp aracılığıyla iletişim kurdu; daha sonra ilk topun havası boş topa o kadar hızlı girdi ki Gerika bu fenomenin dünyevi fırtınalarla benzerliğini gösterdi.

Havanın esnekliğini göstermek için, şişip nihayet pnömatik bir makinenin çanı altında patlayan sıkıca bağlanmış bir boğa kesesi ile deney de daha sonra icat edildi. Bu esneklik fenomenlerini bir kez anlayan Guericke, hızlı adımlarla daha da ileri gitti ve sonuçları her zaman kesinlikle mantıklı bir sıra ile ayırt edildi. Kısa süre sonra, havanın ağırlığı olduğu için, atmosferin kendi üzerinde basınç oluşturduğunu ve dünyanın yüzeyindeki alt hava katmanlarının en sıkıştırılmış olarak en yoğun olması gerektiğini kanıtlamaya başladı. Esneklikteki bu farkı göstermek için aşağıdaki harika deneyi yaptı: havayla dolu bir top bir vinçle kilitlendi ve yüksek bir kuleye aktarıldı; orada, musluk açıldığında havanın bir kısmının toptan dışarıya çıktığı fark edildi; aksine, top hava ile doldurulur ve bir yükseklikte kilitlenir ve ardından aşağı doğru hareket ettirilirse, musluk açıldığında hava topun içine hücum ederdi. Guericke, bu deneyin inanılırlığı için gerekli bir koşulun sıcaklığın sabitliği olduğunu çok iyi anladı ve havadan taşınan topun "kulenin hem altında hem de üstünde eşit şekilde ısıtılmasına" dikkat etti. Bu tür deneylere dayanarak, "belirli bir hava hacminin ağırlığının çok göreceli bir şey olduğu" sonucuna vardı, çünkü bu ağırlık, dünya yüzeyinin üzerindeki yüksekliğe bağlıdır. Tüm bu değerlendirmelerin sonucu, bir "manometre"nin, yani "belirli bir hava hacminin yoğunluk veya ağırlık farkını ölçmek için tasarlanmış bir aletin" yapımıydı. Şimdi bu terimi, gazların elastikiyetini (basınç) milimetre cıva cinsinden ölçmek için kullanılan bir cihaz olarak adlandırıyoruz. Bunu detaylı bir şekilde anlatan Robert Boyle, Guericke cihazına günümüzde de sahip olduğu "statik barometre" veya "baroskop" adını vermiştir. Arşimet yasasına dayanan bu cihaz, küçük bir ağırlığa sahip bir denge çubuğu vasıtasıyla dengelenen büyük içi boş bir toptan oluşur. Guericke'nin baroskopunda top yaklaşık 3 metre çapındaydı. İlk olarak 1661'de Guericke'den Caspar Schott'a () yazdığı bir mektupta tanımlanmıştır.

su barometresi

Bundan daha önce, 1657 civarında, Guericke görkemli su barometresini kurdu. 1654'te Regensburg'da kaldığı süre boyunca, (bir keşiş Magnus'tan) Torricelli'nin deneylerini öğrendi. Bu önemli haberin onu aynı soruyu sormaya teşvik etmesi veya belki de cihazı önceki pnömatik deneyleriyle yakından bağlantılı olan su barometresinin icadına bağımsız olarak gelmesi mümkündür. Olması gerektiği gibi, bu cihaz 1657'de zaten mevcuttu, çünkü o zamandan beri okumalarının hava durumuna bağlı olduğuna dair göstergeler var. Gerike'nin üç katlı evinin dış duvarına tutturulmuş uzun (20 Mg. arşın) bir bakır borudan oluşuyordu. Tüpün alt ucu su dolu bir kaba daldırıldı ve bir cam tüp ile desteklenen üst ucu bir musluk ile donatıldı ve bir hava pompasına bağlanabildi. Hava dışarı pompalandığında, borudaki su 19 arşın yüksekliğe yükseldi; daha sonra musluk kapatıldı ve barometre pompadan ayrıldı. Yakında, bu cihazın yardımıyla Guericke, atmosfer basıncının sürekli değiştiğini keşfetti, bu yüzden barometresine Semper vivum kelimelerini çağırdı. Daha sonra, tüpteki suyun yüksekliği ile havanın durumu arasındaki ilişkiyi fark ederek, ona Wettermannchen adını verdi. Daha büyük bir etki için, cam bir tüp içindeki suyun yüzeyinde, çeşitli hava koşullarına karşılık gelen yazıtların bulunduğu bir masaya işaret eden, elini uzatmış bir insan figürüne benzeyen bir şamandıra vardı; cihazın geri kalanı kasıtlı olarak ahşap kaplama ile maskelenmiştir. Guericke kitabında barometresine Anemoscopium adını verdi. 1660'ta, başlamadan 2 saat önce güçlü bir fırtına tahmin ederek tüm Magdeburg sakinlerini aşırı öfkeye soktu.

Yanma ve ses iletiminde havanın rolünün incelenmesi

Araştırmasının konusu olarak havayı seçen Guericke, sesin bir mesafeden iletilmesi ve yanma gibi fenomenlere katılımının gerekliliğini deneyimle kanıtlamaya çalıştı. Bir hava pompasının kaputunun altında bir zil ile iyi bilinen bir deney yaptı ve yanma konusunda, bu fenomen hakkında en belirsiz fikirleri olan çağdaş filozoflarının önemli ölçüde önündeydi. Örneğin 1644'te Rene Descartes, bir lambanın hava geçirmez şekilde kapatılmış bir alanda istendiği kadar yanabileceğini akıl yürüterek kanıtlamaya çalıştı.

Havanın dışarı pompalandığı bir tankta bir mumun yanmayacağına ikna olan Guericke, bu amaç için özel olarak tasarlanmış bir cihaz kullanarak, alevin havayı yuttuğunu, yani havanın bir kısmının (kendi görüşüne göre, yaklaşık 1. /10) yanma ile yok edilir. Bu çağda henüz kimyasal bir bilgi bulunmadığını ve havanın bileşimi hakkında kimsenin bir fikri olmadığını hatırlayalım; Bu nedenle, Guericke'nin yanma sırasında havanın bir kısmının emildiğini açıklayamaması ve yalnızca mumunun kapalı bir alanda nispeten hızlı bir şekilde sönmesi nedeniyle alevin havayı bozduğunu söylemesi şaşırtıcı değildir. Her halükarda, gerçeğe, flojiston hipotezini yaratan 17. yüzyılın kimyagerlerinden çok daha yakındı.

Isının hava üzerindeki etkisinin incelenmesi

Guericke ayrıca ısının hava üzerindeki etkisini de inceledi ve hava termometresinin cihazında o zamanlar bilinen (İtalya'dayken caloris mensör olarak adlandırılan) cihazlara kıyasla önemli bir iyileştirme yapmamasına rağmen, yine de güvenle yapabiliriz. ilk kez meteorolog olduğunu söylüyor. Çoğunlukla Galileo'ya ve aynı zamanda Drebbel ve doktor Sanctorius'a atfedilen termometrenin icadının tartışmalı ve esasen önemsiz sorusuna değinmeden, yalnızca orijinal biçiminin son derece kusurlu olduğunu not ediyoruz: ilk olarak, cihaz sadece sıcaklıktan değil, aynı zamanda atmosfer basıncından da ve ikincisi, termal etkileri karşılaştırmak için belirli bir birimin (derece) olmamasından dolayı etkilenmiştir.

O zamanın termometresi (hava), açık ucu su ile bir kaba daldırılmış bir tüpe sahip bir tanktan oluşuyordu; tüpte yükselen su seviyesi, tanktaki hava sıcaklığına ve dış atmosfer basıncına bağlı olarak açıkça değişiyordu. Bu son etkiyi iyi bilmesi gereken Guericke'nin buna dikkat etmemiş olması garip, en azından bu etki termometresinde yok edilmemişti. Sadece dışarıdaki havanın sıcaklığındaki değişiklikleri gözlemlemek için tasarlanmış ve bu nedenle evin dış duvarına yerleştirilmiş bir barometre gibi cihazın kendisi, yarısına kadar alkolle doldurulmuş bir Sifon (metal) tüpten oluşuyordu; borunun bir ucu hava içeren büyük bir bilye ile bağlantılıydı, diğeri açıktı ve içinden bir ipliğin bir bloktan geçtiği bir şamandıra içeriyordu; ipliğin ucunda, havada serbestçe sallanan ahşap bir heykelcik, eliyle 7 bölmeli bir ölçeği işaret etti. Perpetuum mobile yazıtını, figürleri ve terazileri sergileyen top dışında cihazın tüm detayları da panolarla kaplandı. Ölçekteki uç noktalar şu kelimelerle işaretlenmiştir: magnus frigus ve magnus calor. Orta çizgi, tabiri caizse, iklimsel olarak özel bir öneme sahipti: Magdeburg'da ilk sonbahar gecesi donlarının göründüğü hava sıcaklığına karşılık gelmesi gerekiyordu.

Bundan, termometre ölçeğinde 0 ° işaretlemeye yönelik ilk girişimlerin deneysel fizik tarihinde ünlü olan Florentine Academy'ye (Del Cimento) ait olmasına rağmen, Guericke'nin en az bir taneye sahip olmanın ne kadar önemli ve gerekli olduğunu anladığı sonucuna varabiliriz. Termometrik ölçekte sabit nokta ve gördüğümüz gibi, termometresini düzenlemek için ilk sonbahar donlarına karşılık gelen keyfi bir çizgi seçerek bu yönde yeni bir adım atmaya çalışıyordu.

Elektrik çalışması

Şimdi Guericke adının da haklı bir üne sahip olduğu başka bir fizik alanına geçelim. O zamanlar, Gilbert'in deneysel çalışmalarıyla deyim yerindeyse yaşama çağrılan, birkaç parçalı olgu biçiminde temsil edilen, dikkati çekmeye yazgılı o görkemli gücün yalnızca önemsiz ve ilginç olmayan bir tohumunu temsil eden elektrikten bahsediyoruz. tüm uygar dünyanın ve dünyayı dolaştırmak. iletkenler ağı.

Otto von Guericke bazen sadece fiziksel aletlerin esprili bir mucidi olarak anılır, çağdaşları arasında görkemli deneyleriyle ünlü olmaya çalışır ve bilimin ilerlemesine pek aldırmaz. Ancak Ferdinand Rosenberger (1845-1899), "Fizik Tarihi"nde oldukça haklı olarak, böyle bir suçlamanın temelsiz olduğunu belirtiyor, çünkü Guericke'nin tek amacı halkı şaşırtmak değildi. Her zaman tamamen bilimsel çıkarlar tarafından yönlendirildi ve deneylerinden fantastik fikirler değil, gerçek bilimsel sonuçlar çıkardı. Bunun en iyi kanıtı, o zamanlar - tekrar ediyoruz - çok az insanın ilgilendiği statik elektrik fenomeni üzerine yaptığı deneysel çalışmalarıdır.

Gilbert'in deneylerini tekrarlamak ve test etmek isteyen Guericke, elektriksel bir durum elde etmek için bir cihaz icat etti; bu, kelimenin gerçek anlamıyla bir elektrikli makine olarak adlandırılamıyorsa, çünkü sürtünme tarafından geliştirilen elektriği toplamak için bir kapasitöre sahip değil, yine de hizmet ediyor. tüm geç aşamalı elektrik keşifleri için bir prototip olarak. Her şeyden önce bu, Hilbert'in bilmediği elektriksel itmenin keşfini içermelidir.

Elektrik durumunu geliştirmek için, Guericke oldukça büyük bir kükürt topu hazırladı; bu top, içinden geçirilmiş bir aks vasıtasıyla döndürülerek ayarlandı ve kuru bir elle basitçe ovalandı. Bu topu elektriklendiren Guericke, topun çektiği cisimlerin dokunulduktan sonra itildiğini fark etti; daha sonra, havada serbestçe yüzen, topa çekilen ve daha sonra itilen bir tüyün diğer cisimler tarafından çekildiğini de fark etti. Guericke ayrıca elektriksel durumun bir iplik (keten) boyunca iletildiğini kanıtladı; ama aynı zamanda, yalıtkanlar hakkında henüz hiçbir şey bilmediğinden, ipliğin uzunluğunu yalnızca bir arşın aldı ve ona yalnızca dikey bir düzenleme verebildi. Karanlıkta kükürt küresinde elektrik parıltısını ilk gözlemleyen oydu, ancak bir kıvılcım almadı; ayrıca kulağına yaklaştırdığında "kükürt küresinde" hafif bir çatırtı duydu, ancak bunu neye bağlayacağını bilmiyordu.

manyetizma çalışması

Manyetizma alanında Guericke ayrıca birkaç yeni gözlem yaptı. Pencere çubuklarındaki dikey demir çubukların kendi kendilerine manyetize olduğunu, yukarıdaki kuzey kutuplarını ve aşağıdaki güney kutuplarını temsil ettiğini buldu ve bir demir şeridi meridyen yönünde yerleştirerek ve ona vurarak hafifçe manyetize etmenin mümkün olduğunu gösterdi. bir çekiç.

Astronomi alanındaki iyileştirmeler

Ayrıca astronomi okudu. Güneş merkezli sistemin destekçisiydi. Sabit yıldızların dağıldığı sonsuz bir uzay olduğu varsayımıyla Kopernik sisteminden farklı olan kendi kozmolojik sistemini geliştirdi. Uzayın boş olduğuna inanıyordu, ancak gök cisimleri arasında hareketlerini düzenleyen uzun menzilli kuvvetler var.

filateli içinde

Almanya damgası 1936

GDR damgası 1977

GDR damgası 1969

Almanya pulu 2002

Alman fizikçi, mühendis ve filozof Otto von Guericke, 20 Kasım 1602'de Magdeburg'da doğdu. Şehir kolejinden mezun olduktan sonra eğitimine Leipzig, Helmstadt, Jena ve Leiden üniversitelerinde devam etti.

Bir süre İsveç'te mühendis olarak görev yaptı. Özellikle fizik, uygulamalı matematik, mekanik ve tahkim ile ilgilendi. Gerike'nin gençliği, acımasız Otuz Yıl Savaşlarının başlangıcında geldi. Doğu Almanya'nın stratejik olarak önemli bir merkezi olan Magdeburg, defalarca elden ele geçti ve 1631'de neredeyse tamamen yok edildi. Gerika, belediye meclisinin bir üyesi olarak, bu yıllarda sadece üstün mühendislik değil, aynı zamanda olağanüstü diplomatik beceriler de göstermek zorunda kaldı. 1646'da Magdeburg'un savunması ve restorasyonundaki esası için şehrin belediye başkanı seçildi ve 30 yıl boyunca bu görevi sürdürdü.

Guericke, bir koltuk bilimcisi olmaktan çok, hayatı boyunca doğa bilimleriyle ilgilendi. Aristoteles'in varsayımını test etmek için - doğa boşluklara tahammül etmez - bir hava pompası icat etti ve bunun yardımıyla 1654'te Magdeburg yarım küreleriyle ünlü deneyini gerçekleştirdi. Deneyi gerçekleştirmek için, biri havayı dışarı pompalamak için bir tüp ile donatılmış, 14 inç (35.6 cm) çapında iki bakır yarım küre yapılmıştır. Bu yarım küreler bir araya getirildi ve aralarına erimiş balmumuna batırılmış bir deri halka yerleştirildi. Daha sonra yarım küreler arasında oluşan boşluktan bir pompa yardımıyla hava dışarı pompalandı. Yarım kürelerin her birinde, iki atın koşumlandığı demir halkalar vardı. 1654'te Regensburg'da von Guericke, deneyi İmparator III. Ferdinand'ın huzurunda Reichstag'a gösterdi. Hava küresinden dışarı pompalandıktan sonra, her iki tarafta 8 olmak üzere 16 at yarım küreleri kıramadı, ancak yarım kürelere hava verildiğinde çaba harcamadan dağıldılar. Atların her iki tarafta da daha fazla eğlence için mi yoksa fizikçinin bilgisizliğinden mi kullanıldığı bilinmiyor, çünkü yarıküreler üzerindeki çarpma kuvvetini kaybetmeden atların yarısını sabit bir binekle değiştirmek mümkün oldu. 1656'da Guericke deneyi Magdeburg'da ve 1663'te Berlin'de 24 atla tekrarladı. Daha sonraki hesaplamalara göre, çabanın üstesinden gelmek için her iki tarafa 13 güçlü taslak atı koşmak zorunda kaldı.

Gaspard Schott'un "Magdeburg Hemispheres" çizimi.

Magdeburg yarım küreleriyle yapılan deney, atmosfer basıncının varlığını kanıtladı ve hala dünya çapında genel fizik derslerinde öğretiliyor. Orijinal yarım küreler ve pompa, Münih'teki Deutsches Museum'da saklanmaktadır. Bu temayı geliştiren Guericke, 1660 yılında ilk su barometresini yaptı ve meteorolojik gözlemler için kullandı, bir higrometre icat etti, bir hava termometresi ve bir manometre tasarladı.

Ancak Guericke'nin ilgi alanı fiziğin bu dalı ile sınırlı değildi. 1660 yılında, ilk elektrostatik makinelerden birini yarattı - orta büyüklükte bir topun boyutunda, bir demir dingil üzerine monte edilmiş bir kükürt topu. Topu döndürerek ve avuçlarıyla ovalayarak Guericke elektrik aldı. Bu cihazın yardımıyla elektrik olaylarını inceledi: elektrostatik itme, elektrik parlaması (karanlıkta parlayan elektrikli bir kükürt topu) keşfetti.

Yaşamı boyunca sayısız fiziksel deney, bilim insanına tanınma ve Alman Galileo'nun saygın takma adını getirdi. Astronomi ile uğraşırken, kuyruklu yıldızların geri dönebileceği görüşünü dile getirdi. Guericke ayrıca havanın esnekliğini ve ağırlığını, yanma ve solunumu sürdürme ve ses iletme yeteneğini de belirledi. Havada su buharının varlığını kanıtladı. 1666'da bilim adamları arasında asalet unvanını alan ilk kişi oldu ve Otto von Guericke olarak tanındı. Bilim adamı, 11 Mayıs 1686'da Hamburg'da öldü.

Magdeburg yarım küreleriyle ilgili deneyim, çağdaşları o kadar etkiledi ki, Brunswick-Wolfenbüttel Dükleri, imajını 1702'nin hatıra talerilerinde bir alegori olarak kullandı. 1685'ten beri ortaklaşa yönetilen iki dük kardeş tartıştı. Anton Ulrich, Holstein-Norburg'dan eşi Elisabeth Juliana'yı Rudolf August için kıskandı ve bu da ayrılıklarına neden oldu. Mart 1702'de Anton Ulrich iktidardan alındı ​​ve Saxe-Gotha'ya kaçtı. Bu vesileyle, sözde "Luftpumpenthaler" piyasaya sürüldü - hava pompalı bir taler. Ön yüzünde Magdeburg yarım kürelerini boş yere yırtan iki at tasvir edilmiştir. Birbirine kenetlenmiş yarım küreler, iki Brunswick hükümdarının ayrılmaz birliğinin sembolüdür. Tersine, herhangi bir çaba sarf etmeden, iki yarım küre birbirinden ayrılır, çünkü bir kadın eli üzerlerinde bir valf açar ve içeri hava girer. Oymacı, saray arbedesini fiziksel aletler yardımıyla resimlemiştir. Rudolf August'un 1704'te ölümünden sonra Anton Ulrich yönetime geri döndü.

Braunschweig-Wolfenbüttel. Rudolf August ve Anton Ulrich, 1685-1704. Luftpumpenthaler, 1702, Goslar. Kardeş birliğin şerefine. 29.36 Ön taraf: Magdeburg yarım kürelerini RAV kısaltmasıyla boş yere yırtan iki at, arkalarında iffet sembolü bir tek boynuzlu at ve pençelerinde yıldırım olan bir kartal, yazıt QVOD VI NON POTVIT (zorlayamadılar). Ters: bir kaide üzerinde iki açık yarım küre ve bir vanayı açan bir kadın eli, DISIECTVM EST ARTE MINISTRA (yapay olarak dağılmış) metni bulunan bir kurdelenin üzerinde.

Braunschweig-Wolfenbüttel. Rudolf August ve Anton Ulrich, 1685-1704. Luftpumpenthaler, 1702, Goslar. Kardeş birliğin şerefine. Ön yüz: iki at, Magdeburg yarım kürelerini RAV kısaltmasıyla boş yere yırtıyor, arkalarında bir tek boynuzlu at ve bir buluttan şimşekler çakıyor, yazıt NON VI (şiddetle değil). Ters: bir kaide üzerinde iki açık yarım küre ve bir vanayı açan bir kadın eli, SED ARTE (ama sanat) yazan bir kurdelenin üzerinde.

Otto von Guericke'nin doğumunun 375. yıldönümü vesilesiyle, Doğu Almanya'da 10 marklık bir hatıra madeni parası basıldı.

DDR. 10 pul, 1977. Otto von Guericke'nin doğumunun 375. yıldönümü. Ag 500; 31 mm; 17. Dolaşım: 49.434 adet.

DDR. 10 pul, 1977. Otto von Guericke'nin doğumunun 375. yıldönümü. "Test" yazısıyla. Ag 500; 31 mm; 17. Dolaşım: 6.000 adet.

Otto von Guericke'nin Üçüncü Reich'ta ölümünün 250. yıldönümünde bir hatıra madalyası basıldı ve bir posta pulu basıldı.

Bronz madalya, 1936. Otto von Guericke'nin 250. ölüm yıldönümü. 97 mm. Oymacı: Rudolf Bosselt (1874-1938). Ön yüz: Guerike büstü; ters: Magdeburg arması ve "Ehrengabe der Stadt Magdeburg" yazısı (Magdeburg şehrinin onursal hediyesi).

Üçüncü Reich. Posta pulu, 1936. Otto von Guericke'nin 250. ölüm yıldönümü.

Otto von Guerick'e ve buluşuna adanmış posta pulları da GDR ve FRG'de basıldı.

DDR. Posta pulu, 1969. Magdeburg yarım küreleriyle deneyim.

DDR. Posta pulu, 1977. Otto von Guericke'nin 375. doğum günü.

Almanya. Posta pulu, 2002. Otto von Guericke'nin doğumunun 400. yıldönümü.

Otto von Guericke(Alman Otto von Guericke; 1602, Magdeburg - 1686, Hamburg) - Alman fizikçi, mühendis ve filozof.

Leipzig, Jena ve Leiden'de hukuk, matematik ve mekanik okudu. Bir süre İsveç'te mühendis olarak görev yaptı. 1646'dan itibaren Magdeburg'un belediye başkanıydı. 1650'de vakum pompalamayı icat etti ve buluşunu vakumun özelliklerini ve havanın yanma sürecindeki rolünü ve insan solunumu üzerindeki rolünü incelemek için uyguladı. 1654'te Magdeburg yarım küreleriyle hava basıncının varlığını kanıtlayan ünlü bir deney yaptı; havanın esnekliğini ve ağırlığını, yanmayı sürdürme, ses iletme yeteneğini oluşturdu.

1657'de bir su barometresi icat etti, bunun yardımıyla 1660'ta ortaya çıkmasından 2 saat önce yaklaşan bir fırtına tahmin etti ve böylece ilk meteorologlardan biri olarak tarihe geçti.

1663'te sürtünmeyle elektrik üreten ilk elektrostatik jeneratörlerden birini icat etti - elle ovuşturulan bir kükürt topu. 1672'de, yüklü bir topun karanlıkta çatırdadığını ve parladığını keşfetti (elektrolüminesans gözlemleyen ilk kişiydi). Ek olarak, tek kutuplu yüklü nesnelerin elektriksel itme özelliğini keşfetti.

biyografi

Otto von Guericke, Magdeburg'un zengin vatandaşlarından oluşan bir ailede doğdu. 1617'de Leipzig Üniversitesi Liberal Sanatlar Fakültesi'ne girdi, ancak 1619'da Otuz Yıl Savaşı'nın patlak vermesi nedeniyle birkaç hafta çalıştığı Helmstedt Üniversitesi'ne taşınmak zorunda kaldı. Daha sonra 1621'den 1623'e kadar Jena Üniversitesi'nde hukuk okudu ve 1623'ten 1624'e kadar Leiden Üniversitesi'nde kesin bilimler ve tahkimat sanatı okudu. Çalışmalarını İngiltere ve Fransa'ya dokuz aylık bir eğitim gezisi ile tamamladı. Kasım 1625'te Magdeburg'a döndü ve ertesi yıl Margarita Alemann ile evlendi ve yaşlılığına kadar üyesi kalacağı şehir sulh yargıcının üniversite konseyine seçildi. Bir memur olarak, inşaattan ve 1629 ve 1630-1631'de - ayrıca şehrin savunmasından sorumluydu.

Guericke, Magdeburg sakinlerinin İsveç Protestan kralı Gustav II Adolf ile sempatisini paylaşmasa da, Mayıs ayında Johann Tserklas Tilly liderliğindeki Katolik Birliği birlikleri şehri basıp yıktığında, mülkünü kaybetti ve neredeyse ölüyordu. , Fermersleben yakınlarında yakalandı. Oradan, Anhalt-Köthen Prensi Ludwig'in aracılığı sayesinde, üç yüz taler karşılığında kurtarıldı. Ailesiyle birlikte Erfurt'a taşınan Guericke, Gustav II Adolf'un hizmetinde bir tahkimat mühendisi oldu (1636'ya kadar görevde kaldı).

Şubat 1632'de tüm Guericke ailesi Magdeburg'a döndü. Önümüzdeki on yıl boyunca, von Guericke, 1631'de bir yangınla yok olan şehrin restorasyonunu gerçekleştirdi. Kendi evini de yeniden inşa etti. İsveççe ve 1636'dan itibaren - Sakson makamları, Magdeburg'un kamu işlerinde yer aldı. 1641'de şehir saymanı ve 1646'da burgomaster oldu. Otuz yıl bu görevi sürdürdü. Eylül 1642'de Guericke, Magdeburg'daki sert Sakson askeri rejimini hafifletmek için Dresden'deki Sakson seçmen mahkemesine giderek oldukça tehlikeli ve kaygan bir diplomatik faaliyete başladı (1663'e kadar devam etti). Özellikle, Vestfalya Barışı'nın sonuçlandırılmasında, Nürnberg'de barışın uygulanması için deKongre'nin çalışmasında (1649-1650) ve deRegensburg Reichstag'ın (1653-1654) feshedilmesinde yer aldı. Guericke'in bilimsel ve diplomatik çıkarları bu çözülmede çakıştı. Davet üzerine, deneylerinden birkaçını Kutsal Roma İmparatorluğu'nun en yüksek rütbeli kişilerine gösterdi; bunlardan biri, Başpiskopos de Johann Philipp von Schonborn, Guericke'nin aygıtlarından birini satın aldı ve Würzburg'daki Cizvit Koleji'ne gönderdi. Bu kurumun felsefe ve matematik profesörü Caspar Schott, yenilikle ilgilenmeye başladı ve 1656'dan itibaren Otto von Guericke ile düzenli olarak yazışmaya başladı. Sonuç olarak, bilimsel çalışmasını ilk olarak 1657'de yayınlanan Schott's Mechanica Hydraulico-pneumatica'nın ekinde yayınladı. 1664'te Schott, Guericke'in deneyleri hakkında bilgi içeren Würzburg'da Techica curiosa kitabını yayınladı. Bir yıl önce Guericke, temel eseri olan Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio'nun müsveddesini yayına hazırlamıştı, ancak 1672'de Amsterdam'da yayınlandı.