Experimento de Guericke en 1654. Experimentos sencillos ayudan a comprender cómo funciona la ley de Bernoulli

Región de Aktobe Distrito de Alga Escuela secundaria de Marzhanbulak

Sociedad científica estudiantes de "Zhas Kanat"

Smirnov Sergey Andreevich

Kamzin Isazhan Myrzakhanovich

Sujeto:

Presión atmosférica

Dirección:

Progreso científico y tecnológico.- como enlace clave

crecimiento económico

Sección: técnica

Supervisor: Esmagambetov

Karymsak Arystanuly,

profesor de fisica

supervisor científico:

Profesor asociado regional de Aktobe

universidad estatal lleva el nombre de K.Zhubanov

candidato Facultad de Ciencias SK Tulepbergenov

Marzhanbulak-2013

I. Introducción

(ACERCA DE envoltura de aire Tierra)

II. parte de investigación

2.1. Evangelista Torricelli (1608-1647)

2.2. Daniel Bernoulli (1700-1782)

2.3. experiencia historica Otto von Guericke (1654)

2.4. Barómetro del agua de Pascal (1646)

2.5. Interesantes experimentos sobre la presión atmosférica.

Experimentos simples ayuda a entender cómo funciona la ley de Bernoulli

II. Conclusión

IV. Lista de literatura usada

Introducción

(Sobre la envoltura aérea de la Tierra)

Ya en la antigüedad, la gente notó que el aire ejerce presión sobre los objetos terrestres, especialmente durante tormentas y huracanes. Usó esta presión para hacer que el viento se moviera. barcos de vela, gira las alas de los molinos de viento. Sin embargo, durante mucho tiempo no fue posible demostrar que el aire tenga peso. Recién en el siglo XVII se realizó un experimento que demostró el peso del aire. En Italia, en 1640, el duque de Toscana decidió construir una fuente en la terraza de su palacio. El agua de esta fuente debía ser bombeada desde un lago cercano, pero el agua no fluía a más de 10,3 m. El duque se dirigió a Galileo, que entonces ya era un hombre muy anciano, en busca de aclaraciones. El gran científico estaba confundido y no encontró de inmediato cómo explicar este fenómeno. Y sólo el alumno de Galileo, Evangelista Torricelli, demostró en 1643 que el aire tiene peso. Junto con V. Viviani, Torricelli realizó el primer experimento de medición de la presión atmosférica, inventando el tubo Torricelli (el primer barómetro de mercurio), un tubo de vidrio en el que no hay aire. En dicho tubo, el mercurio se eleva a una altura de unos 760 mm, y también demostró que la presión de la atmósfera se equilibra con una columna de agua de 32 pies o 10,3 m.

La presión atmosférica es la presión de la atmósfera sobre todos los objetos que la componen y la superficie de la tierra. Se crea presión atmosférica. atracción gravitacional aire a la Tierra.

Según la decisión de la Unión Geofísica Internacional (1951), se acepta generalmente que la atmósfera terrestre consta de 5 capas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera. Estas capas no tienen límites claros en todas partes, su espesor varía según; latitud geográfica, lugar y hora de observación.

Hablando de la importancia de la atmósfera, cabe señalar que la atmósfera protege toda la vida en la Tierra de los efectos destructivos. rayos ultravioleta, por el rápido calentamiento de la Tierra por los rayos del Sol y el rápido enfriamiento. También es un transmisor de sonido. La atmósfera se disipa luz del sol, ilumina así aquellos lugares donde no llegan los rayos directos del sol.

¿QUÉ PASARÍA EN LA TIERRA si atmósfera aireada¿Desapareció repentinamente?

La temperatura en la Tierra sería de aproximadamente -170 °C, todas las zonas de agua se congelarían y la tierra quedaría cubierta por una corteza helada. Se reinaría un silencio total, ya que el sonido no viaja en el vacío; el cielo se volvería negro, pues el color del firmamento depende del aire; No habría crepúsculo, amanecer, noches blancas. El centelleo de las estrellas cesaría y las estrellas mismas serían visibles no solo de noche, sino también durante el día (no las vemos durante el día debido a la dispersión de la luz). luz solar por partículas de aire). Los animales y las plantas morirían.

En la superficie de la tierra presión atmosférica varía de un lugar a otro y a lo largo del tiempo. Particularmente importantes son los cambios no periódicos en la presión atmosférica que determinan el clima, asociados con la aparición, desarrollo y destrucción de áreas de alta presión que se mueven lentamente (anticiclones) y enormes remolinos (ciclones) que se mueven relativamente rápido, en los que prevalece la baja presión. Se observaron fluctuaciones de la presión atmosférica al nivel del mar en el rango de 641 a 816 mm Hg. Arte. (dentro del tornado la presión baja y puede llegar a 560 mmHg).

La presión atmosférica normal es una presión de 760 mm Hg. al nivel del mar a 0°C. (Atmósfera Estándar Internacional - ISA)(101.325 Pa). Cada mañana, los informes meteorológicos informan sobre la presión del aire al nivel del mar.
¿Por qué la presión atmosférica medida en tierra suele traducirse al nivel del mar? El hecho es que la presión atmosférica disminuye con la altitud y de manera bastante significativa. Así, a una altitud de 5.000 m, ya es aproximadamente dos veces menor. Por tanto, para tener una idea de la distribución espacial real de la presión atmosférica y comparar su valor en varios lugares y a diferentes altitudes, para la elaboración de mapas sinópticos, etc., la presión conduce a a un solo nivel, es decir. al nivel del mar.
La presión atmosférica medida en el emplazamiento de la estación meteorológica situada a una altitud de 187 m sobre el nivel del mar es en promedio de 16 a 18 mm Hg. Arte. más bajo que abajo en la orilla del mar. Cuando se asciende 10,5 metros, la presión atmosférica disminuye 1 mmHg.

La presión atmosférica cambia no sólo con la altitud. En un mismo punto de la superficie terrestre, la presión atmosférica a veces aumenta y otras disminuye. La razón de las fluctuaciones de la presión atmosférica es que la presión del aire depende de su temperatura. El aire se expande cuando se calienta. El aire caliente es más ligero que el aire frío, por lo que 1 m 3 de aire a la misma altura pesa menos que 1 m 3 de aire frío. Esto significa que la presión del aire caliente sobre la superficie terrestre es menor que la del aire frío.

La presión atmosférica "normal" es la presión igual al peso una columna de mercurio de 760 mm de altura, ubicada a una temperatura de 0,0 °C, a una latitud de 45° y al nivel del mar. La unidad básica de presión en el sistema SI es el pascal [Pa]; 1Pa= 1N/m2. En el sistema SI 101325 Pa o 101,3 kPa o 0,1 MPa.

EVANGELISTA TORRICELLI (1608-1647)

El matemático y físico italiano Evangelista Torricelli nació en Faenza en una familia pobre y fue criado por su tío. Estudió en un colegio jesuita y luego recibió educación matemática en Roma. En 1641 Torricelli se trasladó a Arcetri, donde ayudó a Galileo en la elaboración de sus obras. Desde 1642, tras la muerte de Galileo, matemático de la corte del Gran Duque de Toscana y al mismo tiempo profesor de matemáticas en la Universidad de Florencia.

Las obras más famosas de Torricelli se encuentran en el campo de la neumática y la mecánica. En 1643 inventó un dispositivo para medir la presión atmosférica: el barómetro.

La presencia de presión atmosférica confundió a la gente en 1638, cuando fracasó la idea del duque de Toscana de decorar los jardines de Florencia con fuentes: el agua no superaba los 10,3 metros. La búsqueda de las razones de esto y los experimentos con una sustancia más pesada, el mercurio, realizados por Evangelista Torricelli llevaron a que en 1643 demostrara que el aire tiene peso. Con su sencillo experimento, Evangelista Torricelli midió la presión atmosférica y sacó las primeras conclusiones sobre la presión de una columna de líquido, que se recogen en la ley básica de la hidrostática. En un experimento realizado en 1643, se utilizó un tubo de vidrio delgado, sellado en un extremo, que se llenó con mercurio, luego de lo cual se le dio la vuelta y se sumergió el extremo abierto en un baño de vidrio, también lleno de mercurio (ver figura ). Sólo una parte del mercurio fluyó hacia el recipiente y en el extremo sellado del tubo se encuentra un llamado El vacío de Torricelli (de hecho, este “vacío” fue llenado vapores saturados mercurio, pero su presión a temperatura ambiente es mucho menor que la atmosférica, por lo que esta área se puede llamar aproximadamente un vacío).

El efecto observado indicó que una cierta fuerza que actuaba desde el extremo inferior del tubo impedía que el mercurio se derramara por completo. Esta fuerza creó una presión atmosférica que se oponía al peso de la columna de líquido.

Actualmente, la presión atmosférica igual a la presión de una columna de mercurio de 760 mm de altura a una temperatura de 0 ° C se suele denominar presión atmosférica normal.

Sustituyendo en esta fórmula los valores p = 13595,1 kg/m 3 (densidad del mercurio a 0 °C), g = 9,80665 m/s 2 (aceleración caída libre) y h = 760 mm = 0,76 m (la altura de la columna de mercurio correspondiente a la presión atmosférica normal), obtenemos el siguiente valor: P = p g h = 13595,1 kg/m 3 X 9,80665 m/s 2 X 0,76 m = 101,325 Pa .

Ésta es la presión atmosférica normal.

La columna de mercurio en el tubo siempre tuvo la misma altura, igual a aproximadamente 760 mm. Por tanto, la unidad de medida de la presión es el milímetro de mercurio (mmHg). Usando la fórmula anterior obtenemos eso en Pascales

Torricelli descubrió en su experimento que la altura de la columna de mercurio no dependía ni de la forma del tubo ni de su inclinación. Al nivel del mar, la altura de la columna de mercurio siempre ha sido de unos 760 mm.

El científico sugirió que la altura de la columna de líquido se equilibra con la presión del aire. Conociendo la altura de la columna y la densidad del líquido, se puede determinar la cantidad de presión atmosférica. La exactitud de la suposición de Torricelli fue confirmada en 1648 por el experimento de Pascal en la montaña Puig de Dome. Pascal demostró que una columna de aire más pequeña ejerce menos presión. Debido a la gravedad de la Tierra y a su velocidad insuficiente, las moléculas de aire no pueden abandonar el espacio cercano a la Tierra. Sin embargo, no caen sobre la superficie de la Tierra, sino que flotan sobre ella, porque. están en continuo movimiento térmico.

Debido al movimiento térmico y la atracción de las moléculas hacia la Tierra, su distribución en la atmósfera es desigual. En no altitudes elevadas Cada 12 m de ascenso reduce la presión atmosférica en 1 mm Hg. En altitudes elevadas este patrón se rompe.

Esto sucede porque la altura de la columna de aire que ejerce presión disminuye a medida que asciende. Además, en capas superiores atmósfera, el aire es menos denso.

DANIEL BERNOULLI(1700-1782)

En el siglo XVIII, el matemático y mecánico, académico de la Academia de Ciencias de San Petersburgo, Daniil Bernoulli, realizó un experimento con un tubo de diferentes espesores por el que fluía líquido. Supongamos que el líquido fluye a través de un tubo horizontal cuya sección transversal es diferente en diferentes lugares. Seleccionemos mentalmente varias secciones de la tubería, sus áreas: S1 S2, S3. S4.

Durante un cierto período de tiempo t, un líquido del mismo volumen debe pasar por cada una de estas secciones. Todo el líquido que pasa por la primera sección durante el tiempo t debe pasar también por todas las demás secciones de menor diámetro durante el mismo tiempo. Si esto no fuera así y pasara menos líquido a través de una sección con área S3 durante el tiempo t que a través de una sección con área S1, entonces el exceso de líquido debería haberse acumulado en alguna parte. Pero el líquido llena la tubería y no hay ningún lugar donde acumularse. Tenga en cuenta que suponemos que el fluido es incompresible y tiene el mismo volumen en todas partes. ¿Cómo puede el líquido que fluyó a través de la primera sección “tener tiempo” para fluir a través de una sección mucho más pequeña con área S3 al mismo tiempo? Evidentemente, para que esto suceda, al pasar por partes estrechas de la tubería, la velocidad de movimiento del fluido debe ser mayor que al pasar por partes anchas.

Un tubo (un manómetro) se suelda verticalmente en secciones de tubería de diferentes espesores. En zonas estrechas de la tubería, la altura de la columna de líquido es menor que en zonas anchas. Esto significa que hay menos presión en lugares estrechos.

La presión del líquido que fluye por la tubería es mayor en aquellas partes de la tubería donde su velocidad es menor y, a la inversa, en aquellas partes donde la velocidad es mayor, la presión es menor. Esta es la ley de Bernoulli.

En la parte ancha de la tubería, la velocidad es menor que en la parte estrecha tantas veces como el área sección transversal 1 es mayor que 2.

Dejar que el fluido fluya sin fricción a través de un tubo de sección variable:

En otras palabras, a través de todas las secciones de la tubería pasan volúmenes iguales de líquido; de lo contrario, el líquido tendría que romperse en alguna parte o comprimirse, lo cual es imposible. durante el tiempo t a través de la sección S 1 el volumen pasará

, y por el tramo S 2 – volumen. Pero como estos volúmenes son iguales, entonces

La velocidad del flujo de fluido en una tubería de sección transversal variable es inversamente proporcional al área de la sección transversal.

Si el área de la sección transversal ha aumentado 4 veces, entonces la velocidad ha disminuido en la misma cantidad, y viceversa, la misma cantidad de veces ha disminuido la sección transversal de la tubería, la velocidad del flujo de líquido o gas. ha aumentado en la misma cantidad. ¿Dónde se observa este fenómeno de cambio de velocidad? Por ejemplo, en un río que desemboca en el mar, hay una disminución en la velocidad, el agua de un baño: la velocidad aumenta, observamos un flujo de agua turbulento. Si la velocidad es baja, entonces el líquido fluye como si estuviera dividido en capas (“laminia” - capa). El flujo se llama laminar.

Entonces, descubrimos que cuando un líquido fluye de una parte estrecha a una parte ancha o viceversa, la velocidad cambia, por lo tanto, el líquido se mueve con aceleración. ¿Qué causa la aceleración? (Fuerza (segunda ley de Newton)). ¿Qué fuerza imparte aceleración al fluido? Esta fuerza sólo puede ser la diferencia en las fuerzas de presión del fluido en las partes anchas y estrechas de la tubería.

La ecuación de Bernoulli muestra que la presión de un líquido o gas que fluye es mayor cuando la velocidad es menor y la presión es menor cuando la velocidad del flujo es mayor. Esta conclusión aparentemente paradójica se ve confirmada por experimentos directos.

El académico de la Academia de Ciencias de San Petersburgo Daniil Bernoulli llegó a esta conclusión por primera vez en 1726, y la ley lleva ahora su nombre.

Sigue siendo válido para el movimiento de líquidos y gases no limitados por las paredes de la tubería, en el libre flujo de líquido.

LA EXPERIENCIA HISTÓRICA DE OTTO VON GUERICKE (1654)

El físico alemán Otto von Guericke (1602-1686) llegó a la conclusión de la existencia de la presión atmosférica independientemente de Torricelli (de cuyos experimentos se enteró nueve años más tarde). Mientras bombeaba aire de una bola de metal de paredes delgadas, Guericke de repente vio cómo esta bola se aplanaba. Al reflexionar sobre la causa del accidente, se dio cuenta de que el aplastamiento de la bola se produjo bajo la influencia de la presión del aire ambiente.

Tras descubrir la presión atmosférica, Guericke construyó cerca de la fachada de su casa en Magdeburgo un barómetro de agua, en el que una figura con forma de hombre flotaba sobre la superficie del líquido, indicando las divisiones marcadas en el cristal.

En 1654, Guericke, queriendo convencer a todos de la existencia de la presión atmosférica, realizó el famoso experimento con los “hemisferios de Magdeburgo”. A la demostración del experimento asistieron el emperador Fernando III y miembros del Reichstag de Ratisbona. En su presencia, el aire era bombeado fuera de la cavidad entre los dos hemisferios metálicos plegados. Al mismo tiempo, las fuerzas de la presión atmosférica presionaron estos hemisferios con tanta fuerza que varios pares de caballos no pudieron separarlos. A continuación se muestra el famoso dibujo de G. Schott, que representa 16 caballos, 8 a cada lado del metal. Hemisferios de Magdeburgo, entre los cuales el vacío. Los hemisferios están presionados entre sí por nada más que la presión atmosférica, y esta fuerza es tan grande que ni siquiera un arnés tan decente puede separar los hemisferios entre sí.

BARÓMETRO DEL AGUA DE PASCAL (1646 g)

Los experimentos de Torricelli interesaron a muchos científicos, sus contemporáneos. Cuando el científico francés Blaise Pascal supo de ellos, los repitió con diferentes líquidos (aceite, vino y agua).

La figura muestra un barómetro de agua creado por Pascal en 1646. La columna de agua, que equilibraba la presión de la atmósfera, resultó ser mucho más alta que la columna de mercurio. Resultó ser de 10,3 metros.

EXPERIMENTOS DIVERTIDOS SOBRE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Consideremos una serie de experimentos relacionados con la acción de la presión atmosférica.
El aire tiene peso:

Usando una bomba de vacío, bombee el aire del matraz de vidrio y equilibre el matraz en una balanza de palanca. Abrimos el grifo y dejamos entrar aire en el matraz, y vemos que se ha alterado el equilibrio de la balanza. Este experimento demuestra de manera convincente que el aire tiene peso. Por tanto, el aire ejerce presión sobre todos los objetos cercanos a la superficie de la Tierra. La presión atmosférica es la presión de la atmósfera sobre todos los objetos que la componen y sobre la superficie de la Tierra. Se crea presión atmosférica. atracción gravitacional aire a la tierra y movimiento térmico moléculas de aire.

¿Inflar un globo para niños bombeando aire?:

¿Por qué, al bombear aire desde debajo de la campana de la bomba ubicada en su placa, la cámara del niño, globo¿Con un apéndice bien atado comienza a inflarse, por así decirlo?

Respuesta: Dentro de la cámara, la presión permanece constante (atmosférica) todo el tiempo, pero afuera disminuye. Debido a la diferencia de presión, la pelota se “infla”.

Experimente con un tubo de ensayo con tapón de goma:

Puedes realizar un experimento similar con un tubo de ensayo con tapón de goma. Al bombear aire por debajo de la campana, ¿el tapón sale volando de la botella? ¿Por qué?   Respuesta: El corcho sale volando debido a la diferencia de presión: la presión en el matraz es atmosférica, pero fuera de él, debajo de la campana, se reduce.

Otro experimento con tubos de ensayo:

Tomamos dos de estos tubos de ensayo para que uno de ellos pueda encajar libremente en el otro. Vierta un poco de agua en el ancho y luego inserte un tubo de ensayo corto y estrecho en él. Si ahora damos la vuelta a los tubos de ensayo, veremos que el tubo de ensayo estrecho no caerá, sino que, por el contrario, a medida que el agua salga, subirá, siendo aspirada hacia el interior del tubo de ensayo ancho.
¿Por qué sucede esto?

Respuesta: La presión dentro del tubo de ensayo grande es menor que la del exterior debido al flujo de agua, se ha formado un vacío allí, por lo que la presión atmosférica fuerza al tubo de ensayo pequeño a entrar en el grande.

Vidrio al revés:

Llene un vaso normal hasta el borde con agua. Cúbrelo con un trozo de papel, cúbrelo bien con la mano y baja el papel. Retire con cuidado la mano, sujetando el vaso por la parte inferior. El agua no se derrama. ¿Por qué sucede esto?

Respuesta: La presión del aire retiene el agua. La presión del aire se propaga igualmente en todas direcciones (según la ley de Pascal), es decir, también hacia arriba. El papel sólo sirve para garantizar que la superficie del agua quede completamente plana.

Experiencia con los hemisferios de Magdeburgo:

Tomamos dos hemisferios de hierro caseros (diámetro de 10 cm). Lubricamos los bordes de los hemisferios con aceite de máquina líquido, los presionamos ligeramente y bombeamos el aire con una bomba de vacío. Cerramos el grifo y, como se muestra en la foto, les colgamos un peso de dos kilogramos, los hemisferios no se desprenden. No hay aire dentro del hemisferio, o hay poco, por lo que la presión atmosférica externa los presiona fuertemente entre sí y evita que se rompan. En 1654, el físico alemán Otto von Guericke, queriendo convencer a todos de la existencia de la presión atmosférica, llevó a cabo un famoso experimento en Magdeburgo con hemisferios similares de aproximadamente un metro de diámetro, donde ocho pares de caballos no pudieron separarlos. En honor a este famoso experimento, estos hemisferios recibieron el nombre de "hemisferios de Magdeburgo".

Barómetro de Torricelli:

Tomamos un tubo de vidrio delgado, cerrado por un extremo, lo llenamos con agua azul (para una mejor visibilidad) y luego le damos la vuelta y bajamos el extremo abierto al baño de vidrio. En este caso, parte del agua se verterá sobre el vaso hasta que el cuello del tubo se cierre y no salga más agua, ya que se mantiene en su lugar gracias a la presión atmosférica.

El matemático y físico italiano Evangelista Torricelli realizó por primera vez un experimento similar con mercurio en 1643: la columna de mercurio en el tubo tenía una altura de aproximadamente 760 mm. Más tarde, este dispositivo se denominó barómetro de mercurio. El científico francés Blaise Pascal realizó un experimento similar con agua en 1646; la columna de agua, que equilibraba la presión de la atmósfera, resultó ser mucho más alta que la columna de mercurio. Resultó ser de 10,3 metros.

La foto muestra cómo hacer un bebedero automático para pájaros sencillo utilizando presión atmosférica. Para hacer esto, basta con asegurar de alguna manera verticalmente el recipiente lleno de agua. botella de plastico cuello hacia abajo y coloque un plato plano debajo. Cuando los pájaros beban agua, el agua de la botella se derramará lo suficiente como para cubrir el cuello de la botella.

¿Cómo funciona una jeringa?

Como puedes ver en la foto, el agua se mueve detrás del pistón. La presión atmosférica fuerza el líquido a entrar en la jeringa.

Transferimos agua con una taza con agujeros:

¿Es posible trasvasar agua con una taza que gotea? Respondemos, ¡sí es posible! Para hacer esto, simplemente cierre bien la parte superior de la taza con algo y podrá transferir el agua. La presión atmosférica evitará que el agua se derrame. Para el experimento fabricamos un dispositivo de este tipo, como se puede ver en la fotografía, a partir de una lata vacía.

EXPERIMENTOS SIMPLES LE AYUDAN A ENTENDER CÓMO FUNCIONA LA LEY DE BERNOULLI:

Experiencia 1:

¡Presionamos las placas y los pétalos, alejándolos con un chorro de aire!:

Cuando soplamos aire entre las placas y los pétalos, en lugar de separarse, se presionan entre sí.

Esto sucede porque la velocidad del aire entre las placas y los pétalos aumenta y la presión entre ellos disminuye en comparación con la presión atmosférica. Esta diferencia de presión los presiona.

Experimento 2: Bola flotante: mi Si se coloca una pelota de tenis ligera en una corriente de aire, “bailará” en la corriente, incluso si se coloca ligeramente oblicuamente. ¿Por qué? Velocidad chorro de aire

La presión creada por el secador de pelo es grande, lo que significa que la presión en esta zona es baja. La velocidad del aire en toda la habitación es baja, lo que significa que la presión es alta. El área de alta presión no permitirá que la bola caiga del área de baja presión.

Experimento 3: Colisión de dos barcos: z

Dejemos que dos barcos vayan en la misma dirección. Empezarán a acercarse y a chocar.

Entre los lados parece un canal de agua. EN embotellamiento entre los barcos la presión es menor que en el espacio que los rodea, más hipertensión agua circundante

los une y los une.: Antecedentes históricos Fue la ley de Bernoulli la que permitió comprender por qué en 1912 el pequeño crucero blindado Gauk, pasando por el mismísimo barco grande

En el mundo del "Olympic", cuando los barcos tomaron la posición que se muestra en la imagen, como si obedecieran a alguna fuerza invisible, "Gauk" de repente giró su morro hacia el "Olympic" y, sin obedecer el timón, se dirigió directamente hacia él. y lo hizo a bordo del “Olympic” "un gran agujero". Ese mismo año, el gemelo del Olímpico, el Titanic, se hundió al no poder evitar una colisión con un iceberg. ¿Qué crees que causó el naufragio? EN en este caso , se ha formado un canal entre barcos que se mueven en la misma dirección con una corriente en reverso

agua. Y en una corriente de agua la presión es menor que a su alrededor, en un océano en reposo. La enorme diferencia de presión obligó al barco más ligero a estrellarse contra la “ciudad flotante” Olympic, por lo que el Titanic no pudo evitar una colisión con el iceberg. Este ejemplo muestra que el fenómeno Bernoulli ocurre no sólo en la atmósfera, sino también en el mar.

CONCLUSIÓN Vivimos al fondo de un enorme aire océano que se llama atmósfera. la palabra es (“atmos” - aire, “esfera” - bola)

introducido en el idioma ruso por M.Yu. Lomonósov.

Hemos recopilado una gran cantidad de material histórico y teórico sobre la presión atmosférica. Se llevaron a cabo experimentos cualitativos, confirmando propiedades conocidas presión atmosférica.

Sin embargo, la idea de nuestro trabajo no es aprender a medir la presión atmosférica, sino demostrar que existe. Sólo se produce industrialmente un dispositivo, la “Bola de Pascal”, para demostrar la ley de propagación de la presión en el interior de líquidos y gases. Hemos fabricado muchos instrumentos sencillos basados ​​en la acción de la presión atmosférica y que muestran la existencia de la presión atmosférica. Sobre la base de estos instrumentos, el concepto de presión atmosférica se puede introducir y mostrar en experimentos entretenidos acción de la presión atmosférica.

La fabricación de dispositivos no requiere materiales escasos. El diseño de los dispositivos es extremadamente simple, las dimensiones y parámetros no requieren precisión especial y se adaptan bien a los dispositivos existentes en el aula de física.

Los resultados de nuestro trabajo se pueden utilizar para demostrar las propiedades de la presión atmosférica en clases y clubes. actividades extracurriculares en física.

LITERATURA

1. “Orientación experimental y práctica en la enseñanza de la física” Compilado por: K.A. Esmagambetov; MGMukashev, Aktobe, 2002, 46 páginas.

2. K.A. Esmagambetov “Okytudyn ush alshemdik adistemelik zhuyesi: experimentalista zertteu men natizhe”. Aktobe, 2010.- 62 apuestas.

3. P.L.Golovin. Club escolar de física y tecnología. M.: "Ilustración" 1991

4. S.A. Joroshavin. Modelado físico y técnico. M.: Educación 1988. – 207 págs.

5. lección moderna física en escuela secundaria. Editado por V.G.

L.S. Khizhnyakova M.: “Ilustración” 1983 – 224 págs.

6. E.N. Goryachkin. Equipos de laboratorio y técnicas artesanales. M.: “Ilustración”

1969. –472 págs.

7. Revista Física en la escuela No. 6 1984 S.A. Khoroshovin " Experimento de demostración como fuente de conocimiento del estudiante” p.56.

El físico, ingeniero y filósofo alemán Otto von Guericke nació en Magdeburgo el 20 de noviembre de 1602. Después de graduarse en la escuela de la ciudad, continuó sus estudios en las universidades de Leipzig, Helmstadt, Jena y Leiden.

Lejos de ser un científico de salón, Guericke se interesó durante toda su vida ciencias naturales. Para comprobar el postulado de Aristóteles (la naturaleza no tolera los espacios vacíos), inventó una bomba de aire, con la ayuda de la cual llevó a cabo su famoso experimento con los hemisferios de Magdeburgo en 1654. Para realizar el experimento se fabricaron dos hemisferios de cobre con un diámetro de 14 pulgadas (35,6 cm), uno de los cuales estaba equipado con un tubo para bombear aire. Estos hemisferios se juntaron y entre ellos se colocó un anillo de cuero empapado en cera fundida. Luego, mediante una bomba, se extraía el aire de la cavidad formada entre los hemisferios. Cada hemisferio tenía anillos de hierro, que estaban enganchados a dos tiros de caballos. En 1654, en Ratisbona, von Guericke demostró el experimento al Reichstag en presencia del emperador Fernando III. Después de bombear aire fuera de la esfera, 16 caballos, 8 de cada lado, no lograron romper los hemisferios, pero cuando se introdujo aire en los hemisferios, se desintegraron sin esfuerzo. No se sabe si los caballos de ambos bandos se utilizaron para mayor entretenimiento o por desconocimiento del propio físico, pues era posible sustituir la mitad de los caballos por una montura fija, sin perder la fuerza de influencia sobre los hemisferios. En 1656 Guericke repitió el experimento en Magdeburgo y en 1663 en Berlín con 24 caballos. Según cálculos posteriores, para superar el esfuerzo fue necesario enganchar 13 fuertes caballos de tiro a cada lado.

Dibujo de Gaspard Schott “Hemisferios de Magdeburgo”.

La experiencia en los hemisferios de Magdeburgo demostró la presencia de presión atmosférica y todavía se enseña en los cursos. fisica general por todo el mundo. Los hemisferios y la bomba originales se conservan. Museo Alemán en Múnich. Desarrollando este tema, en 1660 Guericke construyó el primer barómetro de agua y lo utilizó para observaciones meteorológicas, inventó un higrómetro, diseñó un termómetro de aire y un manómetro.

Sin embargo, los intereses de Guericke no se limitaban a esta sección de la física. En 1660 creó una de las primeras máquinas electrostáticas: una bola de azufre del tamaño de una pelota de fútbol. tamaño promedio, montado sobre un eje de hierro. Al girar la pelota y frotarla con las palmas, Guericke recibía electricidad. Usando este dispositivo estudió fenómenos eléctricos: descubrió la repulsión electrostática, el resplandor eléctrico (una bola de azufre electrificada brillaba en la oscuridad).

Numeroso experimentos fisicos Incluso durante su vida, trajeron al científico el reconocimiento y el respetuoso apodo del Galileo alemán. Mientras estudiaba astronomía, expresó la opinión de que los cometas podrían regresar. Guericke también estableció la elasticidad y el peso del aire, su capacidad para favorecer la combustión y la respiración y para conducir el sonido. Se demostró la presencia de vapor de agua en el aire. En 1666 fue el primero entre los científicos en recibir el título de nobleza y pasó a ser conocido como Otto von Guericke. El científico murió en Hamburgo el 11 de mayo de 1686.

La experiencia con los hemisferios de Magdeburgo impresionó tanto a sus contemporáneos que los duques de Brunswick-Wolfenbüttel utilizaron su imagen en los táleros conmemorativos de 1702 como alegoría. Habiendo gobernado juntos desde 1685, los dos hermanos duques se pelearon. Anton Ulrich sintió celos de su esposa Elisabeth Juliana de Holstein-Norburg por Rudolf Augustus, lo que llevó a su separación. En marzo de 1702, Anton Ulrich fue destituido del poder y huyó a Sajonia-Gotha. En esta ocasión se fabricó el llamado “luftpumpenthaler”, un tálero con bomba de aire. Su anverso muestra dos caballos despedazándose en vano. Hemisferios de Magdeburgo. Los hemisferios entrelazados son un símbolo de la unión inextricable de los dos gobernantes de Brunswick. Por el contrario, sin ningún esfuerzo, los dos hemisferios se separan, porque la mano de una mujer abrió la válvula y entró aire. El grabador ilustró la disputa palaciega utilizando dispositivos físicos. Después de la muerte de Rudolf August en 1704, Anton Ulrich volvió a gobernar.

Brunswick-Wolfenbüttel. Rudolf August y Anton Ulrich, 1685-1704. Luftpumpenthaler 1702, Goslar. En honor a la unidad fraterna. 29,36 g. Anverso: dos caballos desgarran en vano los hemisferios de Magdeburgo con la abreviatura RAV, detrás de ellos hay un símbolo de castidad, un unicornio y un águila con un rayo en sus patas, la inscripción QVOD VI NON POTVIT (que no pudieron forzar) . Reverso: en el pedestal hay dos hemisferios abiertos y una mano de mujer abriendo la válvula, arriba una cinta con el texto DISIECTVM EST ARTE MINISTRA (artificialmente disperso).

Brunswick-Wolfenbüttel. Rudolf August y Anton Ulrich, 1685-1704. Luftpumpenthaler 1702, Goslar. En honor a la unidad fraterna. Anverso: dos caballos destrozan en vano los hemisferios de Magdeburgo con la abreviatura RAV, detrás de ellos un unicornio y un rayo disparado desde una nube, la inscripción NON VI (no por violencia). Reverso: sobre un pedestal hay dos hemisferios abiertos y una mano de mujer abriendo una válvula, arriba una cinta con el texto SED ARTE (pero en arte).

Con motivo del 375 aniversario del nacimiento de Otto von Guericke, se acuñó en la RDA una moneda conmemorativa con un valor nominal de 10 marcos.

RDA. 10 marcos, 1977. 375º aniversario del nacimiento de Otto von Guericke. 500 años; 31 milímetros; 17. Tirada: 49.434 piezas.

RDA. 10 marcos, 1977. 375º aniversario del nacimiento de Otto von Guericke. Con la inscripción "Prueba". 500 años; 31 milímetros; 17. Tirada: 6.000 piezas.

Para conmemorar el 250 aniversario de la muerte de Otto von Guericke en el Tercer Reich, se acuñó medalla conmemorativa y se emitió un sello postal.

Medalla de bronce, 1936. 250 aniversario de la muerte de Otto von Guericke. 97 milímetros. Grabador: Rudolf Bosselt (1874-1938). Anverso: busto de Guericke; reverso: el escudo de Magdeburgo y la inscripción “Ehrengabe der Stadt Magdeburg” (obsequio honorífico de la ciudad de Magdeburgo).

Tercer Reich. Sello, 1936. 250 aniversario de la muerte de Otto von Guericke.

La RDA y Alemania Occidental también emitieron sellos postales dedicados a Otto von Guericke y su invento.

RDA. Sello postal, 1969. Experiencia en los hemisferios de Magdeburgo.

RDA. Sello postal, 1977. 375º aniversario del nacimiento de Otto von Guericke.

Alemania. Sello postal, 2002. 400 aniversario del nacimiento de Otto von Guericke.

1. La Figura 131 muestra un barómetro de agua creado por Pascal en 1646. ¿Qué altura tenía la columna de agua en este barómetro a una presión atmosférica de 760 mm Hg? Arte.?

2. En 1654, Otto Guericke en Magdeburgo, para demostrar la existencia de la presión atmosférica, llevó a cabo un experimento de este tipo. Bombeó el aire fuera de la cavidad entre los dos hemisferios metálicos plegados. La presión de la atmósfera presionó los hemisferios con tanta fuerza entre sí que ocho pares de caballos no pudieron separarlos (Fig. 132). Calcula la fuerza que comprime los hemisferios, si suponemos que actúa sobre un área igual a 2800 cm2 y la presión atmosférica es de 760 mmHg. Arte.

3. Se bombeó aire desde un tubo de 1 m de largo, sellado en un extremo y con un grifo en el otro extremo. Habiendo colocado el extremo con el grifo en el mercurio, se abrió el grifo. ¿El mercurio llenará todo el tubo? Si usas agua en lugar de mercurio, ¿llenará todo el tubo?

4. Expresar en hectopascales la presión igual a: 740 mm Hg. Arte.; 780mmHg Arte.

5. Mire la Figura 130. Responda las preguntas.
a) ¿Por qué se necesita una columna de mercurio de unos 760 mm de altura para equilibrar la presión de una atmósfera cuya altura alcanza decenas de miles de kilómetros?
b) La fuerza de la presión atmosférica actúa sobre el mercurio del vaso de arriba a abajo. ¿Por qué la presión atmosférica mantiene la columna de mercurio en el tubo?
c) ¿Cómo afectaría la presencia de aire en el tubo encima del mercurio a la lectura de un barómetro de mercurio?
d) ¿Cambiará la lectura del barómetro si se inclina el tubo? ¿Bajarlo más profundamente en una taza de mercurio?

a) La densidad del mercurio y la presión de su columna son mucho más densidad atmósfera.

b) La presión atmosférica mantiene la columna de mercurio como consecuencia de la ley de Pascal: esta presión se transmite de abajo hacia arriba a la columna de yesca.

c) La fuerza elástica del aire no permitiría que la columna de mercurio se elevara por encima de cierto nivel.

Cerramos el frasco de vidrio con el borde pulido con una placa de vidrio delgada y comenzamos a bombear el aire del frasco (Fig. 276). La placa de vidrio quedará presionada firmemente contra el frasco por la presión externa y, si el bombeo continúa, será aplastada por la diferencia de presión entre el exterior y el interior del frasco.

Arroz. 276. El exceso de presión externa sobre la presión interna empuja a través de una placa de vidrio

Uno de los primeros experimentos realizados para demostrar la existencia de la presión del aire fue el famoso experimento con los “hemisferios de Magdeburgo”, realizado por el físico alemán Otto von Guericke en 1654 (en Magdeburgo). Bombeó el aire de dos hemisferios de cobre plegados y la presión del aire exterior presionó los hemisferios con tanta fuerza que dos yuntas de caballos no pudieron separarlos (Fig. 277). Por supuesto, el papel del segundo arnés podría desempeñarlo un poste fuerte al que se uniría uno de los hemisferios. En la figura. 278 muestra una modificación del experimento de Guericke con una carga suspendida.

Arroz. 277. Grabado del libro de Guericke “Nuevos experimentos de Magdeburgo”. Desgarro de hemisferios por carros tirados por caballos

Arroz. 278. Grabado del libro de Guericke “Nuevos experimentos de Magdeburgo”. Hemisferios desgarrados con peso suspendido.

En medicina, a veces se utilizan copas neumáticas, que consisten en una copa con un globo de goma (Fig. 279). Apretando el globo con la mano, expulsa el aire y aplica la copa sobre la piel. Si ahora sueltas el globo, debido a su elasticidad volverá a aceptar forma esférica, el volumen interno de la lata aumentará y la presión del aire que queda en la lata disminuirá. El frasco quedará presionado firmemente contra la piel por la presión del aire exterior. La piel debajo del frasco se vuelve muy roja; deja un hematoma. La sangre que tiene presión atmosférica en el cuerpo fluye hacia un lugar con menor presión. Este flujo sanguíneo local es el propósito de la copa. En este caso, el aire disuelto en la sangre, al expandirse a medida que disminuye la presión, rompe pequeños vasos sanguíneos y forma un hematoma. Si presiona la piel en el borde del frasco y permite el acceso al aire exterior, la presión del interior y del exterior será igual y el frasco se caerá por sí solo.

Científico, inventor y político alemán. Es mejor conocido por su trabajo sobre la física del vacío, la creación de técnicas experimentales para demostrar la repulsión electrostática y su defensa de las teorías de la "interacción remota" y el "espacio absoluto".

Los legendarios "hemisferios de Magdeburgo" causaron en algún momento una sensación considerable en Alemania. El físico Otto von Guericke conectó dos hemisferios, extrajo aire de ellos y demostró que el aire presiona esta estructura con tanta fuerza que ni siquiera 16 caballos pueden romper la esfera. Sin embargo, los experimentos con el vacío no fueron el único pasatiempo de von Guericke: bastantes físico útil hecho tanto para las generaciones futuras de especialistas en electrostática, como para figura pública para los habitantes de Magdeburgo.

Von Guericke nació en Magdeburgo, Alemania. En 1617 se convirtió en estudiante en la Universidad de Leipzig. Guerra de los Treinta Años impidió a Otto continuar sus estudios en Leipzig y lo obligó a buscar el éxito en otros instituciones educativas países. Von Guericke completó sus estudios con un viaje de nueve meses a Francia e Inglaterra. Al regresar a Magdeburgo en 1626, von Guericke se casó.

Otto von Guericke no compartía el entusiasmo de la gente del pueblo por Gustavo Adolfo, lo que, sin embargo, no le ayudó especialmente durante la posterior caída de Magdeburgo en mayo de 1631. Von Guericke tuvo suerte de sobrevivir, aunque aun así perdió su libertad y la mayor parte de su fortuna. Trabajó algún tiempo como ingeniero; Su familia no logró regresar a Magdeburgo hasta febrero de 1632. Durante los siguientes 10 años, von Guericke participó activamente en la restauración de la ciudad en gran parte destruida; Otto dedicó mucho tiempo actividades sociales– incluso tuvo la oportunidad de desempeñarse como burgomaestre durante algún tiempo. A menudo von Guericke participó en misiones diplomáticas.

En 1654, Otto von Guericke tuvo la oportunidad de demostrar sus experimentos con el vacío. altos rangos Sacro Imperio Romano. Después de algún tiempo, las obras de von Guericke atrajeron la atención de Robert Boyle; En un momento realizó una investigación similar y el trabajo del alemán estaba en grado más alto interesado.

Von Guericke siguió siendo bastante activo actividad científica; Sobre todo, se concentró en el "trabajo de su vida": el libro "Ottonis de Guericke Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio". Otto documentó cuidadosamente experimentos con vacío y electrostática; En el camino, fue el primero en el mundo en demostrar claramente la repulsión electrostática. El propio Von Guericke afirmó que el trabajo en el libro finalmente terminó el 14 de mayo de 1663; La publicación, sin embargo, se retrasó hasta nueve años.

En los años 60 del siglo XVII quedó claro que todos los intentos de Magdeburgo en general y de von Guericke en particular de acabar con el estatus libre de la ciudad habían fracasado; Los habitantes firmaron un acuerdo según el cual aceptaron una guarnición de soldados de Brandeburgo dentro de sus muros y acordaron rendir homenaje al elector Federico Guillermo I (Gran Elector Federico Guillermo I de Brandeburgo). Von Guericke, sin embargo, se benefició de esto en muchos aspectos: el Elector fue un activo mecenas de la ciencia. La "Experimenta Nova" que se publicó contenía incluso una dedicatoria a Friedrich Wilhelm; En ese momento, el científico le debía mucho al Elector. En 1666, Otto von Guericke también recibió el premio. título de nobleza del emperador Leopoldo I. Fue entonces cuando Otto cambió su apellido de “Gericke” a “Guericke” y añadió el prefijo “von” a su nombre.

En 1667, von Guericke atendió las solicitudes que venían llegando desde hacía bastante tiempo y abandonó las posiciones civiles previamente ocupadas. En 1681, Otto von Guericke y su segunda esposa Dorothea abandonaron Magdeburgo para escapar del brote de peste; La pareja se instaló con el hijo de von Guericke, Hans Otto, en Hamburgo. Otto von Guericke murió en Hamburgo; Sucedió el 11 de mayo de 1686. El cuerpo de Von Guericke fue enterrado en Magdeburgo.