Di pertengahan abad ke-17, penduduk kota Rogensburg dan pangeran berdaulat Jerman, yang dipimpin oleh kaisar, yang berkumpul di sana, menyaksikan tontonan yang menakjubkan: 16 kuda mencoba yang terbaik untuk memisahkan dua belahan tembaga yang melekat pada masing-masing lainnya. Apa yang menghubungkan mereka? "Tidak ada" adalah udara. Namun, delapan kuda yang menarik ke satu arah dan delapan kuda yang menarik yang lain, tidak dapat memisahkan mereka. Jadi wali kota Otto von Guericke menunjukkan dengan matanya sendiri kepada semua orang bahwa udara bukanlah "bukan apa-apa" sama sekali, bahwa ia memiliki berat dan menekan dengan kekuatan yang cukup besar pada semua benda duniawi.

Percobaan ini dilakukan pada tanggal 8 Mei 1654, dalam suasana yang sangat khusyuk. Wali kota yang terpelajar berhasil menarik minat semua orang dengan penelitian ilmiahnya, terlepas dari kenyataan bahwa masalah itu terjadi di tengah gejolak politik dan perang yang menghancurkan.

Deskripsi eksperimen terkenal dengan "belahan Magdeburg" tersedia di buku teks fisika. Namun demikian, saya yakin bahwa pembaca akan mendengarkan dengan penuh minat cerita ini dari bibir Guericke sendiri, yang kadang-kadang disebut sebagai "Galileo Jerman", fisikawan luar biasa. Sebuah buku tebal yang menjelaskan serangkaian panjang eksperimennya muncul dalam bahasa Latin di Amsterdam pada tahun 1672 dan, seperti semua buku pada era ini, memiliki judul yang panjang. Ini dia:

OTTO von GUERICKE

Yang disebut eksperimen Magdeburg baru
di atas RUANG TANPA UDARA,
awalnya dijelaskan oleh seorang profesor matematika
di Universitas Würzburg oleh Kaspar Schott.

Bab XXIII buku ini dikhususkan untuk eksperimen yang menarik minat kita. Berikut terjemahan harfiahnya.

“Eksperimen yang membuktikan bahwa tekanan udara menghubungkan kedua belahan begitu kuat sehingga tidak dapat dipisahkan dengan upaya 16 kuda.

Saya memesan dua belahan tembaga dengan diameter tiga perempat hasta Magdeburg. Namun kenyataannya, diameternya hanya 67/100, karena pengrajin, seperti biasa, tidak dapat membuat apa yang dibutuhkan. Kedua belahan sepenuhnya merespon satu sama lain. Sebuah derek melekat pada satu belahan bumi; Dengan katup ini, Anda dapat mengeluarkan udara dari dalam dan mencegah udara masuk dari luar. Selain itu, 4 cincin melekat pada belahan, di mana tali yang diikat ke harness kuda dijalin. Saya juga memesan cincin kulit untuk dijahit; itu jenuh dengan campuran lilin di terpentin; terjepit di antara belahan, itu tidak membiarkan udara melalui mereka. Sebuah tabung pompa udara dimasukkan ke dalam faucet, dan udara di dalam bola dikeluarkan. Kemudian ditemukan dengan kekuatan apa kedua belahan ditekan satu sama lain melalui cincin kulit. Tekanan udara luar menekan mereka begitu kuat sehingga 16 kuda (dengan sentakan) tidak dapat memisahkan mereka sama sekali, atau mencapainya hanya dengan susah payah. Ketika belahan, menyerah pada ketegangan semua kekuatan kuda, dipisahkan, raungan terdengar, seperti dari tembakan.

Tapi itu cukup untuk membuka akses gratis ke udara dengan memutar keran - dan mudah untuk memisahkan belahan dengan tangan Anda.

Perhitungan sederhana dapat menjelaskan kepada kita mengapa gaya yang begitu besar (8 kuda di setiap sisi) diperlukan untuk memisahkan bagian-bagian dari bola kosong. Pengepresan udara dengan kekuatan sekitar 1 kg per cm persegi; luas lingkaran dengan diameter 0,67 hasta (37 cm) adalah 1060 cm 2. Ini berarti bahwa tekanan atmosfer di setiap belahan bumi harus melebihi 1000 kg (1 ton). Oleh karena itu, setiap delapan kuda harus menarik dengan kekuatan satu ton untuk melawan tekanan udara luar.

Tampaknya untuk delapan kuda (di setiap sisi) ini bukan beban yang sangat besar. Namun, jangan lupa bahwa ketika bergerak, misalnya, beban 1 ton, kuda mengatasi gaya yang bukan sebesar 1 ton, tetapi jauh lebih kecil, yaitu gesekan roda pada poros dan di trotoar. Dan gaya ini - di jalan raya, misalnya - hanya lima persen, yaitu dengan beban satu ton - 50 kg. (Belum lagi bahwa ketika upaya delapan kuda digabungkan, seperti yang ditunjukkan oleh latihan, 50% traksi hilang.) Oleh karena itu, traksi 1 ton sesuai dengan beban kereta 20 ton dengan delapan kuda. Begitulah beban udara yang harus dipikul oleh kuda-kuda wali kota Magdeburg! Seolah-olah mereka seharusnya menggerakkan lokomotif uap kecil, yang, apalagi, tidak diletakkan di atas rel.

Diukur bahwa seekor kuda penarik yang kuat menarik kereta dengan gaya hanya 80 kg. Akibatnya, untuk memecahkan belahan Magdeburg, dengan traksi yang seragam, diperlukan 1000/80 \u003d 13 kuda di setiap sisi.

Pembaca mungkin akan tercengang mengetahui bahwa beberapa artikulasi kerangka kita tidak hancur karena alasan yang sama seperti belahan Magdeburg. Sendi pinggul kami hanyalah belahan Magdeburg. Dimungkinkan untuk mengekspos sendi ini dari koneksi otot dan tulang rawan, namun paha tidak jatuh: tekanan atmosfer menekannya, karena tidak ada udara di ruang interartikular.

Tulang sendi pinggul kita tidak hancur karena tekanan atmosfer,
seperti belahan Magdeburg ditahan.

"Magdeburg hasta" sama dengan 550 mm.
Area lingkaran diambil, dan bukan permukaan belahan bumi, karena tekanan atmosfer sama dengan nilai yang ditunjukkan hanya ketika bekerja pada permukaan pada sudut kanan; untuk permukaan miring, tekanan ini lebih kecil. Dalam hal ini, kami mengambil proyeksi persegi panjang dari permukaan bola ke bidang, yaitu, area lingkaran besar.
*** Dengan kecepatan 4 km per jam. Rata-rata, diasumsikan bahwa gaya tarik kuda adalah 15% dari beratnya; berat kuda: ringan - 400 kg, berat - 750 kg. Untuk waktu yang sangat singkat (usaha awal), gaya traksi bisa beberapa kali lebih besar.

- (atas nama kota Magdeburg). Dua belahan tembaga, kosong di dalam, berfungsi untuk membuktikan tekanan atmosfer ke segala arah. Kamus kata-kata asing termasuk dalam bahasa Rusia. Chudinov A.N., 1910. Belahan Bumi MAGDEBURG dari ... ... Kamus kata-kata asing dari bahasa Rusia

Kamus Ensiklopedis Besar

Dua belahan logam saling menempel erat, yang sulit dipisahkan jika udara dipompa keluar dari ruang di antara keduanya. Belahan Magdeburg dibuat di Magdeburg (oleh karena itu namanya) pada tahun 1654 oleh O. Guericke, yang, dengan bantuan mereka ... ... kamus ensiklopedis

Belahan Magdeburg- Magdeburgo pusrutuliai status sebagai T sritis fizika atitikmenys: angl. Magdeburg belahan bumi vok. magdeburgische Halbkugeln, f; magdeburgsche Halbkugeln, rus. Belahan Magdeburg, n pranc. belahan bumi de Magdebourg, f … Fizikos terminų odynas

- (fisik). Otto von Guericke, M. burgomaster, diplomat dan fisikawan, adalah orang pertama yang mencari cara untuk membuktikan keberadaan ruang kosong melalui pengalaman [Guericke tidak mencapai ini, tetapi selama hidupnya Torricelli menunjukkan adanya kekosongan (kekosongan Torricelli) .. ... ...

Dua erat ditekan satu sama lain logam. belahan, yang sulit dipisahkan jika udara dipompa keluar dari ruang di antara mereka. Barang-barang M. dibuat di Magdeburg (oleh karena itu namanya) pada tahun 1654 oleh O. Guericke, yang, dengan bantuan mereka, dengan jelas menunjukkan ... ... Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis

Belahan, belahan, lih. (buku). 1. Setengah dari bola geometris diperoleh dengan membaginya dengan bidang yang melalui pusat (mat.). || Sebuah benda yang memiliki bentuk ini. Belahan otak (dua bagian besar otak manusia dan ... ... Kamus Penjelasan Ushakov

Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

- (Pumpen, pompes, pompa) nama sebagian besar dari berbagai mesin untuk menaikkan air dalam pipa, serta untuk pemurnian dan kondensasi gas. Untuk menggerakkan setetes atau cairan elastis dalam pipa terbuka dari salah satu penampangnya ... ... Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

Artikel ini menelusuri perkembangan kimia dari asal-usulnya, dari saat seseorang belajar mengekstrak dan memelihara api dan melebur logam dari bijih dengannya, kemudian melalui era kuno dan Abad Pertengahan hingga zaman kita. ... ... Ensiklopedia Collier

Gambar 58. Perangkat kapal Mariotte. Dari lubang C, air mengalir merata.
Mengapa ini terjadi? Ikuti secara mental apa yang terjadi di dalam wadah ketika keran C dibuka (Gbr. 58). Pertama-tama, air dituangkan dari tabung gelas; tingkat cairan di dalamnya turun ke ujung tabung. Dengan aliran keluar lebih lanjut, ketinggian air di kapal sudah turun dan udara luar masuk melalui tabung gelas; itu gelembung melalui air dan mengumpulkan di atasnya di bagian atas kapal. Sekarang, di semua level B, tekanannya sama dengan atmosfer. Ini berarti bahwa air dari keran C mengalir keluar hanya di bawah tekanan lapisan air BC, karena tekanan atmosfer di dalam dan di luar bejana seimbang. Dan karena ketebalan lapisan BC tetap konstan, tidak mengherankan bahwa pancaran mengalir dengan kecepatan yang sama sepanjang waktu.
Coba sekarang jawab pertanyaan: seberapa cepat air akan keluar jika sumbat B dilepas setinggi ujung tabung?
Ternyata tidak mengalir keluar sama sekali (tentu saja, jika lubangnya sangat kecil sehingga lebarnya dapat diabaikan; jika tidak, air akan mengalir keluar di bawah tekanan lapisan air yang tipis, setebal lebarnya. lubang). Faktanya, di sini tekanan di dalam dan di luar sama dengan atmosfer, dan tidak ada yang menyebabkan air mengalir keluar.
Dan jika Anda mencabut sumbat A di atas ujung bawah tabung, maka tidak hanya air yang tidak mengalir keluar dari bejana, tetapi udara luar juga akan masuk ke dalamnya. Mengapa? Untuk alasan yang sangat sederhana: di dalam bagian kapal ini, tekanan udara lebih kecil dari tekanan atmosfer di luar.
Kapal dengan sifat luar biasa ini ditemukan oleh fisikawan terkenal Mariotte dan dinamai ilmuwan "kapal Mariotte."

Muat dari udara

Di pertengahan abad ke-17, penduduk kota Rogensburg dan pangeran berdaulat Jerman, yang dipimpin oleh kaisar, yang berkumpul di sana, menyaksikan tontonan yang menakjubkan: 16 kuda mencoba yang terbaik untuk memisahkan dua belahan tembaga yang melekat pada masing-masing lainnya. Apa yang menghubungkan mereka? "Tidak ada" - udara. Namun, delapan kuda yang menarik ke satu arah dan delapan kuda yang menarik yang lain, tidak dapat memisahkan mereka. Jadi wali kota Otto von Guericke menunjukkan dengan matanya sendiri kepada semua orang bahwa udara bukanlah "bukan apa-apa" sama sekali, bahwa ia memiliki berat dan menekan dengan kekuatan yang cukup besar pada semua benda duniawi.
Percobaan ini dilakukan pada tanggal 8 Mei 1654, dalam suasana yang sangat khusyuk. Wali kota yang terpelajar berhasil menarik minat semua orang dengan penelitian ilmiahnya, terlepas dari kenyataan bahwa masalah itu terjadi di tengah gejolak politik dan perang yang menghancurkan.
Deskripsi eksperimen terkenal dengan "belahan Magdeburg" tersedia di buku teks fisika. Namun demikian, saya yakin bahwa pembaca akan mendengarkan dengan penuh minat cerita ini dari bibir Guericke sendiri, yang kadang-kadang disebut sebagai "Galileo Jerman", fisikawan luar biasa. Sebuah buku tebal yang menjelaskan serangkaian panjang eksperimennya muncul dalam bahasa Latin di Amsterdam pada tahun 1672 dan, seperti semua buku pada era ini, memiliki judul yang panjang. Ini dia:
OTTO von GUERICKE

Yang disebut eksperimen Magdeburg baru

di atas RUANG TANPA UDARA,

awalnya dijelaskan oleh seorang profesor matematika
di Universitas Würzburg oleh Kaspar Schott.
Edisi penulis sendiri
lebih rinci dan dilengkapi dengan berbagai
pengalaman baru.
Bab XXIII buku ini dikhususkan untuk eksperimen yang menarik minat kita. Berikut terjemahan harfiahnya.
“Eksperimen yang membuktikan bahwa tekanan udara menghubungkan kedua belahan begitu kuat sehingga tidak dapat dipisahkan dengan upaya 16 kuda.
Saya memesan dua belahan tembaga dengan diameter tiga perempat hasta Magdeburg. Namun kenyataannya, diameternya hanya 67/100, karena pengrajin, seperti biasa, tidak dapat membuat apa yang dibutuhkan. Kedua belahan sepenuhnya merespon satu sama lain. Sebuah derek melekat pada satu belahan bumi; Dengan katup ini, Anda dapat mengeluarkan udara dari dalam dan mencegah udara masuk dari luar. Selain itu, 4 cincin melekat pada belahan, di mana tali yang diikat ke harness kuda dijalin. Saya juga memesan cincin kulit untuk dijahit; itu jenuh dengan campuran lilin di terpentin; terjepit di antara belahan, itu tidak membiarkan udara melalui mereka. Sebuah tabung pompa udara dimasukkan ke dalam faucet, dan udara di dalam bola dikeluarkan. Kemudian ditemukan dengan kekuatan apa kedua belahan ditekan satu sama lain melalui cincin kulit. Tekanan udara luar menekan mereka begitu kuat sehingga 16 kuda (dengan sentakan) tidak dapat memisahkan mereka sama sekali, atau mencapainya hanya dengan susah payah. Ketika belahan, menyerah pada ketegangan semua kekuatan kuda, dipisahkan, raungan terdengar, seperti dari tembakan.
Tapi itu cukup untuk membuka akses gratis ke udara dengan memutar keran - dan mudah untuk memisahkan belahan dengan tangan Anda.
Perhitungan sederhana dapat menjelaskan kepada kita mengapa gaya yang begitu besar (8 kuda di setiap sisi) diperlukan untuk memisahkan bagian-bagian dari bola kosong. Pengepresan udara dengan kekuatan sekitar 1 kg per cm persegi; luas lingkaran dengan diameter 0,67 hasta (37 cm) adalah 1060 cm2. Ini berarti bahwa tekanan atmosfer di setiap belahan bumi harus melebihi 1000 kg (1 ton). Oleh karena itu, setiap delapan kuda harus menarik dengan kekuatan satu ton untuk melawan tekanan udara luar.
Tampaknya untuk delapan kuda (di setiap sisi) ini bukan beban yang sangat besar. Namun, jangan lupa bahwa ketika bergerak, misalnya, beban 1 ton, kuda mengatasi gaya yang bukan sebesar 1 ton, tetapi jauh lebih kecil, yaitu gesekan roda pada poros dan di trotoar. Dan gaya ini - di jalan raya, misalnya - hanya lima persen, yaitu dengan beban satu ton - 50 kg. (Belum lagi bahwa ketika upaya delapan kuda digabungkan, seperti yang ditunjukkan oleh latihan, 50% traksi hilang.) Oleh karena itu, traksi 1 ton sesuai dengan beban kereta 20 ton dengan delapan kuda. Begitulah beban udara yang harus dipikul oleh kuda-kuda wali kota Magdeburg! Seolah-olah mereka seharusnya menggerakkan lokomotif uap kecil, yang, apalagi, tidak diletakkan di atas rel.
Diukur bahwa seekor kuda penarik yang kuat menarik kereta dengan gaya hanya 80 kg. Akibatnya, untuk memecahkan belahan Magdeburg, dengan daya dorong yang seragam, diperlukan 1000/80 \u003d 13 kuda di setiap sisi.
Pembaca mungkin akan tercengang mengetahui bahwa beberapa artikulasi kerangka kita tidak hancur karena alasan yang sama seperti belahan Magdeburg. Sendi pinggul kami hanyalah belahan Magdeburg. Dimungkinkan untuk mengekspos sendi ini dari koneksi otot dan tulang rawan, namun paha tidak jatuh: tekanan atmosfer menekannya, karena tidak ada udara di ruang interartikular.

Air Mancur Bangau Baru

Bentuk air mancur yang biasa, yang dikaitkan dengan mekanik kuno Heron, mungkin sudah diketahui oleh pembaca saya. Biarkan saya mengingatkan Anda di sini tentang perangkatnya, sebelum melanjutkan ke deskripsi modifikasi terbaru dari perangkat aneh ini. Air Mancur Bangau (Gbr. 60) terdiri dari tiga bejana: bagian atas terbuka a dan dua bola b dan c, tertutup rapat. Kapal dihubungkan oleh tiga tabung, yang lokasinya ditunjukkan pada gambar. Ketika ada air di a, bola b diisi dengan air, dan bola c diisi dengan udara, air mancur mulai beroperasi: air mengalir melalui tabung dari a ke c. memindahkan udara dari sana ke dalam bola b; di bawah tekanan udara yang masuk, air dari b mengalir ke atas tabung dan berdetak seperti air mancur di atas bejana a. Ketika bola b kosong, air mancur berhenti berdetak.

Gambar 59. Tulang-tulang sendi pinggul kita tidak hancur karena tekanan atmosfer, seperti halnya belahan Magdeburg tertahan.

Gambar 60. Air Mancur Bangau Purba.

Gambar 61. Modifikasi Modern Air Mancur Bangau. Di atas - varian perangkat pelat.
Ini adalah bentuk kuno dari air mancur Bangau. Sudah di zaman kita, seorang guru sekolah di Italia, didorong ke kecerdikan oleh sedikit perabot dari studi fisiknya, telah menyederhanakan konstruksi air mancur Bangau dan merancang modifikasi sedemikian rupa sehingga siapa pun dapat mengaturnya dengan bantuan cara yang paling sederhana (Gbr. 61). Alih-alih bola, ia menggunakan botol farmasi; alih-alih tabung kaca atau logam, saya mengambil tabung karet. Bejana atas tidak perlu dilubangi: seseorang cukup memasukkan ujung tabung ke dalamnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar. 61 di atas.
Dalam modifikasi ini, perangkat ini jauh lebih nyaman digunakan: ketika semua air dari tabung b meluap melalui wadah a ke tabung c, Anda cukup mengatur ulang tabung b dan c, dan air mancur kembali beroperasi; kita tidak boleh lupa, tentu saja, untuk juga mentransplantasikan ujungnya ke tabung lain.
Kenyamanan lain dari air mancur yang dimodifikasi adalah memungkinkan untuk secara sewenang-wenang mengubah lokasi kapal dan mempelajari bagaimana jarak level kapal mempengaruhi ketinggian jet.
Jika Anda ingin meningkatkan ketinggian pancaran berkali-kali, Anda dapat mencapainya dengan mengganti air dengan merkuri di labu bawah perangkat yang dijelaskan, dan udara dengan air (Gbr. 62). Pengoperasian alat ini jelas: air raksa, mengalir dari tabung c ke tabung b, memindahkan air darinya, menyebabkannya menyembur seperti air mancur. Mengetahui bahwa merkuri 13,5 kali lebih berat daripada air, kita dapat menghitung seberapa tinggi pancaran air mancur harus naik. Mari kita nyatakan perbedaan level masing-masing sebagai h1, h2, h3. Sekarang mari kita lihat gaya di mana air raksa mengalir dari bejana c (Gbr. 62) ke b. Air raksa dalam tabung penghubung dikenai tekanan dari kedua sisi. Di sebelah kanan, ini dipengaruhi oleh perbedaan tekanan h2 kolom air raksa (yang setara dengan tekanan 13,5 kali kolom air yang lebih tinggi, 13,5 h2) ditambah tekanan kolom air h1. Kolom air h3 menekan di sebelah kiri. Akibatnya, merkuri terbawa dengan paksa
13.5h2 + h1 - h3.
Tapi h3 - h1 = h2; jadi kami mengganti h1 - h3 dengan minus h2 dan mendapatkan:
13.5h2 - h2 yaitu 12.5h2.
Dengan demikian, air raksa memasuki bejana b di bawah tekanan berat kolom air dengan ketinggian 12,5 h2. Secara teoritis, air mancur harus berdetak dengan ketinggian yang sama dengan perbedaan kadar merkuri dalam labu, dikalikan dengan 12,5. Gesekan menurunkan ketinggian teoritis ini agak.
Namun demikian, perangkat yang dijelaskan memberikan kesempatan yang nyaman untuk mendapatkan jet tinggi. Untuk memaksa, misalnya, sebuah air mancur berdenyut hingga ketinggian 10 m, cukup untuk menaikkan satu kaleng di atas yang lain sekitar satu meter. Sangat mengherankan bahwa, seperti yang dapat dilihat dari perhitungan kami, ketinggian pelat a di atas termos dengan merkuri tidak sedikit pun mempengaruhi ketinggian pancaran.

Gambar 62. Air mancur bertekanan merkuri. Jet berdetak sepuluh kali lebih tinggi daripada perbedaan kadar merkuri.

Kapal Penipu

Di masa lalu - di abad ke-17 dan ke-18 - para bangsawan menghibur diri mereka sendiri dengan mainan instruktif berikut: mereka membuat cangkir (atau kendi), di bagian atasnya ada guntingan bermotif besar (Gbr. 63). Gelas seperti itu, yang dituang dengan anggur, dipersembahkan kepada tamu yang tidak tahu apa-apa, yang bisa ditertawakan tanpa hukuman. Bagaimana cara meminumnya? Anda tidak dapat memiringkannya: anggur akan mengalir keluar dari banyak lubang, dan tidak setetes pun akan mencapai mulut Anda. Itu akan terjadi seperti dalam dongeng:

Gambar 63. Kendi penipu akhir abad ke-18 dan rahasia konstruksinya.
Sayang, minum bir,
Ya, dia baru saja membasahi kumisnya.
Tapi siapa yang tahu rahasia pengaturan mug seperti itu - rahasia yang ditunjukkan pada gambar. 63 di sebelah kanan, - dia menyumbat lubang B dengan jarinya, mengambil cerat ke dalam mulutnya dan menarik cairan ke dalam dirinya sendiri tanpa memiringkan bejana: anggur naik melalui lubang E di sepanjang saluran di dalam pegangan, lalu di sepanjang kelanjutannya C di dalam tepi atas cangkir dan mencapai cerat.
Belum lama ini, mug serupa dibuat oleh pembuat tembikar kami. Itu terjadi pada saya di satu rumah untuk melihat contoh pekerjaan mereka, agak terampil menyembunyikan rahasia konstruksi kapal; di cangkirnya ada tulisan: "Minum, tapi jangan tumpah."

Berapa berat air dalam gelas yang terbalik?

"Tentu saja, itu tidak menimbang apa pun: air tidak dapat menampung gelas seperti itu, itu mengalir keluar," kata Anda.
- Dan jika tidak mengalir? Aku akan bertanya. - Lalu bagaimana?
Bahkan, menyimpan air di dalam gelas yang terbalik bisa dilakukan agar tidak tumpah. Kasus ini ditunjukkan pada Gambar. 64. Sebuah gelas piala terbalik, diikat di bagian bawah ke satu panci skala, diisi dengan air, yang tidak tumpah, karena tepi piala direndam dalam bejana dengan air. Gelas kosong yang sama persis ditempatkan pada panci timbangan lainnya.
Pan timbangan mana yang akan lebih berat?

Gambar 64. Piala mana yang akan dimenangkan?
Gelas air yang terbalik akan ditarik. Gelas ini mengalami tekanan atmosfer penuh dari atas, tetapi dari bawah - tekanan atmosfer, dilemahkan oleh berat air yang terkandung dalam gelas. Untuk menyeimbangkan cangkir, perlu mengisi gelas yang diletakkan di atas cangkir lain dengan air.
Dalam kondisi ini, oleh karena itu, air dalam gelas yang terbalik memiliki berat yang sama seperti dalam gelas yang diletakkan di bagian bawah.

Mengapa kapal tertarik?

Pada musim gugur 1912, insiden berikut terjadi dengan kapal uap samudra Olympic, yang saat itu merupakan salah satu kapal terbesar di dunia. Olimpiade berlayar di laut terbuka, dan hampir sejajar dengannya, pada jarak ratusan meter, kapal lain, kapal penjelajah lapis baja yang jauh lebih kecil, Gauk, lewat dengan kecepatan tinggi. Ketika kedua kapal mengambil posisi yang ditunjukkan pada gambar. 65, sesuatu yang tidak terduga terjadi: kapal yang lebih kecil dengan cepat keluar dari jalur, seolah-olah mematuhi kekuatan yang tidak terlihat, mengarahkan haluannya ke kapal uap besar dan, tidak mematuhi kemudi, bergerak hampir langsung ke arahnya. Terjadi tabrakan. Orang Gauk itu membenturkan hidungnya ke sisi Olmpik; pukulan itu begitu kuat sehingga "Gauk" membuat lubang besar di sisi "Olimpiade".

Gambar 65. Posisi kapal uap “Olympic” dan “Gauk” sebelum tumbukan.
Ketika kasus aneh ini dipertimbangkan di pengadilan maritim, kapten raksasa "Olimpiade" dinyatakan bersalah, karena, - putusan pengadilan berbunyi, - dia tidak memberikan perintah apa pun untuk memberi jalan kepada "Gauk" yang menyeberang jalan .
Pengadilan tidak melihat di sini, oleh karena itu, sesuatu yang luar biasa: kecerobohan kapten yang sederhana, tidak lebih. Sementara itu, terjadi keadaan yang sama sekali tidak terduga: kasus saling tarik menarik kapal di laut.
Kasus seperti itu telah terjadi lebih dari sekali, mungkin sebelumnya, dengan pergerakan paralel dua kapal. Tetapi sampai kapal yang sangat besar dibangun, fenomena ini tidak memanifestasikan dirinya dengan kekuatan seperti itu. Ketika air lautan mulai membajak "kota terapung", fenomena tarik-menarik kapal menjadi jauh lebih terlihat; komandan kapal perang memperhitungkan dia ketika bermanuver.
Banyak kecelakaan kapal kecil yang berlayar di sekitar kapal penumpang dan militer besar mungkin terjadi karena alasan yang sama.
Apa yang menjelaskan atraksi ini? Tentu saja, tidak ada pertanyaan tentang tarik-menarik menurut hukum gravitasi universal Newton; kita telah melihat (dalam Bab IV) bahwa daya tarik ini terlalu kecil. Alasan untuk fenomena ini adalah jenis yang sama sekali berbeda dan dijelaskan oleh hukum aliran cairan dalam tabung dan saluran. Dapat dibuktikan bahwa jika suatu zat cair mengalir melalui suatu saluran yang mengalami penyempitan dan pemuaian, maka pada bagian saluran yang sempit ia mengalir lebih cepat dan memberikan tekanan yang lebih kecil pada dinding saluran daripada di tempat yang luas, yang mengalir lebih tenang dan memberikan tekanan yang lebih besar. di dinding (yang disebut "prinsip Bernoulli"). ").
Hal yang sama berlaku untuk gas. Fenomena dalam doktrin gas ini disebut efek Clément-Desorme (menurut para fisikawan yang menemukannya) dan sering disebut sebagai "paradoks aerostatik". Untuk pertama kalinya fenomena ini, seperti yang mereka katakan, ditemukan secara tidak sengaja dalam keadaan berikut. Di salah satu tambang Prancis, seorang pekerja diperintahkan untuk menutup lubang adit luar dengan perisai, di mana udara terkompresi disuplai ke tambang. Pekerja itu berjuang untuk waktu yang lama dengan aliran udara, tetapi tiba-tiba perisai itu menghantam adit dengan sendirinya dengan kekuatan sedemikian rupa sehingga, jika perisai itu tidak cukup besar, dia akan ditarik ke lubang ventilasi bersama dengan pekerja yang ketakutan.
Kebetulan, fitur aliran gas ini menjelaskan tindakan alat penyemprot. Ketika kita meniup (Gbr. 67) ke lutut a, berakhir dengan penyempitan, udara, yang melewati penyempitan, mengurangi tekanannya. Jadi, ada udara dengan tekanan yang dikurangi di atas tabung b, dan oleh karena itu tekanan atmosfer mendorong cairan dari gelas ke atas tabung; di lubang, cairan memasuki jet udara yang ditiup dan disemprotkan ke dalamnya.
Sekarang kita akan mengerti apa alasan daya tarik kapal. Ketika dua kapal uap berlayar sejajar satu sama lain, semacam saluran air diperoleh di antara sisi-sisinya. Di saluran biasa, dindingnya diam, dan airnya bergerak; ini sebaliknya: airnya diam, tetapi dindingnya bergerak. Tetapi aksi gaya tidak berubah sama sekali: di tempat-tempat sempit tetesan bergerak, tekanan air di dinding lebih sedikit daripada di ruang di sekitar kapal uap. Dengan kata lain, sisi-sisi kapal uap yang saling berhadapan mengalami tekanan yang lebih kecil dari sisi air daripada bagian luar kapal. Apa yang harus terjadi sebagai akibat dari ini? Kapal-kapal harus, di bawah tekanan air luar, bergerak ke arah satu sama lain, dan wajar jika kapal yang lebih kecil bergerak lebih jelas, sementara yang lebih besar hampir tidak bergerak. Itulah mengapa daya tarik sangat kuat ketika sebuah kapal besar dengan cepat melewati kapal kecil.

Gambar 66. Di bagian saluran yang sempit, air mengalir lebih cepat dan menekan dinding lebih sedikit daripada di bagian yang lebar.

Gambar 67. Pistol semprot.

Gambar 68. Aliran air antara dua kapal layar.
Jadi, daya tarik kapal disebabkan oleh aksi hisap air yang mengalir. Ini juga menjelaskan bahaya jeram bagi perenang, efek hisap pusaran air. Dapat dihitung bahwa aliran air di sungai dengan kecepatan sedang 1 m per detik menarik tubuh manusia dengan kekuatan 30 kg! Kekuatan seperti itu tidak mudah untuk dilawan, terutama di dalam air, ketika berat badan kita sendiri tidak membantu kita untuk menjaga stabilitas. Akhirnya, aksi retraksi kereta api yang bergerak cepat dijelaskan oleh prinsip Bernoulli yang sama: kereta api dengan kecepatan 50 km per jam menyeret orang di dekatnya dengan gaya sekitar 8 kg.
Fenomena yang terkait dengan "prinsip Bernoulli", meskipun cukup umum, sedikit diketahui di kalangan non-spesialis. Karena itu, akan berguna untuk membahasnya secara lebih rinci. Berikut ini adalah kutipan dari artikel tentang topik ini yang diterbitkan dalam jurnal sains populer.

Prinsip Bernoulli dan Konsekuensinya

Prinsip yang pertama kali dikemukakan oleh Daniel Bernoulli pada tahun 1726, mengatakan: dalam pancaran air atau udara, tekanannya tinggi jika kecepatannya rendah, dan tekanannya rendah jika kecepatannya tinggi. Ada batasan yang diketahui untuk prinsip ini, tetapi kami tidak akan membahasnya di sini.
Beras. 69 menggambarkan prinsip ini.
Udara dihembuskan melalui tabung AB. Jika penampang tabung kecil, seperti pada a, kecepatan udara tinggi; dimana penampang besar, seperti pada b, kecepatan udara rendah. Di mana kecepatannya tinggi, tekanannya rendah, dan di mana kecepatannya rendah, tekanannya tinggi. Karena tekanan udara rendah di a, cairan dalam tabung C naik; pada saat yang sama, tekanan udara yang kuat di b menyebabkan cairan dalam tabung D tenggelam.

Gambar 69. Ilustrasi prinsip Bernoulli. Di bagian yang menyempit (a) dari tabung AB, tekanannya lebih kecil daripada di bagian yang lebar (b).
pada gambar. 70 tabung T dipasang pada piringan tembaga DD; udara dihembuskan melalui tabung T dan lebih jauh melewati piringan bebas dd. Udara di antara dua piringan memiliki kecepatan tinggi, tetapi kecepatan ini dengan cepat menurun saat mendekati tepi piringan, karena penampang aliran udara meningkat dengan cepat dan inersia udara yang mengalir keluar dari ruang di antara piringan adalah mengatasi. Tetapi tekanan udara di sekitar piringan besar, karena kecepatannya rendah, dan tekanan udara di antara piringan-piringan itu kecil, karena kecepatannya tinggi. Oleh karena itu, udara di sekitar piringan memiliki efek yang lebih besar pada piringan, cenderung membawa mereka lebih dekat daripada aliran udara di antara piringan, cenderung mendorong mereka terpisah; akibatnya disk dd menempel pada disk DD semakin kuat, semakin kuat arus udara di T.
Beras. 71 mewakili analogi dari gambar. 70, tetapi hanya dengan air. Air yang bergerak cepat pada piringan DD berada pada tingkat yang rendah dan naik ke tingkat air yang lebih tinggi di dalam cekungan saat air itu berputar di sekitar tepi piringan. Oleh karena itu, air diam di bawah piringan memiliki tekanan yang lebih tinggi daripada air yang bergerak di atas piringan, sehingga menyebabkan piringan naik. Batang P tidak memungkinkan perpindahan lateral disk.

Gambar 70. Pengalaman dengan disk.

Gambar 71. Disk DD naik pada batang P ketika semburan air dari tangki dituangkan ke atasnya.
Beras. 72 menggambarkan bola cahaya mengambang di jet udara. Pancaran udara mengenai bola dan mencegahnya jatuh. Ketika bola keluar dari jet, udara di sekitarnya mendorongnya kembali ke dalam jet karena tekanan udara ambien kecepatan rendah tinggi dan tekanan udara kecepatan tinggi di jet rendah.
Beras. 73 mewakili dua kapal yang bergerak berdampingan di air yang tenang, atau, apa artinya sama, dua kapal berdiri berdampingan dan mengalir di sekitar air. Aliran lebih dibatasi di ruang antara kapal, dan kecepatan air di ruang ini lebih besar daripada di kedua sisi kapal. Oleh karena itu, tekanan air antar kapal lebih kecil dari pada kedua sisi kapal; tekanan yang lebih tinggi dari air di sekitar kapal membawa mereka lebih dekat. Pelaut tahu betul bahwa dua kapal yang berlayar berdampingan sangat tertarik satu sama lain.

Gambar 72. Bola yang ditopang oleh pancaran udara.

Gambar 73. Dua kapal yang bergerak paralel tampak saling tarik menarik.

Gambar 74. Saat kapal bergerak maju, kapal B memutar haluan ke arah kapal A.

Gambar 75. Jika udara ditiupkan di antara dua bola cahaya, mereka akan saling mendekat hingga bersentuhan.
Kasus yang lebih serius dapat terjadi ketika satu kapal mengikuti yang lain, seperti yang ditunjukkan pada gambar. 74. Dua gaya F dan F, yang menyatukan kapal, cenderung membelokkannya, dan kapal B berbelok ke arah L dengan kekuatan yang cukup besar. Tabrakan dalam hal ini hampir tidak bisa dihindari, karena kemudi tidak punya waktu untuk mengubah arah kapal.
Fenomena yang dijelaskan sehubungan dengan gambar. 73 dapat didemonstrasikan dengan meniupkan udara di antara dua bola karet ringan yang digantung seperti yang ditunjukkan pada gambar. 75. Jika udara ditiup di antara mereka, mereka mendekat dan saling memukul.

Tujuan dari kantung ikan

Tentang peran apa yang dimainkan gelembung renang ikan, mereka biasanya mengatakan dan menulis - tampaknya cukup masuk akal - berikut ini. Untuk muncul dari kedalaman ke lapisan permukaan air, ikan menggembungkan kantung renangnya; kemudian volume tubuhnya meningkat, berat air yang dipindahkan menjadi lebih besar dari beratnya sendiri - dan, menurut hukum renang, ikan naik. Untuk menghentikan naik atau turun, dia, sebaliknya, menekan kantung renangnya. Volume tubuh, dan dengan itu berat air yang dipindahkan, berkurang, dan ikan tenggelam ke dasar menurut hukum Archimedes.
Gagasan yang disederhanakan tentang tujuan kantung renang ikan berasal dari zaman para ilmuwan dari Akademi Florentine (abad XVII) dan diungkapkan oleh Profesor Borelli pada tahun 1685. Selama lebih dari 200 tahun itu diterima tanpa keberatan , berhasil berakar di buku pelajaran sekolah, dan hanya oleh karya-karya peneliti baru (Moreau, Charbonel) ketidakkonsistenan lengkap dari teori ini ditemukan,
Gelembung tidak diragukan lagi memiliki hubungan yang sangat dekat dengan renang ikan, karena ikan, di mana gelembung itu dihilangkan secara artifisial selama percobaan, dapat tinggal di air hanya dengan bekerja keras dengan sirip mereka, dan ketika pekerjaan ini berhenti, mereka jatuh ke bawah. Apa peran sebenarnya? Sangat terbatas: hanya membantu ikan untuk tetap berada pada kedalaman tertentu - tepatnya pada kedalaman di mana berat air yang dipindahkan oleh ikan sama dengan berat ikan itu sendiri. Ketika ikan, dengan kerja siripnya, jatuh di bawah level ini, tubuhnya, yang mengalami tekanan luar yang besar dari air, mengerut, menekan gelembung; berat volume air yang dipindahkan berkurang, menjadi lebih kecil dari berat ikan, dan ikan jatuh tak terkendali. Semakin rendah jatuh, semakin kuat tekanan airnya (sebesar 1 atmosfer saat diturunkan setiap 10 m), semakin banyak tubuh ikan terjepit dan semakin cepat terus jatuh.
Hal yang sama, hanya dalam arah yang berlawanan, terjadi ketika ikan, setelah meninggalkan lapisan di mana ia seimbang, digerakkan oleh kerja siripnya ke lapisan yang lebih tinggi. Tubuhnya, dibebaskan dari bagian dari tekanan eksternal dan masih meledak dari dalam dengan gelembung renang (di mana tekanan gas mencapai titik ini dalam keseimbangan dengan tekanan air di sekitarnya), volume meningkat dan, sebagai hasilnya , mengapung lebih tinggi. Semakin tinggi ikan naik, semakin membengkak tubuhnya dan, akibatnya, semakin cepat naik lebih lanjut. Ikan tidak dapat mencegah hal ini dengan "meremas kandung kemih", karena dinding kantung renangnya tidak memiliki serat otot yang secara aktif dapat mengubah volumenya.
Perelman Ya.I. Mekanik yang menghibur. Diedit oleh R. Bonchkovsky - Penerbit Koperasi, 1933. - 241 hal.
Unduh(tautan langsung) : zanim_mech.djvu Sebelumnya 1 .. 6 > .. >> Berikutnya

Apa yang telah dikatakan menjelaskan kepada kita, antara lain, mengapa gesekan terhadap benda tidak bergerak dianggap dalam mekanika sebagai gaya, meskipun tidak dapat menyebabkan gerakan apa pun.

Gesekan adalah gaya karena memperlambat gerak. Kekuatan seperti itu, yang dengan sendirinya tidak dapat menimbulkan gerakan, tetapi hanya mampu memperlambat gerakan yang telah muncul (atau menyeimbangkan kekuatan lain), disebut "pasif" berbeda dengan kekuatan pendorong atau aktif.

Mari kita tekankan lagi bahwa tubuh tidak cenderung untuk tetap diam, tetapi tetap diam. Perbedaannya di sini sama seperti antara orang rumahan yang keras kepala yang sulit untuk keluar dari apartemen, dan orang yang kebetulan berada di rumah, tetapi siap untuk meninggalkan apartemen dengan sedikit provokasi. Tubuh fisik menurut sifatnya sama sekali bukan "tubuh rumahan"; sebaliknya, mereka sangat mobile, karena cukup untuk menerapkan gaya yang paling tidak signifikan ke benda bebas - dan itu bergerak. Ungkapan "tubuh berusaha untuk tetap diam" juga tidak tepat karena tubuh yang dibawa keluar dari keadaan istirahat tidak kembali ke sana dengan sendirinya, tetapi, sebaliknya, mempertahankan gerakan yang dikomunikasikan padanya selamanya (jika tidak ada, tentu saja, kekuatan yang mengganggu gerakan).

Sebagian besar kesalahpahaman yang terkait dengan hukum inersia disebabkan oleh kata "berusaha" yang ceroboh ini, yang telah merayap ke sebagian besar buku teks fisika dan mekanika.

Tidak kalah sulitnya untuk pemahaman yang benar adalah hukum ketiga Newton, yang sekarang kita bahas.

AKSI DAN REAKSI

Berharap untuk "Buka pintu, Anda menariknya dengan pegangan ke arah Anda. Otot tangan Anda, berkontraksi, menyatukan ujungnya: itu menarik pintu dan tubuh Anda dengan kekuatan yang sama

selatan ke yang lain. Dalam hal ini, jelas bahwa ada dua gaya yang bekerja antara tubuh Anda dan pintu, satu diterapkan ke pintu, yang lain ke tubuh Anda. Hal yang sama, tentu saja, terjadi ketika pintu terbuka bukan pada Anda, tetapi menjauh dari Anda: kekuatan mendorong pintu dan tubuh Anda terpisah.

Apa yang kita amati di sini untuk kekuatan otot berlaku untuk kekuatan apa pun secara umum, apa pun sifatnya. Setiap tegangan bekerja dalam dua arah yang berlawanan; ia memiliki, secara kiasan, dua ujung (dua kekuatan): satu diterapkan pada tubuh, di mana, seperti yang kita katakan, gaya itu bekerja; yang lain melekat pada tubuh yang kita sebut aktif. Merupakan kebiasaan untuk mengungkapkan apa yang telah dikatakan dalam mekanika secara singkat - terlalu pendek untuk pemahaman yang jelas - sebagai berikut: "aksi sama dengan nrot dan aksi".

Arti dari hukum ini adalah bahwa semua kekuatan alam adalah kekuatan ganda. Dalam setiap kasus manifestasi aksi suatu gaya, Anda harus membayangkan bahwa di suatu tempat di (tempat lain) ada gaya lain yang sama dengan gaya ini, tetapi diarahkan ke arah yang berlawanan.Kedua gaya ini bekerja tanpa gagal di antara dua titik, mencoba untuk membawa mereka lebih dekat atau mendorong mereka terpisah.

Biarkan Anda mempertimbangkan (Gbr. 5) gaya / \ QwK yang bekerja pada beban yang ditangguhkan dari udara anak

Beras. 5. Gaya (P9 Q, R)1 yang bekerja pada berat balon anak-anak. Di mana kekuatan lawan?

bola pengap. Gaya dorong P bola, gaya Q tali, dan berat Tv dari kumparan tampaknya merupakan gaya tunggal. Tapi ini hanya

gangguan dari kenyataan; sebenarnya, untuk masing-masing dari tiga gaya ada yang sama dengannya, tetapi (gaya berlawanan arah. Yaitu, gaya yang berlawanan dengan gaya P - diterapkan pada balon (Gbr. 6, gaya F1); gaya berlawanan pada gaya Q - bekerja pada ru -KU (Qi) y gaya yang berlawanan dengan gaya R diterapkan di pusat bola (gaya /?, Gambar 6), karena berat tidak hanya ditarik oleh Bumi, tetapi juga menariknya.

Satu lagi catatan penting. Ketika kita menanyakan besarnya tegangan pada seutas tali yang ujung-ujungnya ditarik oleh gaya 1 kg, pada intinya kita bertanya tentang harga 10-<копеечной почтовой марки. Ответ содержится в самом вопросе: веревка на-кг. Сказать «веревка растягивается двумя

Beras. 6. Perhatikan pertanyaan pada gambar sebelumnya: Pj9Q1Ji^-kekuatan lawan.

ditarik dengan gaya 1 dengan gaya 1 kg” atau “tali dikenai tegangan 1 kg” berarti secara harfiah menyatakan pikiran yang sama.

"Lagi pula, tidak ada tegangan lain sebesar 1 kg, kecuali untuk apa, yang terdiri dari dua gaya yang diarahkan ke arah yang berlawanan. Melupakan ini, mereka sering jatuh ke dalam kesalahan besar, contohnya sekarang akan kita berikan.

MASALAH DUA KUDA

Dua kuda meregangkan pegas baja dengan gaya masing-masing 100 kg. Apa yang ditunjukkan panah baja?

Banyak jawaban: 100 + 100 = 200 kg. Jawabannya salah. Kekuatan 100 kg, yang dengannya kuda menarik, menyebabkan,

Beras. 7. Setiap kuda menarik dengan gaya 100 kg. Berapa banyak pertunjukan?

pemanah musim semi?

seperti yang baru saja kita lihat, tegangannya bukan 200, tetapi hanya 100 kg.

Oleh karena itu, omong-omong, ketika belahan Magdeburg ditarik oleh 8 kuda dalam satu arah dan 8 dalam arah yang berlawanan, orang tidak boleh berpikir bahwa mereka ditarik oleh kekuatan 16 kuda. Dengan tidak adanya lawan 8 kuda, 8 sisanya tidak akan berpengaruh pada belahan otak. Delapan kuda bisa diganti hanya dengan tembok.

* TANTANGAN O

Beras. 8. Perahu mana yang akan mendarat lebih dulu?