نصفي الكرة الأرضية في ماغديبورغ

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
رسم غاسبار شوت لتجربة أوتو فون غيريكه في نصفي الكرة الأرضية
نصفا كرة صغيران بقطر 4 بوصات استُخدما في تعليم العلوم، سبعينيات القرن التاسع عشر

نصفا ماغديبورغ عبارة عن زوج من نصفي الكرة النحاسية الكبيرة ذات الحواف المتداخلة، استُخدما في تجربة شهيرة عام 1654 لإثبات قوة الضغط الجوي . عند إحكام إغلاق الحواف بالشحم وسحب الهواء منها، احتوت الكرة على فراغ ولم يكن بالإمكان فصلها بواسطة فرق من الخيول. بمجرد فتح الصمام، اندفع الهواء إلى الداخل وانفصل نصفا الكرة بسهولة. اخترع نصفا ماغديبورغ العالم الألماني وعمدة ماغديبورغ ، أوتو فون غيريكه ، [ 1 ] لإثبات فعالية مضخة الهواء التي اخترعها ومفهوم الضغط الجوي.

تباينت التكهنات حول محتويات الكرة. فقد اعتقد كثيرون أنها فارغة تمامًا، بينما جادل آخرون بأن الفراغ يحتوي على هواء أو مادة هوائية أدق. ولم ينتقل الصوت عبر الكرة، مما يشير إلى أن الصوت يحتاج إلى وسط لينتقل و/أو يُستشعر، بينما لا يحتاج الضوء إلى ذلك. [ 2 ]

أُنتج أول فراغ اصطناعي قبل بضع سنوات على يد إيفانجيليستا توريتشيلي ، مما ألهم غيريكه لتصميم أول مضخة فراغ في العالم ، والتي كانت تتألف من مكبس وأسطوانة مزودة بصمامات أحادية الاتجاه. شاع استخدام أنصاف الكرات في محاضرات الفيزياء لتوضيح قوة ضغط الهواء، ولا تزال تُستخدم في التعليم. تُعرض أنصاف الكرات الأصلية في المتحف الألماني في ميونيخ .

وبغض النظر عن أهميتها العلمية، فقد أثبتت التجربة تعافي مدينة ماغديبورغ، التي تعرضت قبل عقدين فقط لنهب ماغديبورغ - الذي يعتبر أسوأ فظائع حرب الثلاثين عامًا - عندما قُتل 20 ألفًا من سكانها، ولم يتبق منهم سوى 4000 في نهاية الحرب عام 1648. كان فون غيريك مهتمًا بكلا جانبي التجربة، بصفته عالمًا رائدًا ورئيسًا للبلدية عمل بلا كلل لاستعادة ثروة المدينة.

ملخص

نصفي الكرة الأرضية الأصليين لماغديبورغ ومضخة التفريغ غيريكي في المتحف الألماني ، ميونيخ، ألمانيا
1680 و1720 نصفي الكرة الأرضية ماغديبورغ في متحف Rijksmuseum Boerhaave

صُممت نصفي الكرة في ماغديبورغ، بقطر يبلغ حوالي 50  سم (20 بوصة)، [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] لعرض مضخة التفريغ التي اخترعها غيريكه. احتوى أحدهما على وصلة أنبوبية لتوصيل المضخة، مزودة بصمام لإغلاقها. عند سحب الهواء من داخل نصفي الكرة وإغلاق الصمام، يمكن فصل خرطوم المضخة، ويبقى النصفان متصلين بإحكام بفعل ضغط الهواء المحيط . 

كانت القوة التي تربط نصفي الكرة معًا تساوي مساحة الدائرة التي يبلغ قطرها 50 سم، والمحاطة  بمفصل نصفي الكرة ، مضروبة في فرق ضغط الهواء بين الداخل والخارج. من غير الواضح مدى قوة الفراغ الذي استطاعت مضخة جيريك تحقيقه، ولكن إذا تمكنت من إخلاء كل الهواء من الداخل، لكانت نصفي الكرة قد ارتبطا معًا بقوة تقارب 20 كيلونيوتن (4500 رطل قوة ؛ 2.2 طن قوة قصير ) ، [ 7 ] [ 8 ] أي ما يعادل رفع سيارة أو فيل صغير ؛ وهو دليلٌ قاطع على قوة ضغط الغلاف الجوي . 

المظاهرات

طوابع بريدية تُخلّد ذكرى عرض واختبار نصفي الكرة الفراغية لأوتو فون غيريكه في ماغديبورغ، ألمانيا

أُجريت تجربة غويريك في 8 مايو 1654 [ 9 ] أمام المجلس الإمبراطوري والإمبراطور فرديناند الثالث في ريغنسبورغ . [ 10 ] لم تستطع ثلاثون حصانًا، موزعة على فريقين من خمسة عشر حصانًا، فصل نصفي الكرة حتى فُتح الصمام لمعادلة ضغط الهواء. وفي عام 1656، كرر التجربة بستة عشر حصانًا (فريقين من ثمانية) في مسقط رأسه ماغديبورغ ، حيث كان يشغل منصب العمدة. أخذ أيضًا الكرتين، وعلق نصفيهما بدعامة، وأفرغ الهواء من داخلهما. ثم ربط أثقالًا بالكرتين، لكنهما لم تتحركا. كان غاسبار شوت أول من وصف التجربة منشورًا في كتابه "الميكانيكا الهيدروليكية الهوائية" (1657). وفي عام 1663 (أو، وفقًا لبعض المصادر، في عام 1661)، أُجريت التجربة نفسها في برلين أمام فريدريك ويليام، ناخب براندنبورغ، باستخدام أربعة وعشرين حصانًا.

أصبحت التجربة وسيلة شائعة لتوضيح مبادئ ضغط الهواء ، وصُنعت نسخ مصغرة عديدة من نصفي الكرة الأرضية، ولا تزال تُستخدم حتى اليوم في دروس العلوم. تُجري جمعية أوتو فون غيريك عروضًا تمثيلية لتجربة فون غيريك التي أُجريت عام 1654 في مواقع مختلفة حول العالم. وفي 18 مارس 2000، قدّمت منظمة بارومتر وورلد عرضًا توضيحيًا باستخدام ستة عشر حصانًا في جريت تورينجتون .

يظهر زوج صغير من نصفي الكرة الأرضية في لوحة " تجربة على طائر في مضخة الهواء " للفنان جوزيف رايت من ديربي ، المعروضة حاليًا في المعرض الوطني في لندن.

تم إحياء ذكرى هذه التجربة على ثلاثة طوابع بريدية ألمانية.

بعد أن اطلع روبرت بويل على مضخة جيريك من خلال كتاب شوت، تعاون مع روبرت هوك لتصميم وبناء مضخة هواء محسّنة. ومن خلال تجارب عديدة، صاغوا ما يُعرف بقانون بويل ، الذي ينص على أن حجم كتلة من غاز مثالي يتناسب عكسيًا مع ضغطها. وفي وقت لاحق، وتحديدًا عام ١٨٣٤، تم صياغة قانون الغاز المثالي .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ "غيريكي، أوتو فون" . الموسوعة البريطانية، الطبعة الحادية عشرة . المجلد.  12. مطبعة جامعة كامبريدج. 1910. ص.  670.
  2. ↑ برينسيبي، لورانس م. (2011). "مقدمة". الثورة العلمية . أكسفورد: أكسفورد أكاديميك. ص 1-3 . doi : 10.1093/actrade/9780199567416.003.0001 . ISBN  978-0-19-956741-6.
  3. ↑ هابلانيان، إم إتش؛ هيميون، سي إتش (2003). "تعليقات حول إعادة تمثيل نصفي الكرة الأرضية في ماغديبورغ" . 50 عامًا من جمعية الفراغ الأمريكية. مؤرشف من الأصل في 3 أغسطس 2008.
  4. ↑ نيف، سي آر (2000). "نصفا الكرة الأرضية الأصليان لماغديبورغ" . الفيزياء الفائقة . قسم الفيزياء وعلم الفلك، جامعة ولاية جورجيا.
  5. ↑ "نصفا الكرة الأرضية في ماغديبورغ" . كتالوج الوسائط المتعددة . معهد ومتحف تاريخ العلوم، فلورنسا، إيطاليا. 2006.
  6. ↑ هول، إدوين هـ.؛ بيرغن، جوزيف ي. (1903). كتاب في الفيزياء، الطبعة الثالثة . نيويورك: هنري هولت وشركاه. ص 52. نصفي الكرة الأرضية في ماغديبورغ. 
  7. ↑ نيف، كارل ر. (2012). "نصفا الكرة الأرضية في ماغديبورغ" . هايبرفيزيكس . قسم الفيزياء وعلم الفلك، جامعة ولاية جورجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2012 .
  8. تم حساب القوة باستخدام قطر 0.5 متر عند الضغط الجوي ؛ وتُعطى القوة بالعلاقة P₀ * π * r² ، حيث P₀ = ضغط الهواء و r = نصف قطر المقطع العرضي لنصف الكرة. ونظرًا لعدم كفاءة مضخة التفريغ، فمن المرجح أن يكون التفريغ الاصطناعي أضعف بكثير .
  9. ↑ مالوف، ديدييه (2011). الأفق: تاريخ شوقنا اللامتناهي . مطبعة جامعة كاليفورنيا. ص 181. ISBN  978-0-520-94711-5.مقتطف من الصفحة 181
  10. ^ "غيريكي، أوتو فون" . الموسوعة البريطانية، الطبعة الحادية عشرة . المجلد. 9. شركة Encyclopædia Britannica 1910. ص. 670.  
  • "نصفا الكرة الأرضية في ماغديبورغ" . روائع من المتحف الألماني . مؤرشف من الأصل في 12 نوفمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 27 يونيو 2005 .
  • "نصفا الكرة الأرضية في ماغديبورغ" . مجلة الخيول الثقيلة . مؤرشف من الأصل في 28 نوفمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 31 أكتوبر 2006 .نُشرت في النسخة المطبوعة صيف 2004.