FYSIKbasen.dk - Den danske database for pædagogiske undervisningsforsøg til fysiklærere
Forside Nyheder Forsøg Om siden Kontakt English
Gå en side tilbageUdskriv dette forsøgForetag ny søgning

rød pilMagdeburgske sfærer

Forsøg nr.: 2
Formål: At demonstrere luftens tryk.
Resume: To metalsfærer sættes sammen, og luften imellem pumpes ud. Sfærerne kan ikke længere skilles ad.
Nøgleord: Kræfter, Newtons Love, tryk.

Beskrivelse:

To metalhalvkugler sættes sammen til en kugle kun adskilt af en gummipakning. En vacuumpumpe bruges til at pumpe alt luft ud inde fra kuglen.

Diagram over forsøg
Diagram over forsøget.

Når kuglen er lufttom, vil de to halvkugler kun blive påvirket af luften udenom kuglen. Hvis man nu prøver at hive halvkuglerne fra hinanden, vil man opdage, at dette ikke er muligt. Luftens tryk er simpelthen for stort.

Billede af Magdeburgske halvkugler
Billede af Magdeburgske halvkugler. Disse er udstyret med pumpestuds og en ventil til at lukke luft ind igen.

Traditionelt adskiller man halvkuglerne ved at lukke luften ind igen. Der er dog en anden og mere interessant måde at adskille dem på igen: Placér de Magdeburgske sfærer i et vacuumkammer og pump dette tomt for luft. Efter lidt tid vil trykket omkring sfærerne være det samme som indeni, hvorved halvkuglerne falder fra hinanden!

To personer prøver kræfter med de Magdeburgske halvkugler
To personer prøver kræfter med de Magdeburgske halvkugler.

Hvis man vil regne på, hvor store kræfter, der holder halvkuglerne sammen, skal man kende halvkuglernes tværsnitsareal og bruge, at tryk er lig kraft pr. areal. Man kan så lave målinger, hvor man løfter lodder op med Magdeburg-kuglen, og hvor man prøver at bruge halvkugler af forskellig størrelse.

To børn prøver kræfter med de Magdeburgske halvkugler.
To børn prøver kræfter med de Magdeburgske halvkugler. Billedet er fra Fysikshowets optræden på Heureka Science Centeret i Finland i december 2006.

De Magdeburgske halvkugler blev første gang demonstreret af Otto von Guericke (1602-86), der var borgmester i byen Magdeburg. I 1654 demonstrerede von Guericke for eksempel, hvordan de to halvkugler ikke kunne skilles ad - ikke engang af to spand heste, der trak i hver sin halvkugle.

Originale magdeburgske halvkugler udstillet på Deutsches Museum i München
De originale magdeburgske halvkugler udstillet på Deutsches Museum i München. Ifølge museet er de fra Magdeburg fra "omkring 1663".

I virkeligheden er det en dårlig idé at bruge halvkugler. Disse anvendes formentligt, fordi man gerne vil gentage et historisk forsøg. Meget mere pædagogisk er det dog at at anvende flade plexiglasskiver adskilt af en gummi O-ring. Dermed kan man direkte måle arealet af vacuumpladerne (eller rettere det indesluttede areal af O-ringen), og man skal ikke spekulere på, om halvkuglernes krumning har nogen betydning for de involverede kræfter. Man kan desuden let ændre det effektive areal ved at skifte O-ringen ud med en større eller mindre:

Diagram over forsøg
Magdeburgske sfærer erstattet af to plane flader, der er adskilt af en gummi O-ring.

Spørgsmål og svar:

Hvorfor sidder halvkuglerne dårligt sammen?

Det skyldes helt sikkert, at trykket ikke kommer langt nok ned. Du har enten en utæthed i de Magdeburgske sfærer eller i gummipakningen, eller du har en dårlig vacuumpumpe.

Udstyr og materialer:

grøn pil Vacuumpumpe
grøn pil Magdeburgske sfærer

Referencer:

grøn pilLink til forsøg i database på Montana State University.
grøn pilC.H. Hayn: "Archimedes and the Magdeburg Hemispheres", The Physics Teacher 13, 42 (1975). (http://scitation.aip.org/tpt)

PIRA DCS: 2B30.30 (Væskemekanik: Væskestatik) Hvad er PIRA DCS?

Opdateret: 19.02.2007