Question

В чем ошибся Герике, описывая свой опыт с магдебургскими полушариями?

Этот публичный опыт, который бургомистр Магдебурга Отто фон Герике продемонстрировал 8 мая 1654 г. перед членами рейхстага в Регенсбурге, сам он описал так: "Я заказал два медных полушария приблизительно в 3/4 магдебургских локтя в диаметре... Обе половины были совершенно одинаковы. Одна половина была снабжена краном или скорее клапаном, посредством которого мог извлекаться внутренний воздух из шара. Кроме того, на обоих полушариях были железные кольца с пропущенными через них верёвками для впрягания лошадей. Затем я заказал кожаное кольцо, пропитанное раствором воска в терпентине, чтобы оно не пропускало воздуха. Это кольцо было положено между полушариями, и из них был быстро выкачан воздух. При этом полушария оказались прижатыми к кожаному кольцу настолько сильно, что шестнадцать лошадей либо вовсе не могли разорвать их, либо разрывали с великим трудом. Когда разрыв происходил, то слышался звук вроде ружейного выстрела. Когда в пустоту полушарий вводился воздух, то разнять их было очень легко". Прав ли был Герике, указывая силу, необходимую для разрыва полушарий? Опыт показан на старинном рисунке; видны четыре пары лошадей с каждой стороны, пытающиеся оторвать полушария друг от друга. С какой силой были прижаты эти полушария? (Разрежение вряд ли было лучше 0,1 атмосферы.)

Answer 1

Магдебургский локоть -- 55 сантиметров, таким образом, диаметр полушария -- 41 с небольшим сантиметров и площадь проекции полушария на плоскость прокладки -- 1336 см^2. При перепаде давления 0,9 атм сила, с которой одно полушарие прижимается к другому с силой около 12 кН (за атмосферное давление принимаем 1 кгс/см^2), то есть чуть больше тонны. Ломовая лошадь способна тянуть с силой 100-120 кгс, так что десяти-двенадцати лошадей в принципе вполне достаточно для разрыва полушарий, если их впрячь таким образом, чтобы их силы эффективно складывались. 16 лошадей, впряженных с двух сторон -- это вовсе не эффективно, фактически для той же силы тяги можно взять половину лошадей и впрячь их с одной стороны, закрепив другое полушарие за столб. Подозреваю, что именно это и есть ошибка Герике.

Answer 2

Было достаточно 8 лошадей, к которым была бы привязана одна полусфера. Вторую полусферу можно было закрепить к земле или капитальной постройке. По третьему закону Ньютона сила натяжения веревки, привязанной ко второй полусфере была бы равна силе, приложенной лошадьми к первой полусфере (если веревка достаточно прочная).

Answer 3

Ну, почему именно "ошибка"? Вполне возможно, что это был такой "маркетинговый ход", чтобы произвести наибольший эффект. История нам не сохранила свидетельств выбора данного решения.

Но, по известным нам примерам, мы видим, что часто решения, продукцию, делают исходя из возможностей и с желанием произвести наибольший эффект.