效果和地面上差不多的。
马德堡半球实验主要是验证大气压的存在的,在空间站中,因为要提供人类生活所必须的氧气,所以空间站中的气压和地球表面是差不多的,按道理说连气体的组成比例也应该和地球表面大气一致,所以大气压依然存在,所以马德堡半球还是需要很大的力才能被拉开。
如果在太空高度真空的环境中进行这个实验的话,因为没有大气压的存在,所以马德堡半球只需轻轻一拉,就会被打开,根本就不需要那么多马。
希望对你有所帮助。
这里需要注意大气压在球面上的作用方向是垂直于受力点的,即受力方向是不定的,而这里马只能在水平方向上拉,所以只能算气压力在水平方向的分力,在计算中体现为压力仍用大气压,面积只用大圆的面积,因为是两个方向的拉力,所以面积要乘2即
F=PS=10×10^5×314×02^2×2=25120N,所以算出来的是16匹马。
至于把圆球面积化为圆盘面积的理由是根据数学中的向量和积分计算得到的,有兴趣可以自己找高中和大学的数学书来看一看。
1654年的一天,天空晴朗。人们集中在马德堡市的中心广场。消息早已传出,市长要展示马与大气压的比赛。
学者、百姓、贵族、还有德皇腓迪南二世。盖里格和助手们把两个精心制作的直径为50厘米的铜球壳抬上来,垫上橡皮圈,涂上油脂和在一起,两个半球吻合地扣好了,油脂是为了使球不透气。
盖里格在解释,说球中是空气,如果直接来人,一拉就开,因为球内球外的大气压力平衡,而一旦把球抽成真空,外界的大气压会作用在球的表面,把球压住。这时谁要是再想把球分开,就相当于和大气压比赛。
盖里格用自制的抽气机把半球内的空气抽了出去,球内形成真空了,气嘴拧紧后,两个半球严丝合缝。
工作准备完毕,盖里格令马夫牵来8匹大马,观众们备感惊奇,很多人表示不相信。一会儿,球的两边各拴上4匹马,这样8匹马分成两组,向相反的方向拉。马夫用皮鞭猛抽马匹,8匹高头大马猛力向前,结果铜球纹丝未动。
人群沸腾了,议论纷纷,人们被这饶有趣味的场面吸引住了。盖里格又命令马夫一边增加四匹马,16匹马猛拉之下,只听到一声巨响,广场上如同起了一个炸雷,两个半球被拉开了,在那一瞬间,外面的空气以极快的速度冲进球内,引起爆裂。
马德堡半球实验使大气压的观念深入人心。是物理学史上著名的实验,人们为了纪念这次实验,把两个铜球命名为马德堡半球。
马德堡半球实验
把两个班求合在一起,中间的空气抽空,在两边用十几匹马才拉得开,证明了大气压力的存在
在17世纪那个时候,德国有一个热爱科学的市长,名叫格里克.他是个博学多才的军人,从小就喜欢听听伽利略的故事;爱好读书,爱好科学;一直读到莱比锡大学.1621年又到耶拿大学攻读法律;1623年,再到莱顿大学钻研数学和力学.他读了三所大学,知识面很广,上知天文,下识地理;什么数理、法律、哲学工程等等,无所不知,无所不通.因此,他能在军旅中过活;又可在政界中立足;更能在科学界发言.他是1631年入伍,在军队中担任军械工程师,工作很出色.后来,投身政界,1646年当选为马德堡市市长.无论在军旅中,还是在市府内,都没停止科学探索.
1654年,他听到托里拆利的事儿,又听说还有许多人不相信大气压;还听到有少数人在嘲笑托里拆利;再听说双方争论得很激烈,互不相让,针锋相对.因此,格里克虽在远离意大利的德国,但很抱不平,义愤填膺.
他匆匆忙忙找来玻璃管子和水银,重新做托里拆利这个实验,断定这个实验是准确无误的;再将一个密封完好的木桶中的空气抽走,木桶就“砰!”的一声被大气“压”碎了!
有一天,他和助手做成两个半球,直径14英寸,即30多厘米,并请来一大队人马,在市郊做起“大型实验”.
这年5月8日的这一天,美丽的马德堡市风和日丽,晴空万里,十分爽朗,一大批人围在实验场上,熙熙嚷嚷十分热闹.有的说这样,有的说那样;有的支持格里克,希望实验成功;有的断言实验会失败;人们在议论着,在争论着;在预言着;还有的人一边在大街小巷里往实验场跑,一边高声大叫:
“市长演马戏了!市长演马戏了—”
格里克和助手当众把这个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈;再把两个半球壳灌满水后合在一起;然后把水全部抽出,使球内形成真空;最后,把气嘴上的龙头拧紧封闭.这时,周围的大气把两个半球紧紧地压在一起.
格里克一挥手,四个马夫牵来八匹高头大马,在球的两边各拴四匹.格里克一声令下,四个马夫扬鞭催马、背道而拉!好像在“拔河”似的.
“加油!加油!”实验场上黑压压的人群一边整齐地喊着,一边打着拍子.
4个马夫,8匹大马,都搞得浑身是汗.但是,铜球仍是原封不动.格里克只好摇摇手暂停一下.
然后,左右两队,人马倍增.马夫们喝了些开水,擦擦头额上的汗水,又在准备着第二次表现.
格里克再一挥手,实验场上更是热闹非常.16匹大马,死劲抗拉,八个马夫在大声吆喊,挥鞭催马……
实验的上的人群,更是伸长脖子,一个劲儿地看着,不时地发出“哗!哗!”的响声.
突然,“啪!”的一声巨响,铜球分开成原来的两半,格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告:
“先生们!女士们!市民们!你们该相信了吧!大气压是有的,大气压力是大得这样厉害!这么惊人!……”
实验结束后,仍有些人不理解这两个半球为什么拉不开,七嘴八舌地问他,他又耐心地作着详尽的解释:“平时,我们将两个半球紧密合拢,无须用力,就会分开.这是因为球内球外都有大气压力的作用;相互抵消平衡了.好像没有大气作用似的.今天,我把它抽成真空后,球内没有向外的大气压力了,只有球外大气紧紧地压住这两个半球……”.
通过这次“大型实验”,人们都终于相信有真空;有大气;大气有压力;大气压很惊人,但是,为了这次实验,格里克市长竟花费了4千英镑.
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证明了大气压强的存在
1654年5月8日,德国马德堡市市长奥托·格里克,把两个直径30多厘米的空心铜半球紧贴在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后用两队马向相反的方向拉两个半球最终用16匹马才将它们拉开,当马用尽了全力把两个半球最后拉开的时候,还发出了很大的响声这就是著名的马德堡半球实验
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