看板 作者 jfsu (水精靈)標題 Re: [問卦] 為什麼馬德堡半球要用左右一堆馬拉阿?時間 Fri Jan 5 22:52:19 2018
※ 引述《s3122762120 ((づ′・ω・)づ)》之銘言:
: 馬德堡半球是人類為了展示大氣壓力有多大
: 在兩個半球中間抽真空所弄出來的東西
: 他們還在左右各擺八匹馬去拉那個球才拉開
: 可是力學不是告訴我們
: 作用力=反作用力
: 所以我說為什麼不把另一端綁在牆上
: 要用左右各八匹馬去拉阿
: 這樣不是可以省下八匹馬嗎
: 有沒有馬德堡半球實驗的八卦
關於你的問題,我放在文末。
馬拉銅球的實驗如果不夠看,那就換成馬拉列車好了。不過,當時還沒有火車就是了。
Anyway,就科普教育的觀點而言,馬拉銅球的實驗可以說是科學史上第一個以直觀
的形式,向一般大眾demo出感官經驗之外的自然現象,生動而有力地證明了大氣壓力
的存在是很強der。
再進入主題前,先來說說格里克(Otto von Guericke, 1602-1686)這個人。
出生在馬德堡市(Magdeburg)的他19歲時,到耶拿大學攻讀法律,2年後,轉到
萊頓大學學習數學和力學。天文、物理、數學、文學、法律與工程等學科,都有
所研究,是個博學的人。
畢業後,他投身軍旅,擔任工程師,但因戰爭的關係而淪為戰俘,家鄉也因戰火而
幾成廢墟,居民僅剩不到原先的2成。他歷劫歸來後,便離開軍隊,積極投入故鄉的
重建工作。在他44歲時,他被選為馬德堡市市長。閒暇時,仍是從事他最喜愛的
科學研究。
1643年,
托里切利(Evangelista Torricelli, 1608-1647)進行了在科學史上最有名
的真空實驗。他用水銀氣壓計證明了大氣壓力的存在,並在水銀計上方製造出
真空狀態(
劍心的天翔龍閃砍完後會產生真空狀態,也滿厲害的啊~)。這段真空被
後人稱為「
托里切利真空」,而用來實驗的玻璃管也被叫作「
托里切利管」。
不過,當時一般人根本難以想像何謂真空,加上亞里斯多德「自然害怕真空」的謬論
影響,因而許多人對於大氣壓力也仍半信半疑。但仍是有不少人看了真空實驗之後,
競相仿傚,就像蛋塔、夾娃娃熱潮一樣。消息傳到格里克耳中,醉心於科學的他暫時
放下繁重的公務,研究起托里切利的實驗。
他把密封好的木桶抽出空氣,結果轟的一聲,木桶炸成了碎片(實際上是大氣壓力
壓碎了木桶);他改用銅片做成球殼,進行同樣的實驗,發現球殼竟然被壓扁了。
經由一連串的實驗與研究,他確信大氣壓力是普遍存在的。為了消除人們對於
大氣壓力的懷疑,於其
舉辦徵文比賽或是發放大氣壓力學習小卡,他決定自掏腰包
4000英磅,來進行一次科學的「遊戲」。
1654年,神聖羅馬帝國的雷根斯堡(Regensburg)廣場萬頭鑽動,人們議論紛紛,
奔相走告,連國王和貴族們都趕來,大家都好奇地等著看來自易北河畔的馬德堡
市長要變什麼把戲。
格里克走到廣場中央,他和助手把兩個精心製做、直徑約20英寸的空心半球殼
合在一起,在不作任何焊接之下,中間接合處放置一張浸了油的環形皮革以確保密合。
接著在一個半球上裝一了一個活門,可以接上抽氣筒,把球內的空氣抽出來。
然後格里克將兩根粗繩綁在半球兩邊的環上,揮招叫來兩名壯漢一邊一個拔起河來。
只不過,無論這兩位大力士使盡吃奶的力氣,也拉不開兩個半球,人們簡直不敢相信
這球竟然是如此的Magic~。 這時格里克又在兩邊各追加1人,一直加到3人,銅球
依然紋風不動,搞起自閉起來。
群眾看得眾鴉雀無聲,格里克喊了喊聲,助手便牽了兩匹馬過來,一邊套上一匹,
兩位馬背上的騎手揮起鞭子,各向兩邊拉起來,可是銅球依然很有個性地緊緊相依。
(這就是團結的力量!)
於是又在兩邊各加1匹馬,一直各加到7匹馬,終於要啟動聖杯戰爭了...咳咳,
還是不見分曉。這時格里克又命令兩邊各加一匹馬,只聽到砰的一聲,銅球終於
被拉開,兩邊的8匹馬各自帶著半塊球殼一下子衝到幾百公尺遠。
這樣一種緊迫感被釋放的瞬間,在場的人們無不感到震撼,皇后則是嬌喘一聲倒在
皇帝的懷裡,
眼如媚絲、溫潤的雙唇微微張開,還噴出有如蘭花一般的香氣…。
皇帝:「到底花生省魔術?何這兩個小半球能有這麼大的吸力?」
格里克:「陛下,這不是吸力,是空氣給它的壓力。」
皇帝:「你知道這壓力有多大嗎?」
格里克:「按照托里切利的計算,物體每平方公分的面積上,大約要承受一公斤的
大氣壓力;也就是說,每個半球受到的大氣壓力差不多是2千公斤。」
皇帝立馬給了個讚。
皇后:「你懂啊?」
皇帝:「趕快推,不然別人會以為我們聽不懂。」
皇帝又問:「這樣一個砂鍋大的球就要承受如此巨大的壓力,那我們這些人每天
生活在大氣裡不也要被壓扁了嗎?」
格里克笑了笑,命令助手把兩個半球依原來的方式合上,並抽出球內的空氣。接著
他把活門打開,讓外面的空氣進入球裡。此時,格里克很容易地用兩手把半球拉開,
不費什麼力氣。
格里克:「拉不開球的是因為裡頭抽成了真空,外面承受了大氣壓力;反觀,
我們有口鼻可以呼吸,空氣能自由出入,不會形成真空,內外壓力
也就互相抵消了。」
帝稱善。
以上
底下是回答你的問題:
馬德堡半球實驗是在1654年進行的,而牛頓在1687年才發表《自然哲學的數學原理》
闡述了萬有引力和三大運動定律。
設想你回到364年前的今天(中國:甲午清順治十一年、南明永曆八年),你或許
正身在人群中看著馬德堡半球實驗,別說是你,當時的人們應該還沒有作用力與
反作用力的概念。
Reference:
1.科學五千年
2.數理化通俗演義(科學發明演義)(上)
3.岳飛.良馬對
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對流血一週仍然不死的生物千萬不能大意……。
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