Emisferi di Magdeburgo, Liceo T. Tasso, Roma

Emisferi di Magdeburgo, Liceo P. Albertelli, Roma

Emisferi di Magdeburgo, Liceo P. Albertelli, Roma

Cenno storico

Gli emisferi furono ideati e realizzati da Otto von Guericke (1602-1686), che fu borgomastro della città di Magdeburgo (di qui il loro nome ) in Germania.
Numerose fonti storiche narrano che nel 1657 un gruppo di 8 cavalli per parte non riuscì a dividere i due emisferi, una volta che al loro interno fu fatta una buona rarefazione dell'aria con la pompa anch'essa ideata e costruita da von Guericke nel 1650.
Gli emisferi erano di bronzo ed avevano un raggio di 0,36 m. Von Guericke calcolò che la forza necessaria per dividerli doveva essere almeno di 12.000 N [Abbiamo trasformato le unità di misura usate da von Guericke in quelle del S. I.].
Un breve calcolo molto approssimato ci suggerisce che la pompa di von Guericke non faceva un buon vuoto e vi era una discreta pressione residua della quale egli era ben conscio, ma la prova riuscì ugualmente.
Con esperimenti di questo tipo si mostravano sia l'effetto della pressione atmosferica, sia l'esistenza del vuoto (inteso come quasi assenza di aria).
Gli emisferi di Magdeburgo divennero, nel corso del XIX e anche del XX secolo, uno degli esperimenti classici da eseguire nelle scuole.

Descrizione

Esistono numerosissimi esemplari per uso scolastico, essi hanno in comune due emisferi costruiti in modo da risultare perfettamente aderenti una volta messi insieme. Quello inferiore è munito in genere di un rubinetto che lo collega alla base comunicante con una pompa per il vuoto, quello superiore porta un'impugnatura. Il rubinetto permette di evacuare l'aria dalla sfera ottenuta facendo combaciare i due emisferi. Fra di essi spesso vi è una guarnizione o un anello di gomma, anticamente di pelle ben conciata, ma non si devono usare mai del grasso o sostanza adesiva.

Funzionamento Inizialmente si deve far notare che i due emisferi, che combaciano perfettamente, una volta uniti, si possono separare con estrema facilità.
Dunque si uniscono i due emisferi e si posiziona la base sull'appoggio che comunica con la pompa; poi si apre il rubinetto e si aziona la pompa. Dopo 3 o 4 minuti si chiude il rubinetto, si spegne la pompa e si tolgono gli emisferi dall'appoggio.
Si noterà che a volte questa manovra richiede un discreto sforzo.
Poi si invitano due allievi a separare i due emisferi tirando in versi opposti. È naturale la loro meraviglia nel constatare che non riescono nell'intento. Basta infine aprire leggermente il rubinetto per far entrare l'aria e le due parti come per incanto si separeranno agevolmente.
Nel fare queste operazioni bisogna stare molto attenti che gli emisferi non cadano a terra poiché potrebbero seriamente danneggiarsi.

Un esempio di calcolo approssimativo

Se si vuole approfondire di poco l'argomento si può fare un calcolo molto approssimato della forza necessaria a separare i due emisferi.
Supposto che la pompa faccia una buona rarefazione, e che vi sia una buona tenuta d'aria, si misura il diametro della sfera e quindi si calcola la superficie del cerchio massimo (poiché le forze dovute alla pressione atmosferica sono perpendicolari alla superficie sferica, questo trucco serve per ottenere una stima approssimata della forza risultante che bisogna vincere per separare gli emisferi).
Poi si moltiplica detta superficie per la pressione atmosferica standard (101.300 Pa) e si ottiene la forza necessaria alla separazione, dovuta al peso dell'aria sovrastante.
È ovvio che la forza vera da applicare sarà minore per l'effetto dell'aria residua nella sfera.
La meraviglia che destano simili esperimenti è dovuta al nostro vivere immersi nell'aria che nasconde la consapevolezza del peso dell'aria stessa.

Immagine da Lab2go

Immagine da Lab2go

Esperienze

Sitografia