Magdeburgske halvkugler: luften holder fast

Et pædagogisk simulationsspil. Forudsig, hvor hårdt du skal trække for at skille to halvkugler, som kun luften holder sammen, træk så, og følg halvdelene.

LufttrykKraft

MAGDEBURG

Træk dem fra hinanden

Klar
Slå JavaScript til for at trække i halvkuglerne. Vejledningen og det gennemregnede eksempel kan stadig læses.
Halvkugler eller sugekopLufttrykDin forudsigelseReb og last
Kraft fra trykF = Δp·A

Tid

0.00 s

t

Træk eller last

— kN

F_pull

Luftens greb

— kN

Δp·A

Trykforskel

— kPa

Δp = p_out − p_in

Areal

— m²

A = π·r²

Forudsig, før du trækker

Skriv din forudsigelse for at gøre forsøget klar. Træk er slået fra, indtil der er et svar.

Forudsig, hvor godt luften holder.

Missionspoint—

Et træk skal skille halvdelene og må højst være 2 % for stort, et spand skal være det mindste antal heste, der klarer det, og en last skal blive hængende med højst 2 % til gode: hver giver 100 point. Rigtigt ved første kørsel giver 50 ekstra. En kørsel tæller, så snart den starter.

✓ Rigtigt svar① I første forsøg

Sådan spiller du Magdeburgske halvkugler

  1. Vælg et forsøg, og læs radius og trykket udenfor og indeni på kortet.
  2. Luften holder halvdelene sammen med F = (p_out − p_in)·π·r², trykforskellen gange den flade cirkel, hvor de mødes.
  3. Skriv din forudsigelse, og tryk på Træk. Trækket, eller lasten, vokser jævnt, indtil noget giver efter.
  4. Følg søjlerne: trækket vokser mod luftens greb, og det orange mærke viser din forudsigelse.

Hvor hårdt trykker luften?

Luften trykker på alt, cirka 101 kPa ved havniveau. Normalt er trykket det samme på begge sider af en flade, så det ophæver sig selv. Pump luften ud på den ene side, og trykket er ikke længere i balance. I 1654 lukkede Otto von Guericke to halvkugler af kobber, pumpede luften ud, og to hestespand kunne ikke trække dem fra hinanden. Kraften, der holder dem sammen, er trykforskellen gange arealet af den flade cirkel, hvor de mødes: F = (p_out − p_in)·π·r². Trykket på den krumme overflade peger i mange retninger, men de sidelæns dele ophæver hinanden, og det, der er tilbage, er lig med kraften på den flade cirkel. Tag halvdelen af luften ud, og du får halvdelen af kraften; et perfekt vakuum giver den største, p_out·π·r². På et bjerg trykker luften udenfor mindre, så halvdelene er lettere at skille. En sugekop virker på samme måde: den suger ikke; luften udenfor presser den mod væggen.

En afgrænset læringsmodel

Halvkuglerne er stive og helt tætte, og luften indeni beholder sit tryk, mens der trækkes. Trækket, eller lasten, vokser jævnt fra nul i 2 s; halvdelene skilles, eller sugekoppen slipper, præcis når det når F = (p_out − p_in)·π·r², og vises så, mens de bevæger sig fra hinanden i 1 s. 0,05 % tæller begge veje, så et afrundet svar virker. Tyngden af halvdelene, sugekoppen og rebene ses bort fra. Et træk er rigtigt, hvis det skiller halvdelene og højst er 2 % for stort, et spand, hvis det er det mindste antal heste, der klarer det, og en last, hvis sugekoppen holder den med højst 2 % til gode. g = 9,8 m/s². Tegningen er ikke i målestok. Spilles i realtid.

Når du skifter sprog, bevares forsøget, forudsigelsen, forsøgene og forløbet.