Maagdenburger halve bollen: de lucht houdt vast

Een educatief simulatiespel. Voorspel hoe hard je moet trekken om twee halve bollen te scheiden die alleen door de lucht bij elkaar worden gehouden, trek dan en kijk naar de helften.

LuchtdrukKracht

MAAGDENBURG

Uit elkaar trekken

Klaar
Zet JavaScript aan om aan de halve bollen te trekken. De uitleg en het uitgewerkte voorbeeld blijven leesbaar.
Halve bollen of zuignapLuchtdrukJe voorspellingTouwen en last
Kracht door drukF = Δp·A

Tijd

0.00 s

t

Trekkracht of last

— kN

F_pull

Greep van de lucht

— kN

Δp·A

Drukverschil

— kPa

Δp = p_out − p_in

Oppervlakte

— m²

A = π·r²

Voorspel voordat je trekt

Typ je voorspelling om de proef klaar te zetten. Trekken blijft uit tot er een antwoord is.

Voorspel hoe stevig de lucht vasthoudt.

Missiescore—

Een trekkracht moet de helften scheiden met hoogstens 2 % te veel, een span moet het kleinste aantal paarden zijn dat het lukt, en een last moet blijven hangen met hoogstens 2 % ruimte over: elk levert 100 punten op. Goed bij de eerste run levert 50 extra op. Een run telt zodra hij begint.

✓ Goed antwoord① In één keer

Zo speel je Maagdenburger halve bollen

  1. Kies een proef en lees op de kaart de straal en de druk buiten en binnen.
  2. De lucht houdt de helften bij elkaar met F = (p_out − p_in)·π·r², het drukverschil maal de platte cirkel waar ze elkaar raken.
  3. Typ je voorspelling en druk op Trekken. De trekkracht, of de last, groeit gelijkmatig tot er iets bezwijkt.
  4. Kijk naar de balken: de trekkracht groeit naar de greep van de lucht toe, en de oranje markering toont je voorspelling.

Hoe hard duwt de lucht?

De lucht drukt op alles, ongeveer 101 kPa op zeeniveau. Meestal is de druk aan beide kanten van een oppervlak gelijk, dus heft hij zichzelf op. Pomp aan één kant de lucht weg en de druk is niet meer in evenwicht. In 1654 sloot Otto von Guericke twee koperen halve bollen af, pompte de lucht eruit, en twee spannen paarden konden ze niet uit elkaar trekken. De kracht die ze bij elkaar houdt, is het drukverschil maal de oppervlakte van de platte cirkel waar ze elkaar raken: F = (p_out − p_in)·π·r². De drukken op het gebogen oppervlak wijzen in veel richtingen, maar hun zijwaartse delen heffen elkaar op, en wat overblijft is gelijk aan de kracht op die platte cirkel. Haal de helft van de lucht eruit en je krijgt de helft van de kracht; een volmaakt vacuüm geeft de grootste, p_out·π·r². Op een berg drukt de lucht buiten minder, dus gaan de helften makkelijker uit elkaar. Een zuignap werkt net zo: hij zuigt niet; de lucht buiten duwt hem tegen de muur.

Een gericht leermodel

De halve bollen zijn star en perfect dicht, en de lucht binnen houdt dezelfde druk terwijl eraan getrokken wordt. De trekkracht, of de last, groeit 2 s lang gelijkmatig vanaf nul; de helften gaan uit elkaar, of de zuignap laat los, precies als hij F = (p_out − p_in)·π·r² bereikt, en worden daarna 1 s lang uit elkaar gaand getekend. Binnen 0,05 % telt in beide richtingen, dus een afgerond antwoord werkt. Het gewicht van de helften, de zuignap en de touwen wordt verwaarloosd. Een trekkracht is goed als hij de helften scheidt met hoogstens 2 % te veel, een span als het het kleinste aantal paarden is dat het lukt, en een last als de zuignap hem houdt met hoogstens 2 % ruimte over. g = 9,8 m/s². De tekening is niet op schaal. Speelt in echte tijd.

Bij het wisselen van taal blijven je proef, voorspelling, pogingen en voortgang behouden.