Hemisférios de Magdeburgo: o ar segura firme

Um jogo educativo de simulação. Preveja com que força é preciso puxar para separar dois hemisférios unidos só pelo ar; depois puxe e observe as metades.

Pressão atmosféricaForça

MAGDEBURGO

Separá-los

Pronto
Ative o JavaScript para puxar os hemisférios. As instruções e o exemplo resolvido continuam legíveis.
Hemisférios ou ventosaEmpurrão do arSua previsãoCordas e carga
Força da pressãoF = Δp·A

Tempo

0.00 s

t

Tração ou carga

— kN

F_pull

O que o ar segura

— kN

Δp·A

Diferença de pressão

— kPa

Δp = p_out − p_in

Área

— m²

A = π·r²

Preveja antes de puxar

Digite sua previsão para preparar o teste. Puxar fica desativado até haver uma resposta.

Preveja com que força o ar segura.

Pontuação da missão—

Uma tração precisa separar as metades com no máximo 2% a mais, uma parelha precisa ter o menor número de cavalos que consegue, e uma carga precisa ficar presa com no máximo 2% de folga: cada uma vale 100 pontos. Acertar na primeira rodada soma mais 50. Uma rodada conta assim que começa.

✓ Resposta certa① De primeira

Como jogar Hemisférios de Magdeburgo

  1. Escolha um teste e leia no cartão o raio e as pressões de fora e de dentro.
  2. O ar une as metades com F = (p_out − p_in)·π·r², a diferença de pressão vezes o círculo plano onde elas se encontram.
  3. Digite sua previsão e toque em Puxar. A tração, ou a carga, cresce de forma constante até algo ceder.
  4. Observe as barras: a tração cresce em direção ao que o ar segura, e a marca laranja mostra sua previsão.

Com que força o ar empurra?

O ar pressiona tudo, cerca de 101 kPa ao nível do mar. Normalmente o empurrão é igual dos dois lados de uma superfície, então se anula. Tire o ar de um lado e o empurrão deixa de estar equilibrado. Em 1654 Otto von Guericke fechou dois hemisférios de cobre, tirou o ar, e duas parelhas de cavalos não conseguiram separá-los. A força que os une é a diferença de pressão vezes a área do círculo plano onde eles se encontram: F = (p_out − p_in)·π·r². Os empurrões sobre a superfície curva apontam em muitas direções, mas as suas partes laterais se anulam, e o que sobra é igual ao empurrão sobre esse círculo plano. Tire metade do ar e você terá metade da força; o vácuo perfeito dá a maior, p_out·π·r². Numa montanha o ar de fora pressiona menos, então as metades se separam com mais facilidade. Uma ventosa funciona igual: ela não suga; o ar de fora a empurra contra a parede.

Um modelo de aprendizagem focado

Os hemisférios são rígidos e perfeitamente vedados, e o ar de dentro mantém a pressão enquanto são puxados. A tração, ou a carga, cresce de forma constante a partir de zero por 2 s; as metades se separam, ou a ventosa solta, exatamente quando ela chega a F = (p_out − p_in)·π·r², e depois são desenhadas se afastando por 1 s. Uma margem de 0,05% conta nos dois sentidos, então uma resposta arredondada funciona. O peso das metades, da ventosa e das cordas é desprezado. Uma tração está certa se separar as metades com no máximo 2% a mais; uma parelha, se for o menor número de cavalos que consegue; e uma carga, se a ventosa a segurar com no máximo 2% de folga. g = 9,8 m/s². O desenho não está em escala. Roda em tempo real.

Ao trocar de idioma, seu teste, previsão, tentativas e rodada são mantidos.