Con motivo de la celebración del VII Congreso
Internacional sobre Investigación en la Didáctica de las Ciencias que se
celebró en Granada de los días 7 al 10 de Septiembre del año 2005, el Parque
de las Ciencias de la ciudad nos deleitó con la realización del experimento de
los hemisferios de Magdeburgo.
Conozcamos la historia de este experimento y qué
importancia tubo en el contexto científico de su época. El 8 de mayo de 1654
tuvo lugar, en la ciudad alemana de Magdeburgo, ante el emperador Fernando III y
su séquito la exhibición de un experimento espectacular, diseñado y realizado
por el alcalde de la ciudad, el científico alemán Von
Guericke. Diversos grabados de la época, reflejan el acontecimiento.
El experimento consistía en tratar de separar dos
hemisferios metálicos, de unos 50cm de diámetro, unidos entre sí por simple
contacto, formando una esfera herméticamente cerrada, de la que se extraía el
aire con una bomba de vacío, por cierto, inventada por el propio Von
Guericke. Para facilitar el cierre hermético de los semiesferas metálicas
o hemisferios, se disponía de un aro de cuero que se colocaba entre las
superficies que se tocaban. Cada hemisferio disponía de varias argollas para
pasar cuerdas o cadenas por ellas y así poder tirar hacia los lados opuestos.
Los espectadores quedaron totalmente impresionados al
comprobar que diferentes grupos de hombres tirando con todas sus fuerzas hacia
ambos lados no conseguían separar los hemisferios. Tampoco pudieron
inicialmente separarlos 16 caballos, en dos grupos de 8 a cada lado. Sólo después
de un tiempo haciendo un gran esfuerzo lograron su objetivo provocando un
estruendo enorme. Los hemisferios que formaban la esfera, que tanto esfuerzo
costó abrir, se separaban sin ninguna dificultad con sólo dejar entrar de
nuevo aire en su interior.
En el experimento realizado en el 2005 en Granada con 16
caballos no se pudieron llegar a separar los hemisferios. Hay que tener en cuenta que
el vacío conseguido con la bomba de Von
Guericke del siglo XVII era menor que el que hoy en día se consigue con
nuestras modernas bombas de vacío.
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| Foto del experimento realizado en
el Parque de las Ciencias en Granada ante numerosos profesores de ciencias. |
¿Por qué cuesta tanto separar los hemisferios y por qué
quedaron tan impresionados los habitantes de Magdeburgo?
La primera parte de la
pregunta, en esta época, es fácil de contestar para cualquier estudiante de
Secundaria que comprenda bien la física. Todo lo que hay en la superficie de la
Tierra, por estar en un mar de aire que pesa, recibe fuerzas perpendicularmente
a su superficie en todas las direcciones. De la misma forma las reciben los
hemisferios tanto en su interior dirigidas hacia fuera como en el exterior hacia
dentro.Si una vez cerrados los hemisferios formando la esfera, se les quita
casi todo el aire que hay dentro, las fuerzas sobre la superficie exterior que
los aprieta uno contra el otro, es muy superior a la que actúa sobre ellos
hacia fuera por el aire que tienen en su interior, lo que hace muy difícil
separarlos.
La fuerza neta que aprieta los hemisferios, repartida sobre toda la
esfera formada, o sea, la que hay que vencer para separarlos, suponiendo que el
vacío conseguido en el interior fuese como un 10% del aire exterior, es del
orden del peso de siete toneladas.
La segunda parte de la pregunta ¿por qué quedaron tan
impresionados los habitantes de Magdeburgo? tiene que ver con el conocimiento
que entonces se tenía sobre los fluidos y su comportamiento. Estamos en el
siglo XVII donde, en una parte importante del mundo científico, se suponía que
la imposibilidad de generar vacío, “el horror al vacío”, era la causa del
movimiento de los fluidos evitando que se produjese. Así explicaban que, al
sorber el líquido de un vaso con una pajita, y por tanto quitar parte del aire
que hay en ella, el horror que siente la naturaleza al vacío, hacía subir al líquido
que hay en él. En el momento histórico en que se realizó la experiencia científicos
como Torricelli ya habían desechado esta teoría, y justificaban la presión
que ejerce la atmósfera, por el peso del aire y no por el horror al vacío.
Para los partidarios de la nueva teoría, como el propio
Von Guericke, son las fuerzas que el aire hace sobre la superficie del líquido
del vaso, debido a la presión que ejerce su peso, las que empujan por la pajita
al líquido hacia arriba al haber disminuido, por sorber, la fuerza que ejerce
la presión del aire del interior de pajita.
Dibujo 1.
Antigua teoría. El líquido sube por el horror al vacío.
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Dibujo 2 a.
Nueva teoría. La presión del aire sobre la pajita y
sobre la superficie del líquido son iguales.
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Dibujo 2 b.
Nueva teoría. La presión del aire sobre la paja es
menor, por sorber, que sobre la superficie del líquido del vaso. Por eso
sube el líquido por la pajita.
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Con la teatralidad de la experiencia de los hemisferios de
Magdeburgo se ayudó, por el impacto que produjo en un público tan notable, a
ir consolidando las nuevas ideas frente a las viejas.
Fuente:
http://centros5.pntic.mec.es
