Hemisferios de Magdeburgo
La demostración consistió en intentar separar ambos hemisferios por sendos tiros de caballos cuando los bordes se sellaron con grasa y se extrajo el aire de su interior mediante una máquina neumática o bomba, creando un vacío.
El primer vacío artificial había sido producido unos años antes por Evangelista Torricelli y había inspirado a Guericke para diseñar la primera bomba de vacío del mundo, que consistía en un cilindro y pistón con válvulas de mariposa de un solo sentido.
Los hemisferios se hicieron populares en las clases de física como ilustración del poder de la presión del aire y todavía se utilizan en ámbitos educativos.
Soldado en una de ellas hay un conducto con una válvula que puede abrirse y cerrarse a voluntad.
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 dieciséis caballos, en dos tiros de ocho a cada lado.
Solo 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 solo dejar entrar de nuevo aire en su interior.
Sirve en la práctica como experimento en física para las demostraciones de la presión atmosférica.
Por el contrario, el aire atmosférico ejerce presión sobre la superficie exterior de los hemisferios y, si esta superficie es suficientemente grande, se necesita una fuerza bastante considerable para separarlos.
Cabe destacar que el formato esférico es el ideal estructuralmente para soportar la diferencia de presión, pero mientras tolere esta diferencia, cualquier formato que asegure la estanqueidad es viable.
Los dos partes, juntas, son comparables a un cuerpo hueco con el interior al vacío (en la práctica, con una pequeñísima parte de la presión atmosférica exterior) y sumergido en un fluido (el aire), que somete al conjunto a una compresión uniforme.
La diferencia de presión entre el interior y el exterior del dispositivo crea una fuerza que lo mantiene unido.
Por supuesto, sólo los componentes normales (perpendiculares) al plano de contacto entre las dos partes actúan para mantener la unión.
De manera sencilla, responde a la fórmula general (ver Cálculo avanzado): donde
es el área del círculo en el punto de contacto expresado en metros cuadrados (m²), considerando que 1 atmósfera equivale a 101 325 Pa.
la superficie de la zona en la que la fuerza actúa, tomada en metros cuadrados (m²).
En este punto podemos decir: Pasando de coordenadas cartesianas a esféricas, tenemos que
Usando los mismos valores del modelo anterior, utilizado por Von Guericke, pero esta vez, llevando la presión interior a 0,1 atm, tendremos: que corresponden aproximadamente a 1825 kgf en el límite de separación.
Las ventosas funcionan con un principio análogo y tienen interesantes aplicaciones prácticas, sobre todo en la industria.
