Hémisphères de Magdebourg
Les hémisphères de Magdebourg sont un dispositif expérimental d'Otto von Guericke, bourgmestre de Magdebourg, ayant servi à démontrer l'existence du vide et la notion de pression de l'air.
Les hémisphères
Deux hémisphères creux d'un peu plus de cinquante centimètres de diamètre furent assemblés pour former une sphère ; un des hémisphères était muni d'un tube fermé par une valve. Le tube était relié à une pompe à vide inventée par Otto von Guericke. L'air contenu dans la sphère put être pompé créant ainsi un certain vide. Le premier vide artificiel avait été produit quelques années auparavant par Evangelista Torricelli. La différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur des hémisphères les maintenait fermement ensemble en les comprimant.
Cette expérience a permis de démontrer l'action de la pression atmosphérique. En effet, la sphère formée par les hémisphères de Magdebourg étant vide, il n'y a aucune pression à l'intérieur alors que la pression atmosphérique appliquée sur la surface de cette sphère maintient les deux hémisphères bien appliqués l'un contre l'autre, d'où la difficulté pour les séparer. En effet, la force nécessaire pour séparer les deux hémisphères est la résultante des forces de pression sur un disque de même rayon (r) que les sphères, soit r = 28 cm. On trouve une force de 25 000 newtons, soit l'action d'une masse équivalente de deux tonnes et demie.
Les expériences
En 1654, Otto von Guericke se trouve à Ratisbonne en Bavière. Devant le prince de Auerberg, il prépare un ballon vide d'air relié à une corde que tiennent vingt personnes. Il ouvre rapidement un robinet et un piston (se trouvant dans le ballon) s'enfonce brusquement, soulevant facilement de terre les vingt personnes[1].
Le [2],[3], dans un essai devant la Diète et l'empereur Ferdinand III de Habsbourg à Ratisbonne, deux attelages de 15 chevaux n'ont pu séparer les hémisphères tant que le vide a été maintenu.
En 1656, l'expérience a été répétée encore une fois avec 16 chevaux (2 attelages de 8) dans sa ville de Magdebourg. Il a aussi fixé la sphère vide d'air à un support, puis accroché des poids, mais les hémisphères n'ont pas bougé.
En 1657, Gaspar Schott est le premier à décrire l'expérience dans son livre Mechanica Hydraulico-Pneumatica.
En 1663 (ou suivant, ou d'après certaines sources en 1661), la démonstration est réalisée à Berlin avec 24 chevaux devant Frédéric-Guillaume Ier de Brandebourg.
L'expérience devient très populaire pour illustrer la notion de pression atmosphérique, et beaucoup de petites copies des hémisphères ont été fabriquées et utilisées dans les classes de science.
Il est à noter que le nombre de chevaux impliqués est abusivement exagéré (doublé), pour augmenter l’effet spectaculaire : en effet, deux attelages de 15 chevaux, ou 16 chevaux, ou 24 chevaux, sont rigoureusement équivalents, du point de vue des forces en jeu, à respectivement et seulement 15, 8, ou 12 chevaux d’un côté, et un anneau scellé dans un mur de l’autre.
Notes et références
- Louis Figuier, Les Merveilles de la science, t. 1 : La Machine à vapeur, Paris, Jouvet et Cie, (lire en ligne), p. 40-41
- (en) Didier Maleuvre, The Horizon : A History of Our Infinite Longing, University of California Press, , 392 p. (ISBN 978-0-520-94711-5, lire en ligne), p. 181 Extrait de page 181
- (en) David C. Wallace, Twenty-Two Turbulent Years 1639 - 1661, Fast-Print Publishing, , 201 p. (ISBN 978-1-78035-660-0, lire en ligne), p. 156 Extrait de page 156
