Ons leesboek

Zwaarte en Luchtdrukking.

Waarom weegt een steen zwaar op de hand; waarom valt het op de grond, wanneer wij het niet langer ondersteunen? Een paar manschen hebben over deze vraag grondig nagedacht, en het gevolg van hunne overdenkingen is geweest: de ontdekking van een grote en belangrijke wet der natuur, de wet der zwaartekracht.

Alle lichamen hebben de neiging om te vallen of tegen de grond te rusten, eenvoudig omdat de grond of de aarde alles tot zich aantrekt, als een magneet.

Door de gewoonte merken wij niet meer hoe wij, bij elke stap die wij doen, de aantrekkingskracht van de aarde hebben te overwinnen door onze spierkracht. Wanneer een

[p. 143]

arm of een been van iemands lichaam gescheiden is en wij houden het in de hand, dan bevinden wij eerst, hoe zwaar onze lichaamsdelen zijn. Wij mogen in een ballon opstijgen in de lucht, wij mogen een kanon-kogel in de hoogte schieten, maar de aarde trekt alles weer tot zich terug. Waar wij ook op de aardbol staan, deze kracht werkt altijd loodrecht naar beneden, dat wil zeggen, in de richting van het middelpunt der aarde.

De waterdeeltjes der oceanen gehoorzamen aan deze kracht door gezamenlijk een bolvormige stand aan te nemen, waardoor zij het dichtst mogelijk het aantrekkende middelpunt naderen, en waardoor het oppervlak der wateren één doorlopende kromming vormt met de gehele oppervlakte.

De luchtlaag of dampkring, welke onze aarde omsluit, en welke voor ons het leven mogelijk maakt, wordt ook door zwaarte-kracht op de aardoppervlakte vastgetrokken, zodat het niet in de ruimte vervliegt.

Deze lucht- of dampkring rust met zeker gewicht op de aarde en op alles wat zich op de aarde bevindt. Doch, zoals bij alle gas-vormige lichamen, werkt deze drukking niet alleen naar beneden, maar naar alle richtingen met gelijke sterkte. Deze sterke lucht-drukking kunnen wij op verschillende wijzen aantonen. Wij weten, dat wij met een leren zuigertje een plank of klip kunnen oplichten: door het zuigertje vast te trappen tegen de klip, drijven wij al de lucht uit tusschen het leer en de klip; de lucht werkt dan alleen nog van buiten op de klip en op de zuiger in en drukt ze zó vast tegen elkaar, dat enige kracht nodig is om ze weer te scheiden.

Indien het mogelijk was, het deksel van een ijzeren pot volkomen sluitend te maken en de lucht uit de pot te verwijderen, dan zou de buitenlucht het deksel zó sterk vast drukken op de pot, dat de sterkste man het niet zou kunnen aftrekken. Zo heeft men de proef genomen met twee ijzeren half-bollen die op elkaar passen als deksel en pot, doch zó goed, dat er geen lucht door de sluiting kan dringen. Van

[p. 144]

buiten draagt elk der halve bollen een sterke ring. Men legt ze nu op elkaar en pompt de lucht uit de ingesloten ruimte. Twee sterke paarden spant men nu aan de beide ringen, zodat zij naar verschillende kanten trekken, doch zij zijn niet in staat de beide helften van elkaar los te trekken.

Wanneer wij een glas vol maken in een bak water, en het volle glas omgekeerd uit het water opheffen, tot de rand daarvan bijna tot aan de oppervlakte van het water komt, dan zien wij, dat het glas niet leeg loopt in de bak, maar vol blijft, hoewel omgekeerd. Al was het glas twee-maal zo lang als een gewoon waterglas, het zou nog vol blijven, ja, al was het twintig of dertig voet lang. Maar wanneer wij zulk een lang gevuld glas of buis nemen van 40 voet lengte en dit omkeren in een bak water, dan zal het water niet meer tot boven in dit glas blijven staan; wij zullen het omtrent 7 voet zien dalen, zodat het op een hoogte van omtrent 33 voet blijft staan in het glas (Hoger dan dit kan water ook niet opgepompt worden met een gewone zuig-pomp).

Uit deze proef komen wij tot deze gevolgtrekking: De dampkrings-lucht drukt op het water in de bak met een gewicht, dat even groot is als het gewicht van een waterkolom van 33 voet hoogte. Was de druk van de lucht minder, dan zou het water van de glazen buis geheel of gedeeltelijk in de bak terugvallen en de water-oppervlakte van de bak zou hoger rijzen. Maar nu verhindert de luchtdrukking dit. Het is net, of wy een schaal hebben, waarop aan de ene kant een gewicht van water rust en aan de andere kant een even groot gewicht van lucht. (De ruimte boven het water in de glazen buis bevut natuurlijk geen lucht, het is luchtledig). De lucht-laag om onze aarde oefent dus even grote drukking uit als een waterlaag van 33 voet dikte zou gedaan hebben.

[p. 145]

Daar deze drukking niet alleen van boven naar beneden werkt, maar naar alle kanten op dezelfde wijze, zo voelen wij het niet als een zware last op ons hoofd of op onze rug. De druk op de borst is even sterk als de druk op de rug; wij kunnen een been of arm opheffen van de grond, omdat de drukking boven-op even sterk is als de drukking van beneden. Ook werkt de lucht binnen ons lichaam de buitenste luchtdruk tegen. Zo zien wij ook, dat een visch 30 of 40 voet onder water zich gemakkelijk naar alle kanten beweegt en volstrekt niet gehinderd wordt door het gewicht van het water.

Wanneer de lucht-druk aan de aard-oppervlakte zo groot is, dan moet het zeker minder worden naar mate men zich hoger in de lucht begeeft en dus minder lucht boven zich heeft? Dit is inderdaad zo. Wanneer men met de waterbak en de omgekeerde glazen buis een hoge berg beklimt, dan zal men bevinden, dat het water in de buis meer en meer zakt; de lucht-druk op de bak is dus verminderd. Hierin heeft men het middel gevonden om de hoogte van bergen te meten. In plaats van water gebruikt men evenwel kwikzilver, een vloeibaar metaal dat zowat 14 maal zwaarder is dan water; het zal dus ook zoveel lager in de buis staan, en men kan gebruik maken van een buis die 14 maal korter is dan de waterbuis.

Boven aan de buis, waar de lucht-ledige ruimte is, maakt men streepjes op het glas die even ver van elkaar zijn, zodanig dat men de hoogte van het kwikzilver zien kan tegen de streepjes. Zeg nu bij voorbeeld, dat de streepjes-verdeling zó gemaakt is, dat het kwikzilver één streepje naar beneden daalt, wanneer wij 100 voet hoog ergens opklimmen, dan zullen wij weten dat wij 300 voet hoog geklommen zijn, wanneer wij zien dat het kwikzilver in de buis drie streepjes lager staat

[p. 146]

dan eerst. Dit is het beginsel van de werking der kwikbarometer.

Wij maken ook gebruik van de luchtdrukking bij de gewone zuig-pomp.

De zuig-pomp bestaat uiteen loodrechte pijp a, waarin zich een zuiger b op en neer beweegt. Deze zuiger bevat een klep die naar boven openslaat. Aan de pijp a is een nauwere zuig-pijp bevestigd die in het water reikt; deze buis is bovenaan voorzien van een klep c, die ook naar boven open gaat.

Zodra de zuiger b (met gesloten klep) naar boven getrokken wordt, wordt de lucht verdund in de zuigpijp lieneden, omdat de ruimte in de zuigpijp, tusschen de zuiger b en het water, groter wordt zonder dat er ergens lucht inkomt. De drukking van de dampkringslucht buiten op het put-water wordt dus groter dan de drukking der verdunde lucht in de pijp, en daarom wordt het water in de pijp opgedrukt. Bij herhaalde beweging van de zuiger b gaat de lucht-verdunning in de pijp meer en meer voort, tot het water door de klep c binnenstroomt in de wijdere pijp, wanneer de zuiger b naar boven gaat. Komt b nu naar beneden, dan sluit de klep c zich en het water drukt de klep van b naar boven open en stroomt boven de zuiger in de pijp a. Wanneer b nu weer naar boven gaat, dan sluit de klep zich door het gewicht van het water daarboven en de zuiger heft het water op, tot voorbij de opening aan de kant, waar het dan uitstroomt; tegelijkertijd opent de klep c zich weer om meer water binnen te laten. Voordat het water in de wijdere pijp komt, werkt het toestel dus

[p. 147]

als een lucht-pomp, door de lucht uit de zuig-pijp te pompen. Uit hetgeen vroeger gezegd is, zullen wij begrijpen, dat de pomp niet zó hoog boven het water mag staan, dat de klep c 33 voet daarboven is; want, al gelukte het ons dan de zuig-buis geheel lucht-ledig te pompen, het water zou toch niet tot in de wijdere buis opstijgen.

Deze zwaarte-kracht of aantrekkingskracht wordt niet alleen door de aarde uitgeoefend ten opzichte van alles wat zich op zijn oppervlakte bevindt, het bestaat tusschen alle lichamen, groot en klein, en is, volgens een vaste wet, afhankelijk van de grootte en dichtheid der lichamen en van de afstanden die hen scheiden.

Volgens deze zelfde wet worden de zonnen en werelden der grote ruimte in toom gehouden en in hunne bewegingen bestuurd. Zó nauwkeurig is de mensch met deze wet vertrouwd, dat hij de aanwezigheid en de juiste plaats berekent van hemel-bollen die op geen andere wijze waren ontdekt.