Balon na vrući zrak nema ni motore ni uobičajeno kormilo. Od cjelokupnog tehnološkog arsenala - samo gorionici, vreće s pijeskom i poseban ventil u gornjem dijelu kupole za zračno jetkanje. Kako kontrolisati ovaj avion?
Iz istorije aeronautike
Rođenje baloni postao je prvo pravo oličenje vjekovnog sna čovječanstva o osvajanju petog okeana. Godine 1306. francuski misionar Basu prvi je opisao kako je, dok je bio u Kini, bio svjedokom letenja balona na vrući zrak tokom stupanja cara Pho Kiena na tron.
Međutim, rodnim mjestom aeronautike smatra se francuski grad Annoney, gdje su 5. juna 1783. braća Etienne i Joseph Montgolfier podigli u nebo sferni balon koji su napravili, ispunjen zagrijanim zrakom.
Let aviona, teške oko 155 kg i prečnika 3,5 metara, trajao je svega 10 minuta. Za to vrijeme prešao je oko kilometar na 300 metara nadmorske visine, što je i postalo izvanredan događaj za svoje vreme. Kasnije su se baloni na vrući zrak počeli zvati baloni na vrući zrak u čast njihovih tvoraca.
Balon braće Montgolfier sastojao se od platnene školjke prekrivene papirom. Da bi se napunio vrelim vazduhom, palila se vatra od sitno iseckane slame. A 3 mjeseca kasnije, dizajnu aviona je napravljen dodatak u obliku posebne korpe za putnike.
Moderni baloni su nesumnjivo napredniji, ali su napravljeni po gotovo istom dizajnu. Za izradu sferne školjke lopte koristi se poseban tanak i izdržljiv poliesterski materijal. Sistem zračnog grijanja je promijenjen. Vatrogasnu funkciju obavlja podesivi plinski gorionik na propan ugrađen u korpu direktno ispod kupole.
Uprkos njihovoj većoj zavisnosti od vetra, savremeni baloni na vrući vazduh su upravljivi. Visina leta se podešava pomoću otvora na vrhu baldahina pomoću užeta. Za promjenu kursa je predviđen bočni ventil. Postoje i složeniji dizajni, gdje se još jedan napunjen helijumom može postaviti unutar glavne kupole.
Kako kontrolisati balon na vrući vazduh sa korpom
Letenje balonom je aktivnost koja zahtijeva ozbiljne pripreme i znatne finansijske troškove. Dovoljno je reći da tečaj obuke pilota balona danas košta oko 200 hiljada rubalja. Cena samog balona (u zavisnosti od modela) je uporediva sa cenom putničkog automobila.
Priprema
Letu prethodi pažljiva priprema. Prije svega, potrebno je proučiti vremenske prilike - oblačnost, vidljivost i brzinu vjetra. U skladu sa dobijenim podacima planirana je ruta leta. Zbog nepredviđenih promjena vremenskih prilika bira se ruta na kojoj na putu ima dovoljno mjesta za bezbedno sletanje.
Polijetanje
Za poletanje balona potrebna je cijela posada. Najbolja opcija Polazište je ravna površina 50 x 50 metara na otvorenom polju, u kojoj nema stranih predmeta u blizini - stubova, drveća, dalekovoda.
Zatim počinje montaža lopte: na korpu su pričvršćeni gorionici koji su posebnim crijevima povezani s plinskim bocama. Nakon probnog rada gorionika, posada počinje rastezati nadstrešnicu (obavezno u smjeru vjetra). Zatim se rastegnuta nadstrešnica pričvršćuje na korpu posebnim karabinerima.
Sljedeći korak je punjenje kupole hladnim zrakom pomoću ventilatora, nakon čega gorionik počinje zagrijavati zrak. Zagrijani zrak podiže kupolu sa zemlje, a posada (sa putnicima) zauzima svoja mjesta. Da bi se spriječilo da lopta odleti, prvo se veže za auto.
Let
Unatoč nedostatku motora i krila, balon je upravljiv, što zahtijeva određene vještine. Glavne kontrole su gorionici i izduvni ventil. Za povećanje visine, gorionik se uključuje i zrak se dodatno zagrijava, a za smanjenje, ventil se lagano otvara. Horizontalni let nastaje zbog vjetra u leđa. Ovdje dolazi do izražaja vještina pilota. Dakle, da leti brže, može povećati svoju visinu leta, gdje je brzina vjetra veća.
Descent
Mjesto slijetanja se bira unaprijed. Mora biti velika i sigurna. Idealna opcija je fudbalsko igralište pored autoputa. Posada se javlja radiom na zemlju oko mjesta slijetanja. Zatim pilot ispušta zrak iz nadstrešnice pomoću ventila. Lopta glatko pada na tlo.
Balon na vrući zrak je balon na vrući zrak koji leti zahvaljujući sili dizanja zagrijanog zraka. Postoje baloni punjeni gasom u kojima silu dizanja stvara gas, ali mi letimo sa termalnim.
Prošlo je više od 200 godina od prvog čovjekovog leta u balonu, ali dijagram strujnog kola balon nije pretrpio značajne promjene.
Kako funkcioniše balon na vrući vazduh?
Balon na vrući zrak sastoji se od školjke, gondole i plamenika (termo jedinice).
Na slici je prikazan najčešći dizajn balona.
Oklop balona ispod kupole ima uređaj za ispuštanje vrućeg zraka, naziva se i ispušni ventil.
Ovaj ventil se otvara pomoću halyarda, čiji se drugi kraj nalazi u balonskoj korpi. Da bi se smanjile sile na kontrolnom nosaču i ravnomjerno prenijele opterećenje na ventil, korpa se prolazi kroz blok, koji je zauzvrat pričvršćen na donje krajeve vodova.
U svom normalnom položaju, ventil se drži na mjestu pritiskom vrućeg zraka u ljusci, a vertikalne trake ne dozvoljavaju ventilu da izboči prema van. Na prsten je pričvršćen kupolasti halyard koji služi za punjenje balona.
Težinu gondole, putnika i dodatne opreme apsorbuju sama školjka i okomiti pojasevi. Horizontalne trake služe kao pomoćna funkcija i ograničavaju pucanje školjke u nepredviđenim situacijama.
Balon gondola (balon korpa) izrađena je od pruća ili trske, sa donje strane presvučena kožom. Sposoban da izdrži značajne udare tokom sletanja.
Termička instalacija, ovisno o klasi balona, sastoji se od jednog ili više gorionika povezanih na plinske boce. Maksimalna snaga svakog gorionika je velika i iznosi nekoliko miliona vati.
Proizvodne kompanije po pravilu nude kupcima različite konfiguracije balona sa osnovnim elementima. Kako se može ponuditi jedna vrsta školjke razne opcije gondole i balon korpe mogu biti opremljene različitim školjkama. Ovisno o vrsti i zapremini, školjke i gorionici mogu biti jednostruki, dvostruki, trostruki, a za velike zapremine baloni mogu imati četiri gorionika.
Za sigurnost leta neophodna je i instrumentacija koja uključuje: visinomjer, variometar (indikator vertikalne brzine), indikator temperature omotača i indikatore nivoa goriva u cilindrima. Osim toga, potrebna je radio stanica za komunikaciju sa centrom za kontrolu leta, avijacijskim službama i vozilom za pratnju.
Događaj koji ćete pamtiti do kraja života. Spremni smo da vam pomognemo u tome.
Balon se sastoji iz tri dela: školjke, korpe i sistemi gorionika. To je prilično jednostavan dizajn u poređenju sa drugim avionima.
Kako se zove glavni dio balona?
Tkanina školjke je vatrootporni najlon koji se koristi za izradu ruksaka i laganih šatora koje koriste planinari i penjači. Klinovi su veliki dijelovi koji se šivaju zajedno. Između njih nalaze se horizontalni i vertikalni električni pojasevi, koji su napravljeni od materijala koji se koristi u proizvodnji sigurnosnih pojaseva za automobile. Minimiziraju opterećenje na tkanini, produžavajući vijek trajanja posude.
Glavni dio balona , koji se nalazi ispod kupole i zove izduvni ventil. Školjka ima poliuretanski premaz koji smanjuje njegovu poroznost. Upotreba inhibitora na površini pomaže materijalu da izdrži izlaganje ultraljubičastom zračenju. IN gornja oblastŠkoljka sadrži padobranski ventil kroz koji se ispušta vrući zrak. Ventil se otvara pomoću posebnog užeta (kora) koji ide od panela do korpe. Dodatno, bočni ventil na mnogim balonima se koristi za promjenu kursa.
Indikator temperature je instaliran na unutrašnjoj strani školjke, blizu gornjeg ventila, bijela. Kada zrak u ljusci pređe određenu temperaturu, indikator postaje crn.
WITH dnu Balon je povezan sa suknjom sa jezičcima koji se mogu ljuštiti. Omogućava vam stvaranje efekta dimnjaka. Kada gorionik radi, topli zrak se efikasnije usmjerava u kućište. Dok je glavni dio balona ventil na vrhu, najsloženiji dio je sistem gorionika.
Putnička korpa i grijači
Moderne balon korpe dostupne su u čeliku i aluminijumu sa fiberglasom. Stranice čeličnih košara su pletene vrbe ili trske, i Donji dio presvučeno kožom. Ovaj dizajn može izdržati teška opterećenja i udare tokom sletanja. Zahvaljujući efektivnoj tački oslonca, osigurano je stabilno sletanje.
Po obliku, košare su obično kvadratne ili pravougaone, i trouglasti oblici Dostupno po posebnoj narudžbi. Zatvorene gondole ili luksuzne korpe mogu imati ugrađena sjedala za bankete i držače za šampanjac.
Korpe pouzdano štite putnike i podržavaju sistem gorionika koji je postavljen iznad glave, na vrhu korpe.
Korpe od aluminijuma/fiberglasa su lakše od čelika, vrbe ili trske. Iako su čelične košare jače od aluminijskih u pogledu izdržljivosti i otpornosti na opterećenje, potonje su još uvijek prilično jake i pouzdane.
Sistem plamenika je najsloženiji dio balona
Ako su školjka i korpa najvidljiviji dijelovi balona, onda je gorionik pokretačka snaga. Plamenici se obično ugrađuju direktno na vrh korpe, a na uglovima korpe postavlja se set plinskih boca. Istovremeno, tečni gas iz rezervoara za gorivo teče kroz fleksibilna creva do gorionika.
Precizan protok gasa do gorionika, može održavati standardnu temperaturu vazduha u kućištu, što znači ravno horizontalni let.
Oprema za balon
- Altimetar - pokazuje visinu iznad nivoa mora.
- Variometar - mjeri vertikalnu brzinu leta i pokazuje smjer kretanja - gore ili dolje.
- Pirometar je električni senzor instaliran blizu vrha omotača koji šalje informacije o temperaturi zraka u tom području.
- Senzor nivoa goriva - pokazuje količinu preostalog gasa u rezervoarima.
- Odvodnik varnica - koristi se za brzo hvatanje varnica.
- Pokrivala za glavu - zaštitna kaciga koja osigurava brzo sletanje.
- Zaštitne naočare i teške rukavice za pilota.
- Košulje dugih rukava i duge pantalone za pilota i posadu izrađene od vatrootpornih materijala.
- Čvrste čizme ili visoke čizme za pilota, posadu i putnike.
- Aparat za gašenje požara.
- Komplet prve pomoći.
Sve je počelo sa balonima civilno vazduhoplovstvo: prije aviona i helikoptera bilo je kao hodanje do Mjeseca, a ljudi su počeli da lete balonima još u 18. veku. Danas ćemo vam reći kako se to dešava 21.: Otišao sam u Kapadokiju - regiju u centralnoj Turskoj - gdje se masovni letovi odvijaju skoro svaki dan; U vazduhu je istovremeno nekoliko desetina balona, a samim tim i nekoliko stotina putnika.
Malo fizike. Kako leti balon
Savremeni putnički balon ispravno se naziva balon na vrući zrak, ili balon na vrući zrak - po braći Montgolfier, koji su izveli prvi let 1783. godine. aviona ovaj tip. U sklopu zamjene uvoza postala je popularna priča da je zapravo prvi balon na vrući zrak napravio pola stoljeća ranije ruski izumitelj Krjakutnoj, ali ovo je samo prevara nastala nakon francuskog leta i promovirana u sovjetsko vrijeme.
Princip leta balona na vrući zrak je vrlo jednostavan: unutar njegove ljuske nalazi se zrak čija je temperatura viša od temperature okolnog zraka. Od gustine topli vazduh ispod, prema Arhimedovom zakonu, teži prema gore pod uticajem sile uzgona. Istovremeno, sama granata i nosivost privlače se na Zemlju (granata dimenzija cca 25x15 m sa korpom i svom opremom je teška 400-500 kg, plus putnici: u našoj korpi je bilo dvadesetak ljudi). Jednakost ovih sila omogućava balonu da "lebdi" u vazduhu na određenoj visini.
Kako kontrolisati balon na vrući vazduh
Glavni kontrolni element balona na vrući zrak je plinski gorionik smješten ispod školjke i usmjeren prema gore. Sagorijeva mješavinu propana i butana, koja se unosi u cilindre nalik onima koje mnogi ljetni stanovnici imaju u svojim kuhinjama. Uz pomoć vatre, zrak u školjki se zagrijava; temperatura raste, lopta se diže. U zavisnosti od zapremine školjke (2-5 hiljada kubnih metara vazduha), nosivosti i temperature okoline, unutrašnja temperatura je 50-130 stepeni Celzijusa. Zrak u školjki se stalno hladi i lopta se počinje spuštati, tako da morate povremeno "dodavati toplinu" kako biste održali konstantnu visinu. Općenito, sve je jednostavno: više vatre - dižemo se, manje vatre - održavamo visinu, malo, malo, malo, malo, malo vatre - spuštamo se.
Međutim, da biste se spustili, ne morate čekati da se zrak ohladi: u gornjem dijelu školjke nalazi se ventil koji se može otvarati i zatvarati užadima. Ako ga otvorite, malo toplog zraka će izaći i lopta će poletjeti dolje.
Sa sobom nose najmanje dvije plinske boce (jednu glavnu, drugu rezervnu) - to je dovoljno za oko sat vremena leta, variometar za mjerenje vertikalne brzine i voki-toki za komunikaciju s pilotima drugih balona i vozila za pratnju (više o njima u nastavku). I, što je najvažnije, nema vreća s pijeskom. Koriste se kao balast na plinskim balonima (sa helijumom i drugim sličnim plinovima unutra), a nisu potrebni za balon na vrući zrak.
Gornji ventil je otvoren i balon je ispuhan. Obratite pažnju na broj. U Turskoj su lopte registrovane kao TC-Bxx, na primjer, TC-BUM. U Rusiji su registrovani u registru vazduhoplovstva opće namjene i imaju brojeve RA-xxxxG. Svaki balon ima potvrdu o plovidbenosti, sve je kako treba.
Kuda ide balon na vrući zrak?
Možemo kontrolirati samo vertikalnu brzinu balona. Horizontalno leti tamo gde ga vetar nosi. Zato kao kompletan vozilo balon je nepodesan: to je ipak letelica za razonodu. Uprkos tome, letove balonom regulišu vazduhoplovne vlasti ne manje od letova aviona. Svaki balon je upisan u registar aviona i ima odgovarajući broj na brodu, a piloti (ima ih dva) imaju dozvolu. Letovi se izvode prema pravilima vizuelnog letenja, odnosno uz dobru vidljivost, preduslov je i odsustvo jak vjetar. Problem je što možete letjeti samo rano ujutro u zoru ili, obrnuto, u zalazak sunca: tokom dana, uzlazno vazdušne struje od sunca ugrijanog zemljine površinečine letove nesigurnim (a ujutro postoje struje gore-dole, samo ne tako jake). Tako da se lako možete suočiti sa situacijom u kojoj ste stigli, ali niste nikuda letjeli - planirajte nekoliko dana odjednom za svaki slučaj!
Svaki balon ima svoje vozilo za pratnju: džip sa prikolicom s ravnim platformama veličine korpe. Džip - jer će lopta najverovatnije sletjeti na pogrešan put. Akrobatika uključuje sletanje direktno na platformu; mnogo hladnije od sletanja lovca na nosač aviona.
Ako se loptice sudare jedna sa drugom u vazduhu, onda... ništa se ne dešava, jednostavno se odbijaju i lete dalje. Općenito, loptama je prilično teško da se sudare: na kraju krajeva, vjetar ih nosi u istom smjeru.
Kako je let balonom?
Prvo ste dovedeni do vašeg balona. U ovom trenutku on i dalje leži na tlu, korpa je na njegovoj strani, a školjka se uz pomoć snažnog ventilatora puni zrakom uz istovremeno zagrijavanje plamenika. U nekom trenutku, mlitava lopta postaje elastična i uzdiže se. Korpa je prevrnuta, putnici sede u njoj, penju se preko bočne strane. Unutra se nalaze pojasevi u dvije točke, koje, međutim, malo tko koristi, kao i užad za koja ćete se morati držati pri slijetanju. Informacija prije leta, u stvari, je da prilikom slijetanja morate sjesti i držati se za užad, jer postoji velika vjerovatnoća da se korpa prevrne: to će izbjeći ozljede.
Priprema za let
Pilot daje još vatre, i... lopta se glatko uzdiže u stranu. Osjećaj je kao da se vozite na Ferris točku, samo mnogo više. A u isto vrijeme nema buke i vibracija, pa se čak ni iskusni aerofobi ne boje. A čak i oni koji se boje visine (a lopta se diže do 1500 m sa prosječnom visinom leta od oko 500) se ne plaše: zbog visoke (oko 1,5 metara) strane koša nemoguće je ispasti iz nje. , a stojeća poza izaziva gledanje ne dole, već u stranu. Neopisiva lepota! Pravi Tatooine! Turski piloti pokušavaju letjeti tako da se približe stijenama, "dimnjacima" i daju im priliku da ih pregledaju; spuštaju se gotovo do krovova kuća u drevnim selima - naravno, sve se može fotografirati i snimiti , glavna stvar je da ne ispustite kameru.
Visina leta dostiže 1500 m
Inače, na visini nema vjetra - tačnije, ne osjeća se, jer letite zajedno sa ovim vjetrom!
Kako letjeti u balonu
Kapadokija je, kao što ste već shvatili, mjesto gdje je razvijeno i letenje balonom u masovnom obliku rekreacija. Morat ćete doći do grada Urgupa, koji je udaljen 70 km od Kayserija, gdje se nalazi najbliži civilni aerodrom (ASR). Postoji nekoliko dnevnih letova iz Istanbula (IST i SAW) do Kayserija lokalnih aviokompanija: Turkish Airlines, Anadolujet, Pegasus Airlines, itd. Let traje oko sat i po. Naravno, mnogo različitih aviokompanija leti sve do Istanbula - od Aeroflota i Turkish Airlinesa do Onur Aira i Pobede. Kupovina dvije odvojene karte za Istanbul i Kayseri može vam pomoći da uštedite mnogo (i da u isto vrijeme provedete nekoliko dana u Istanbulu).
Niski prelaz preko planine - jedan od akrobatskih manevara u balonima
U Urgupu postoji više od desetak avio-kompanija sa balonima na vrući zrak; Možete kupiti i let preko njihovih ruskih partnera jednostavnim upisivanjem odgovarajućeg zahtjeva u Google - zgodno ako ne znate turski i želite sve isplanirati unaprijed, ili možete direktno u hotelu u Urgupu, ali ovdje sve zavisi od hotel. Imajte na umu da trošak leta od sat vremena iznosi 13.000 rubalja po osobi, uključujući transfer od vašeg hotela i nazad i skroman doručak u neposrednoj blizini početne tačke (čaj, kafa, lepinje).
Video (brifing prije leta, prolaz na malim visinama, slijetanje na nosač aviona, čišćenje balona).
Tekst rada je objavljen bez slika i formula.
Puna verzija rad je dostupan na kartici "Radni fajlovi" u PDF formatu
Leti sam bio u poseti kod dede i bake, koji žive u selu Pirogovo, koje se nalazi nedaleko od našeg grada, a u blizini je i aeroklub Iževsk. Jednog dana sam vidio kako se balon na vrući zrak diže u nebo iz pravca letačkog kluba. Zanimalo me je kako i zašto lete baloni na topli vazduh. Čitao sam raznu literaturu i enciklopedije na ovu temu. Našao sam ga na internetu zanimljivih materijala o istoriji aeronautike.
Predmet našeg istraživanja je balon na vrući zrak.
Cilj rada: provjerite uslove baloniranja pomoću balona napunjenog helijumom i vrućim zrakom.
Ciljevi istraživanja:
1. Proučiti teorijski materijal o aeronautici;
2. Provesti eksperiment s plovkom i tekućinom, s balonom na primjeru balona sa helijumom i vrućim zrakom;
3. Identifikujte parametre od kojih zavisi uslov za podizanje lopte.
Istraživačka hipoteza: Mislim da balon leti kada postane lakši od vazduha.
2.Istorija aeronautike
2.1 "PASSAROLA" LORENZO GUZMAO
Među pionirima aeronautike čija imena nisu zaboravljena u istoriji, ali čija su naučna dostignuća ostala nepoznata ili dovedena u pitanje vekovima, je Brazilac Bartolomeo Lorenco. Ovo je njegovo pravo ime, a u povijest aeronautike ušao je kao portugalski svećenik Lorenzo Guzmao, autor projekta Passarola, koji se donedavno doživljavao kao čista fantazija. Nakon dugotrajne potrage 1971. godine, bilo je moguće pronaći dokumente koji rasvjetljavaju događaje iz daleke prošlosti. Ovi događaji započeli su 1708. godine, kada je Lorenzo Guzmao, nakon preseljenja u Portugal, upisao univerzitet u Coimbri i bio inspirisan idejom o izgradnji aviona. Pokazavši izuzetnu sposobnost u proučavanju fizike i matematike, počeo je sa onim što je osnova svakog poduhvata: sa eksperimentom. Izgradio je nekoliko modela koji su postali prototipovi planiranog plovila.
U avgustu 1709. modeli su demonstrirani najvišem kraljevskom plemstvu. Jedna od demonstracija bila je uspješna: tanka ljuska u obliku jajeta sa malim mangalom okačenim ispod, zagrijavajući zrak, podigla se skoro četiri metra od tla. Iste godine Guzmao je započeo implementaciju projekta Passarola. Istorija nema podataka o njenom testu. Ali u svakom slučaju, Lorenzo Guzmao je bio prva osoba koja je, na osnovu studije fizičke pojave prirode, uspeo je da identifikuje pravi metod aeronautike i pokuša da ga primeni u praksi (Sl. 1).
2.2 IZUM JOSEPH MONTGOLFIER
„Požurite i pripremite još svilene tkanine i užadi i vidjet ćete jednu od najnevjerovatnijih stvari na svijetu“, dobio je takvu poruku od svog starijeg brata Etienne Montgolfier, vlasnik fabrike papira u malom francuskom gradu. 1782 Josepha. Poruka je značila da je konačno pronađeno nešto o čemu su braća više puta razgovarala tokom svojih sastanaka: sredstvo pomoću kojeg se može uzdići u zrak. Ispostavilo se da je to ljuska ispunjena dimom. Kao rezultat jednostavnog eksperimenta, J. Montgolfier je vidio kako je platnena školjka, sašivena u obliku kutije od dva komada tkanine, nakon što je napunila dimom, pojurila prema gore. Josephovo otkriće je zadivilo i njegovog brata. Sada radeći zajedno, napravili su još dvije aerostatske mašine (tako su zvali svoje balone). Jedna od njih, napravljena u obliku lopte prečnika 3,5 metara, demonstrirana je među porodicom i prijateljima.
Bio je to pun pogodak - granata je ostala u zraku oko 10 minuta, podigla se na visinu od skoro 300 metara i letjela kroz zrak oko kilometar. Inspirisani svojim uspehom, braća su odlučila da pokažu izum široj javnosti. Napravili su ogroman balon prečnika više od 10 metara. Njegova školjka, napravljena od platna, ojačana je mrežom od užadi i prekrivena papirom kako bi se povećala nepropusnost. Demonstracija balona održana je na gradskoj pijaci 5. juna 1783. godine u prisustvu veliki broj gledalaca (slika 2). Lopta ispunjena dimom jurnula je uvis. U posebnom protokolu, koji su potpisali zvaničnici, dokumentovani su svi detalji eksperimenta. Tako je prvi put službeno certificiran izum koji je otvorio put aeronautici.
2.3 IZUM PROFESORA ČARLA
Let braće Montgolfier balonom izazvao je veliko interesovanje u Parizu. Akademija nauka ih je pozvala da ponove svoje iskustvo u glavnom gradu. Istovremeno, mladom francuskom fizičaru profesoru Žaku Šarlu naređeno je da pripremi i demonstrira svoj avion. Čarls je bio siguran da balon gas, kako se tada zvao zadimljeni vazduh, nije najbolji lek za stvaranje aerostatskog dizanja. Bio je dobro upoznat sa najnovijim otkrićima u oblasti hemije i verovao je da bi upotreba vodonika donela mnogo veće koristi, jer je lakši od vazduha (slika 3). Ali pošto je izabrao vodonik za punjenje aviona, Charles se suočio s brojnim tehničkim problemima. Prije svega, šta napraviti laganu školjku od te limenke dugo vrijeme zadržati isparljivi gas. Mehaničari, braća Robi, pomogli su mu da se nosi sa ovim problemom. Napravili su materijal traženih kvaliteta od lagane svilene tkanine premazane otopinom gume u terpentinu. 27. avgusta 1783. Charlesova leteća mašina poletela je sa Marsovog polja u Parizu. Pred 300 hiljada gledalaca pojurio je uvis i ubrzo postao nevidljiv. Kada je jedan od prisutnih uzviknuo: "Koja je svrha svega ovoga?!" - poznati američki naučnik i državnik Bendžamin Frenklin, koji je bio među gledaocima, primetio je: „Koji je smisao donositi novorođenče na svet?“ Ispostavilo se da je primjedba proročanska. Rođeno je “novorođenče” kome je suđena velika budućnost.
3. Arhimedova sila - sila dizanja
Sva tijela u zraku, kao i u tekućinama, podliježu uzgonu ili Arhimedovoj sili. Da bi se letjelica podigla u zrak, potrebno je da Arhimedova sila koja djeluje na loptu bude veća od sile gravitacije. Aeronautika se zasniva na tome.
Sila dizanja balona jednaka je razlici između Arhimedove sile i sile gravitacije koja djeluje na balon: F=F A −P nit (slika 4).
Što je manja gustina gasa koji ispunjava balon date zapremine, to je niža sila gravitacije koja deluje na njega i, prema tome, veća je sila dizanja. Da bi se balon podigao, mora biti napunjen gasom čija je gustina manja od gustine vazduha. To može biti vodonik, helijum, zagrijani zrak. Vodonik ima jedan veliki nedostatak - gori i zajedno sa zrakom stvara eksplozivnu smjesu.
Helijum je nezapaljiv i istovremeno lagan gas. Zato su mnogi baloni ovih dana punjeni helijumom.
Topli vazduh je pogodan jer se njegova temperatura (a samim tim i njegova gustina i sila dizanja) mogu podesiti pomoću plinski gorionik nalazi se ispod rupe koja se nalazi na dnu lopte. Kada se plamen gorionika povećava, lopta se diže više; kada se plamen gorionika smanjuje, lopta se spušta. Moguće je odabrati temperaturu pri kojoj se sila gravitacije koja djeluje na loptu zajedno s kabinom pokaže jednakom sili uzgona. Tada lopta visi u vazduhu i iz nje je lako zapažati.
Gustoća zraka opada s povećanjem nadmorske visine. Stoga, kako se balon diže prema gore, Arhimedova sila koja djeluje na njega postaje manja. Nakon što Arhimedova sila dostigne vrijednost jednaku sili gravitacije, uspon balona prestaje. Za podizanje više, balast, posebno uzet za ovu svrhu, izbacuje se iz lopte (pijesak se izlije iz vreća). U ovom slučaju, sila gravitacije se smanjuje, a sila uzgona ponovo postaje dominantna. Da bi potonuo na tlo, sila uzgona, naprotiv, treba da se smanji. To se postiže smanjenjem volumena lopte. Ventil se otvara na vrhu lopte, dio gasa izlazi iz kuglice i ona počinje da pada.
4. PRAKTIČNI DIO
4.1 Eksperimentirajte s plovkom i vodom.
Hajde da proverimo akciju Arhimedova sila u tekućini na primjeru plovka sa potapačem. Uzmimo bilo koju posudu (po mogućnosti staklenu radi preglednosti), plovak sa potapačem će biti naš zamišljeni balon (slika 5). Spustimo naš zamišljeni balon (plovka sa ponvicom) u kontejner (slika 6), jer Plovak s potapačem je gušći i, shodno tome, teži od zraka, ponire na dno posude. Napunimo posudu gustijom i, shodno tome, težom tvari (na primjer, vodom) (slika 7). Vidimo kako naš zamišljeni balon (plovka sa ponvicom) počinje da se diže, a na njega djeluje Arhimedova sila dizanja. Nakon punjenja posude, plovak sa potopom se podigao na nivo vode, na tom nivou je sila gravitacije naše lopte postala jednaka Arhimedovoj sili (slika 8). Dalji uspon je prestao.
: Da bi lopta poletela, gustina vazduha oko nje mora biti veća od gustine vazduha unutar lopte.
4.2 Eksperimentirajte s vrućim zrakom.
Za eksperiment smo uzeli školjku od Kineza sjajna lopta. Velik je, lijep i vrlo pogodan za eksperimentiranje sa toplim zrakom. Eksperiment je sproveden u dve faze, kod kuće na sobnoj temperaturi (22 stepena) i napolju, na temperaturi od minus 11 stepeni.
Naš balon smo punili uz pomoć fena. Tokom eksperimenta potrebno je pridržavati se tehnike Sigurnost od požara i izvoditi samo u prisustvu odraslih, jer temperatura toplog vazduha iz fena dostiže 650 stepeni (slika 9). Nakon što je lopta puštena (slika 10), ona se podigla na visinu od oko 2,5-3 metra (sl. 11, 12) Plafon je bio znatno viši i nije ograničavao podizanje lopte. Bilo je nekoliko pokušaja, a rezultati su bili približno isti.
Zatim su izveli eksperiment na ulici. Koristeći fen za kosu, napunili smo balon vrućim zrakom (slika 13) i pustili ga. Pokazalo se da je uspon lopte mnogo veći, otprilike do nivoa drugog sprata kuće, to se vidi sa fotografije (sl. 14, 15, 16)
Zaključak od ovaj eksperiment : kod kuće na sobnoj temperaturi lopta leti niže nego napolju, gde je vazduh hladan. Arhimedova sila je jača što je vazduh oko lopte hladniji, a vazduh u njoj topliji.
4.3 Eksperimentirajte s balonom napuhanim helijumom.
Za eksperiment smo tata i ja sastavili minijaturni dizajn lopte (slika 17). Kao balast koristili smo 4 olovna utega sa spajalicama, koji su pričvršćeni za korpu sa kukuljicom (Sl. 18). Iz teorije znamo da na loptu djeluje Arhimedova sila, ona pokušava da podigne loptu, a sila gravitacije spušta loptu na tlo. Sada fotografija prikazuje uslove kada Arhimedova sila ne može da pobedi silu gravitacije.
Hajde da promenimo uslove! Uklonimo 2 utega i vidimo kako lopta odlazi od poda. Arhimedova sila je pobedila silu gravitacije (slika 19). Lopta se podigla oko 1 metar od poda, nastali su uslovi kada Arhimedova sila ne može da pobedi silu gravitacije, ali gravitacija ne može da pobedi Arhimedovu silu, oni imaju nerešeno. Ako uklonimo još jedan uteg, ponovo mijenjamo uslove, gravitacija se smanjuje, lopta se diže više do plafona. Ako ponovo objesimo teg, sila gravitacije će se povećati, lopta će pasti niže (slika 20).
Zaključak iz ovog eksperimenta: Dodavanjem ili smanjenjem težine možete kontrolirati silu gravitacije. Da bi došlo do leta, Arhimedova sila mora biti jača od gravitacije.
5. Zaključak
Proučavajući teorijski materijal i izvodeći eksperimente, postigli smo cilj i saznali pod kojim uslovima je let balona moguć. Let balonom je moguć pod uslovom da je Arhimedova sila veća od gravitacije i zavisi od sledećih parametara:
Volumen lopte;
Veličina tereta;
Gustina zraka unutar lopte;
Gustina zraka oko lopte;
Temperatura zraka unutar lopte;
Temperatura vazduha oko lopte.
Sa balastom možemo kontrolisati gravitaciju. Povećanjem ili smanjenjem temperature vazduha unutar lopte, možete kontrolisati Arhimedovu silu.
Bibliografija
Kirillova, I. G. Čitanka o fizici. -M: Prosvetljenje. 1986
Oxford. Školska enciklopedija. - M.: Astrel. 2002.
Peryshkin, A.V. Fizika 7. -M,: Drofa. 2006
Perelman. JA I. Zabavna fizika. Knjiga 1.-M: Nauka. 1986
Perelman. JA I. Znaš li fiziku.// Biblioteka “Kvant” broj 82. -M,: Nauka. 1992
Moderna ilustrovana enciklopedija. Tehnika.
Materijali sa interneta.
Prijave:
Rice. 1 Prva demonstracija modela balona Passarola 1709.
Rice. 3 Punjenje prvog vodoničnog cilindra profesora Charlesa.
Rice. 4 Sva tijela u zraku, kao i u tekućinama, podliježu uzgonu ili Arhimedovoj sili.