Gaisa balonam nav ne motoru, ne parastās stūres. No visa tehnoloģiskā arsenāla - tikai degļi, smilšu maisi un speciāls vārsts kupola augšējā daļā gaisa kodināšanai. Kā vadīt šo lidmašīnu?
No aeronautikas vēstures
Dzimšana baloni kļuva par pirmo īsto cilvēces mūžsenā sapņa par piektā okeāna iekarošanu iemiesojumu. 1306. gadā franču misionārs Bassu pirmo reizi aprakstīja, kā, atrodoties Ķīnā, viņš bija liecinieks gaisa balona lidojumam, kad tronī nāca imperators Fo Kiens.
Taču par aeronautikas dzimteni tiek uzskatīta Francijas pilsētiņa Annoney, kur 1783. gada 5. jūnijā brāļi Etjēns un Džozefs Montgolfjē pacēla debesīs pašu radītu sfērisku gaisa balonu, kas piepildīts ar sakarsētu gaisu.
Aptuveni 155 kg smagās un 3,5 metrus diametrā esošās lidmašīnas lidojums ilga tikai 10 minūtes. Šajā laikā viņš veica aptuveni kilometru 300 metru augstumā, kas kļuva izcils notikums savam laikam. Vēlāk gaisa balonus sāka saukt par gaisa baloniem par godu to radītājiem.
Brāļu Montgolfjē balons sastāvēja no lina apvalka, kas pārklāts ar papīru. Lai to piepildītu ar karstu gaisu, tika iekurts ugunskurs no smalki sagrieztiem salmiem. Un 3 mēnešus vēlāk lidmašīnas dizains tika papildināts īpaša groza veidā pasažieriem.
Mūsdienu baloni neapšaubāmi ir progresīvāki, taču tie ir izgatavoti pēc gandrīz tāda paša dizaina. Lai izgatavotu lodītes sfērisku apvalku, tiek izmantots īpašs plāns un izturīgs poliestera materiāls. Ir mainīta gaisa apkures sistēma. Ugunsdzēsības funkciju veic regulējams propāna gāzes deglis, kas uzstādīts grozā tieši zem kupola.
Neskatoties uz to lielāku atkarību no vēja, mūsdienu gaisa baloni ir vadāmi. Lidojuma augstums tiek regulēts ar izvadu nojumes augšpusē, izmantojot pārraušanas auklu. Kursa maiņai ir paredzēts sānu vārsts. Ir arī sarežģītāki dizaini, kur galvenā kupola iekšpusē var ievietot citu, kas pildīts ar hēliju.
Kā vadīt gaisa balonu ar grozu
Lidošana ar gaisa balonu ir darbība, kas prasa nopietnu sagatavošanos un ievērojamas finansiālas izmaksas. Pietiek pateikt, ka gaisa balona pilotu apmācības kurss šodien maksā apmēram 200 tūkstošus rubļu. Paša balona cena (atkarībā no modeļa) ir salīdzināma ar vieglā automobiļa cenu.
Sagatavošana
Pirms lidojuma notiek rūpīga sagatavošanās. Vispirms ir jāizpēta laika apstākļi – mākoņainība, redzamība un vēja ātrums. Saskaņā ar saņemtajiem datiem tiek plānots lidojuma maršruts. Sakarā ar neparedzētām laikapstākļu izmaiņām tiek izvēlēts maršruts, kurā pa ceļam ir pietiekami daudz vietu drošai nosēšanās nodrošināšanai.
Vāc nost
Lai gaisa balons paceltos, ir nepieciešama visa apkalpe. Labākais variants Starta vieta ir līdzens laukums 50 x 50 metri atklātā laukā, kur tuvumā neatrodas svešķermeņi - stabi, koki, elektrības vadi.
Pēc tam sākas bumbas montāža: pie groza tiek piestiprināti degļi, kas ar speciālām šļūtenēm savienoti ar gāzes baloniem. Pēc degļa testa brauciena ekipāža sāk stiept nojumes (obligāti vēja virzienā). Tālāk izstieptā nojume tiek piestiprināta pie groza ar īpašām karabīnēm.
Nākamais solis ir kupola piepildīšana ar aukstu gaisu, izmantojot ventilatoru, pēc kura deglis sāk sildīt gaisu. Sasildītais gaiss paceļ kupolu no zemes, un apkalpe (ar pasažieriem) ieņem savas vietas. Lai bumba neaizlidotu, tā vispirms tiek piesieta pie mašīnas.
Lidojums
Neskatoties uz motora un spārnu trūkumu, balons ir vadāms, kas prasa noteiktas prasmes. Galvenās vadības ierīces ir degļi un izplūdes vārsts. Lai iegūtu augstumu, tiek ieslēgts deglis un papildus tiek uzsildīts gaiss, un, lai samazinātu, vārsts nedaudz atveras. Horizontālais lidojums notiek aizvēja dēļ. Šeit izpaužas pilota prasme. Tātad, lai lidotu ātrāk, tas var palielināt savu lidojuma augstumu, kur vēja ātrums ir lielāks.
Nolaišanās
Izkraušanas vieta tiek izvēlēta iepriekš. Tam jābūt lielam un drošam. Ideāls variants ir futbola laukums blakus šosejai. Apkalpe radio uz zemi par nosēšanās vietu. Pēc tam pilots, izmantojot vārstu, izlaiž gaisu no nojumes. Bumba vienmērīgi nokrīt zemē.
Karstā gaisa balons ir gaisa balons, kas lido, pateicoties uzkarsētā gaisa pacelšanas spēkam. Ir ar gāzi pildīti baloni, kuros celšanas spēku rada gāze, bet mēs lidojam ar termiskajiem.
Ir pagājuši vairāk nekā 200 gadi kopš cilvēka pirmā lidojuma ar gaisa balonu, bet ķēdes shēma balons nav piedzīvojis būtiskas izmaiņas.
Kā darbojas gaisa balons?
Karstā gaisa balons sastāv no korpusa, gondolas un degļa (termiskā bloka).
Attēlā redzams visizplatītākais balonu dizains.
Balona apvalkā zem kupola ir ierīce karstā gaisa izlaišanai, to sauc arī par izplūdes vārstu.
Šis vārsts tiek atvērts, izmantojot sietiņu, kura otrs gals atrodas balona grozā. Lai samazinātu spēkus uz vadības stieni un vienmērīgi pārnestu slodzi uz vārstu, siets tiek izvadīts caur bloku, kas, savukārt, ir piestiprināts pie vadu apakšējiem galiem.
Normālā stāvoklī vārstu notur korpusā esošā karstā gaisa spiediens, un vertikālās lentes neļauj vārstam izspiesties uz āru. Gredzenam ir piestiprināts kupola stienis, ko izmanto balona piepildīšanai.
Gondolas, pasažieru un papildu aprīkojuma svaru absorbē pats korpuss un vertikālās jostas. Horizontālās lentes pilda palīgfunkciju un ierobežo apvalka plīsumu neparedzētās situācijās.
Gaisa balona gondola (balona grozs) ir izgatavota no klūgām vai niedrēm, no apakšas pārklāta ar ādu. Spēj izturēt ievērojamus triecienus nosēšanās laikā.
Siltuma instalācija atkarībā no balona klases sastāv no viena vai vairākiem degļiem, kas savienoti ar gāzes baloniem. Katra degļa maksimālā jauda ir augsta un sasniedz vairākus miljonus vatu.
Parasti ražošanas uzņēmumi piedāvā klientiem dažādas konfigurācijas balonus ar pamatelementiem. Kā var piedāvāt vienu apvalka veidu dažādas iespējas gondolas un balonu grozus var aprīkot ar dažādām čaulām. Atkarībā no veida un tilpuma čaulas un degļi var būt vienvietīgi, dubulti, trīskārši un liela tilpuma baloniem var ietvert četrus degļus.
Lidojuma drošībai ir nepieciešama arī instrumentācija, kas ietver: altimetru, variometru (vertikālo ātruma indikatoru), apvalka temperatūras indikatoru un degvielas līmeņa indikatorus cilindros. Turklāt radiostacija ir nepieciešama, lai sazinātos ar lidojumu vadības centru, aviācijas dienestiem un eskorta transportlīdzekli.
Notikums, kuru atcerēsies visu mūžu. Mēs esam gatavi jums palīdzēt šajā jautājumā.
Balons sastāv no trim daļām: čaumalas, grozi un degļu sistēmas. Tas ir diezgan vienkāršs dizains salīdzinājumā ar citiem lidaparātiem.
Kā sauc balona galveno daļu?
Korpusa audums ir ugunsizturīgs neilons, ko izmanto mugursomu un vieglu telšu izgatavošanai, ko izmanto pārgājieni un kāpēji. Ķīļi ir lielas sekcijas, kas ir sašūtas kopā. Starp tām atrodas horizontālas un vertikālas spēka jostas, kas izgatavotas no automobiļu drošības jostu ražošanā izmantotā materiāla. Tie samazina auduma slodzi, pagarinot trauka kalpošanas laiku.
Galvenā balona daļa , kas atrodas zem kupola un sauc izplūdes vārsts. Korpusam ir poliuretāna pārklājums, kas samazina tā porainību. Inhibitora izmantošana uz virsmas palīdz materiālam izturēt ultravioletā starojuma iedarbība. IN augšējā zona Korpusā ir izpletņa vārsts, caur kuru tiek izvadīts karstais gaiss. Vārsts tiek atvērts, izmantojot īpašu auklu (halyard), kas stiepjas no paneļa līdz grozam. Turklāt daudzu balonu sānu vārsts tiek izmantots, lai mainītu kursu.
Temperatūras indikators ir uzstādīts korpusa iekšpusē, netālu no augšējā vārsta, balts. Kad gaiss korpusā pārsniedz noteiktu temperatūru, indikators kļūst melns.
AR apakšā Balons ir savienots ar svārkiem ar noplēšamām cilnēm. Tas ļauj radīt skursteņa efektu. Kad deglis darbojas, siltais gaiss efektīvāk tiek novirzīts korpusā. Lai gan balona galvenā daļa ir vārsts augšpusē, vissarežģītākā daļa ir degļu sistēma.
Pasažieru grozs un sildītāji
Mūsdienu balonu grozi ir pieejami no tērauda un alumīnija ar stiklšķiedru. Tērauda grozu malas ir austas ar vītolu vai niedrēm, un Apakšējā daļa pārklāts ar ādu. Šis dizains var izturēt lielas slodzes un triecienus nosēšanās laikā. Pateicoties efektīvajam atbalsta punktam, tiek nodrošināta stabila nosēšanās.
Pēc formas grozi parasti ir kvadrātveida vai taisnstūrveida, un trīsstūrveida formas Pieejams pēc īpaša pasūtījuma. Slēgtās gondolās vai luksusa grozos var būt iebūvēti banketu sēdekļi un šampanieša turētāji.
Grozi droši aizsargā iemītniekus un atbalsta degļu sistēmu, kas ir uzstādīta virs galvas, groza augšpusē.
Alumīnija/stikla šķiedras grozi ir vieglāki par tērauda, vītolu vai niedru klūgām. Lai gan tērauda grozi izturības un slodzes izturības ziņā ir stiprāki par alumīnija groziem, pēdējie joprojām ir diezgan spēcīgi un uzticami.
Degļu sistēma ir vissarežģītākā balona daļa
Ja čaula un grozs ir visredzamākās balona daļas, tad deglis ir dzinējspēks. Degļus parasti uzstāda tieši groza augšpusē, un groza stūros uzstāda gāzes balonu komplektu. Tajā pašā laikā šķidrā gāze no degvielas tvertnes caur elastīgām šļūtenēm plūst uz degļiem.
Precīza gāzes plūsma uz degli, var uzturēt standarta gaisa temperatūru korpusā, kas nozīmē taisnu horizontālu lidojumu.
Balonu aprīkojums
- Altimetrs - parāda augstumu virs jūras līmeņa.
- Variometrs - mēra vertikālo lidojuma ātrumu un parāda kustības virzienu - uz augšu vai uz leju.
- Pirometrs ir elektrisks sensors, kas uzstādīts netālu no aploksnes korpusa augšdaļas un nosūta informāciju par gaisa temperatūru šajā zonā.
- Degvielas līmeņa sensors - parāda tvertnēs atlikušās gāzes daudzumu.
- Dzirksteļu slāpētājs - izmanto, lai ātri uztvertu dzirksteles.
- Galvassega - aizsargķivere, lai nodrošinātu ātru piezemēšanos.
- Pilotam aizsargbrilles un smagi cimdi.
- Krekli ar garām piedurknēm un garās bikses pilotiem un apkalpei, kas izgatavoti no ugunsdrošiem materiāliem.
- Izturīgi zābaki vai augsti zābaki pilotam, apkalpei un pasažieriem.
- Ugunsdzēšamais aparāts.
- Pirmās palīdzības aptieciņa.
Viss sākās ar baloniem civilā aviācija: pirms lidmašīnām un helikopteriem tas bija kā iešana uz Mēnesi, un cilvēki sāka lidot ar baloniem jau 18. gadsimtā. Šodien pastāstīsim, kā tas notiek 21. datumā: es devos uz Kapadokiju - reģionu Turcijas centrālajā daļā - kur gandrīz katru dienu notiek masu lidojumi; Vienlaicīgi gaisā ir vairāki desmiti gaisa balonu un attiecīgi vairāki simti pasažieru.
Mazliet fizikas. Kā lido gaisa balons?
Mūsdienu pasažieru balons pareizi tiek saukts par gaisa balonu jeb karstā gaisa balonu – brāļu Montgolfjē vārdā, kuri pirmo lidojumu veica 1783. gadā. lidmašīnašis tips. Importa aizstāšanas ietvaros kļuva populārs stāsts, ka faktiski pirmo gaisa balonu pusgadsimtu agrāk uzbūvēja krievu izgudrotājs Krjakutnojs, taču tā ir tikai mānīšana, kas radīta pēc Francijas lidojuma un popularizēta padomju laikos.
Gaisa balona lidojuma princips ir ļoti vienkāršs: tā korpusa iekšpusē ir gaiss, kura temperatūra ir augstāka par apkārtējā gaisa temperatūru. Kopš blīvuma siltais gaiss zemāk, saskaņā ar Arhimēda likumu, peldošā spēka ietekmē tas tiecas uz augšu. Tajā pašā laikā Zemei tiek piesaistīts pats korpuss un krava (apmēram 25x15 m izmēra apvalks ar grozu un visu aprīkojumu sver 400-500 kg, plus pasažieri: mūsu grozā bija apmēram divdesmit cilvēku). Šo spēku vienlīdzība ļauj balonam “lidināties” gaisā noteiktā augstumā.
Kā vadīt gaisa balonu
Karstā gaisa balona galvenais vadības elements ir gāzes deglis, kas atrodas zem korpusa un ir vērsts uz augšu. Tas sadedzina propāna un butāna maisījumu, kas tiek uzņemts cilindros, kas ir līdzīgi tiem, kādi ir daudzu vasaras iemītnieku virtuvēs. Ar uguns palīdzību čaulā tiek uzkarsēts gaiss; temperatūra paaugstinās, bumba paceļas. Atkarībā no korpusa tilpuma (2-5 tūkstoši kubikmetru gaisa), lietderīgās slodzes un apkārtējās vides temperatūras temperatūra iekšpusē ir 50-130 grādi pēc Celsija. Gaiss čaulā pastāvīgi atdziest un bumba sāk nolaisties, tāpēc jums periodiski "jāpievieno siltums", lai saglabātu nemainīgu augstumu. Kopumā viss ir vienkārši: vairāk uguns - mēs ceļamies, mazāk uguns - saglabājam augstumu, nedaudz, maz, maz, maz, maz uguns - mēs nolaižamies.
Taču, lai nokāptu, nav jāgaida, kamēr gaiss atdziest: korpusa augšējā daļā ir ar virvēm atverams un aiztaisāms vārsts. Atverot to, daļa siltā gaisa izplūdīs un bumba lidos lejā.
Viņi ņem līdzi vismaz divus gāzes balonus (vienu galveno, otru rezerves) - ar to pietiek apmēram vienai lidojuma stundai, variometru vertikālā ātruma mērīšanai un rāciju saziņai ar citu gaisa balonu un eskorta transportlīdzekļu pilotiem. (vairāk par tiem zemāk). Un, galvenais, nav smilšu maisu. Tos izmanto kā balastu uz gāzes baloniem (ar hēliju un citām līdzīgām gāzēm iekšpusē), un tie nav nepieciešami karstā gaisa baloniem.
Augšējais vārsts ir atvērts, un balons ir iztukšots. Pievērsiet uzmanību skaitlim. Turcijā bumbiņas tiek reģistrētas kā TC-Bxx, piemēram, TC-BUM. Krievijā tie ir reģistrēti aviācijas reģistrā vispārīgs mērķis un tiem ir numuri RA-xxxxG. Katram balonam ir lidojumderīguma sertifikāts, viss ir kā nākas.
Kurp dodas gaisa balons?
Mēs varam kontrolēt tikai balona vertikālo ātrumu. Horizontāli tas lido, kur vējš to nes. Tāpēc kā pilnīga transportlīdzeklis gaisa balons nav piemērots: tas galu galā ir izklaides lidmašīna. Neskatoties uz to, lidojumus ar gaisa baloniem aviācijas iestādes regulē ne mazāk kā lidojumus ar lidmašīnu. Katrs gaisa balons ir reģistrēts gaisa kuģu reģistrā un uz klāja ir atbilstošs numurs, un pilotiem (ir divi) ir licence. Lidojumi tiek veikti saskaņā ar vizuālo lidojumu noteikumiem, tas ir, labā redzamībā, priekšnoteikums ir arī prombūtne stiprs vējš. Problēma ir tā, ka jūs varat lidot tikai agri no rīta rītausmā vai, gluži otrādi, saulrietā: dienas laikā, augšupejoši. gaisa straumes no saules sakarsēta zemes virsma padarīt lidojumus nedrošus (un no rīta ir straumes augšup un lejup, tikai ne tik spēcīgas). Tātad jūs varat viegli saskarties ar situāciju, kad esat ieradies, bet nekur neaizlidoji – katram gadījumam plānojiet vairākas dienas vienlaikus!
Katram balonam ir savs eskorta transportlīdzeklis: džips ar bortu piekabi groza lielumā. Džips - jo bumba visticamāk piezemēsies uz nepareizā ceļa. Aerobātika ietver nosēšanos tieši uz platformas; daudz foršāk nekā nosēdināt iznīcinātāju uz gaisa kuģa bāzes.
Ja bumbiņas savā starpā saduras gaisā, tad... nekas nenotiek, tās vienkārši viena otru atgrūž un lido tālāk. Kopumā bumbiņām ir diezgan grūti sadurties: galu galā vējš tās nes vienā virzienā.
Kā notiek lidojums ar gaisa balonu?
Vispirms jūs tiekat nogādāts pie sava balona. Šobrīd viņš vēl guļ uz zemes, grozs atrodas uz sāniem, un ar jaudīga ventilatora palīdzību čaula tiek piepildīta ar gaisu, vienlaikus sildot to ar degli. Kādā brīdī mīkstā bumbiņa kļūst elastīga un paceļas uz augšu. Grozs ir apgriezts, pasažieri sēž tajā, kāpjot pāri sāniem. Iekšā ir divpunktu jostas, kuras gan izmanto retais, kā arī virves, pie kurām būs jāpieturas piezemējoties. Pirmslidojuma instruktāža patiesībā ir tāda, ka nolaižoties jums ir jāsēžas un jāturas pie virvēm, jo pastāv liela iespēja, ka grozs apgāzīsies: tas ļaus izvairīties no traumām.
Gatavošanās lidojumam
Pilots dod vairāk uguns, un... bumba gludi paceļas uz augšu un uz sāniem. Tāda sajūta, it kā braucot ar panorāmas ratu, tikai daudz augstāk. Un tajā pašā laikā nav trokšņa vai vibrācijas, tāpēc pat pieredzējuši aerofobi nebaidās. Un pat tie, kas baidās no augstuma (un bumba paceļas līdz 1500 m ar vidējo lidojuma augstumu ap 500), nebaidās: augstās (apmēram 1,5 metri) groza malas dēļ no tā nav iespējams izkrist. , un poza stāvus provocē skatīties nevis uz leju, bet uz sāniem. Neaprakstāms skaistums! Īstā Tatooine! Turku piloti cenšas lidot tā, lai tiktu tuvāk akmeņiem, “skursteņiem” un dotu iespēju tos apskatīt, tie nolaižas gandrīz līdz māju jumtiem senos ciematos - protams, visu var fotografēt un filmēt; , galvenais nenolaist kameru.
Lidojuma augstums sasniedz 1500 m
Starp citu, augstumā vēja nav – pareizāk sakot, tas nav jūtams, jo tu lido līdzi tieši šim vējam!
Kā lidot ar gaisa balonu
Kapadokija, kā jau sapratāt, ir vieta, kur tiek attīstīta gaisa balonu lidojumi un masas formā atpūta. Jums būs jānokļūst Urgupas pilsētā, kas atrodas 70 km attālumā no Kaiseri, kur atrodas tuvākā civilā lidosta (ASR). Katru dienu no Stambulas (IST un SAW) uz Kayseri veic vairākus vietējos aviokompāniju lidojumus: Turkish Airlines, Anadolujet, Pegasus Airlines utt. Lidojums ilgst aptuveni pusotru stundu. Protams, daudzas un dažādas aviokompānijas lido līdz pat Stambulai – no Aeroflot un Turkish Airlines līdz Onur Air un Pobeda. Pērkot divas atsevišķas biļetes uz Stambulu un Kayseri, jūs varat daudz ietaupīt (un tajā pašā laikā pavadīt pāris dienas Stambulā).
Zemā pāreja pāri kalnam – viens no akrobātikas manevriem gaisa balonos
Urgupā ir vairāk nekā ducis aviokompāniju ar gaisa baloniem; Jūs varat arī iegādāties lidojumu caur viņu Krievijas partneriem, vienkārši ierakstot atbilstošo pieprasījumu Google — ērti, ja nezināt turku valodu un vēlaties visu iepriekš plānot, vai arī varat tieši viesnīcā Urgupā, taču šeit viss ir atkarīgs no Viesnīca. Ņemiet vērā, ka stundu ilga lidojuma cena ir 13 000 rubļu vienai personai, ieskaitot transfēru no viesnīcas un atpakaļ un pieticīgas brokastis tiešā starta vietas tuvumā (tēja, kafija, bulciņas).
Video (pirmslidojuma instruktāža, zema augstuma pāreja, nosēšanās uz gaisa kuģa pārvadātāja, balona tīrīšana).
Darba teksts ievietots bez attēliem un formulām.
Pilna versija darbs ir pieejams cilnē "Darba faili" PDF formātā
Vasarā biju ciemos pie vectēva un vecmāmiņas, kuri dzīvo Pirogovas ciemā, kas atrodas netālu no mūsu pilsētas, un netālu ir arī Iževskas lidošanas klubs. Kādu dienu es redzēju gaisa balonu, kas pacēlās debesīs no lidojošā kluba virziena. Mani ļoti sāka interesēt, kā un kāpēc lido gaisa baloni. Par šo tēmu lasu dažādu literatūru un enciklopēdijas. Atrada internetā interesanti materiāli par aeronautikas vēsturi.
Mūsu pētījuma objekts ir gaisa balons.
Darba mērķis: pārbaudiet gaisa balona apstākļus, izmantojot balonu, kas piepildīts ar hēliju un karstu gaisu.
Pētījuma mērķi:
1. Apgūt teorētisko materiālu par aeronautiku;
2. Veikt eksperimentu ar pludiņu un šķidrumu, ar balonu, izmantojot balona piemēru ar hēliju un karstu gaisu;
3. Nosakiet parametrus, no kuriem atkarīgs lodes celšanas nosacījums.
Pētījuma hipotēze: Es domāju, ka balons lido, kad tas kļūst vieglāks par gaisu.
2.Aeronautikas vēsture
2.1 PASSAROLA LORENZO GUZMAO
Starp aeronautikas pionieriem, kuru vārdus vēsture nav aizmirsusi, bet kuru zinātniskie sasniegumi gadsimtiem ilgi palika nezināmi vai apšaubīti, ir brazīlietis Bartolomeo Lorenco. Tas ir viņa īstais vārds, un aeronautikas vēsturē viņš ienāca kā portugāļu priesteris Lorenco Guzmao, projekta Passarolas autors, kas vēl nesen tika uztverts kā tīra fantāzija. Pēc ilgiem meklējumiem 1971. gadā izdevās atrast dokumentus, kas izgaismo tālās pagātnes notikumus. Šie notikumi aizsākās 1708. gadā, kad, pārcēlies uz Portugāli, Lorenco Guzmao iestājās Koimbras universitātē un iedvesmojās no idejas par lidmašīnas būvniecību. Parādījis neparastas spējas fizikas un matemātikas pētījumos, viņš sāka ar to, kas ir jebkura centiena pamatā: ar eksperimentu. Viņš uzbūvēja vairākus modeļus, kas kļuva par plānotā kuģa prototipiem.
1709. gada augustā modeļi tika demonstrēti augstākajai karaliskajai muižniecībai. Viena no demonstrācijām bija veiksmīga: gandrīz četrus metrus no zemes pacēlās plāns olas formas čaumalas, zem kura bija piekārts neliels katliņš, kas silda gaisu. Tajā pašā gadā Guzmao sāka īstenot Passarola projektu. Vēsturei nav informācijas par viņas pārbaudi. Bet jebkurā gadījumā Lorenco Guzmao bija pirmā persona, kas, pamatojoties uz pētījumu fiziskas parādības dabu, izdevies identificēt reālu aeronautikas metodi un mēģināt to ieviest praksē (1. att.).
2.2. DOZEFA MONGOLFIERA IZGUDROJUMS
"Pasteidzieties un sagatavojiet vairāk zīda auduma un virves, un jūs redzēsiet vienu no pārsteidzošākajām lietām pasaulē," šādu vēstuli no sava vecākā brāļa saņēma Etjēns Montgolfjē, kādas Francijas mazpilsētas papīrfabrikas īpašnieks. 1782. gads Džozefa. Vēstījums nozīmēja, ka beidzot ir atrasts kaut kas, par ko brāļi ne reizi vien bija runājuši tikšanās laikā: līdzeklis, ar kuru var pacelties gaisā. Šis līdzeklis izrādījās ar dūmiem piepildīts apvalks. Vienkārša eksperimenta rezultātā Dž.Montgolfjē redzēja, kā no diviem auduma gabaliem kastes formā sašūta auduma čaula, piepildījusi to ar dūmiem, metās augšup. Jāzepa atklājums aizrāva arī viņa brāli. Tagad, strādājot kopā, viņi uzbūvēja vēl divas aerostatiskās mašīnas (tā viņi sauca savus balonus). Viens no tiem, kas izgatavots bumbiņas formā ar diametru 3,5 metri, tika demonstrēts ģimenes un draugu lokā.
Tas bija pilnīgs panākums – čaula noturējās gaisā aptuveni 10 minūtes, paceļoties gandrīz 300 metru augstumā un lidojot pa gaisu aptuveni kilometru. Iedvesmojoties no panākumiem, brāļi nolēma izgudrojumu parādīt plašākai sabiedrībai. Viņi uzbūvēja milzīgu balonu, kura diametrs pārsniedza 10 metrus. Tās apvalks, kas izgatavots no audekla, tika pastiprināts ar virves sietu un pārklāts ar papīru, lai palielinātu necaurlaidību. Gaisa balonu demonstrācija notika pilsētas tirgus laukumā 1783. gada 5. jūnijā, klātesot liels skaits skatītāji (2. att.). Dūmu piepildīta bumba metās augšup. Īpašā protokolā, ko parakstīja amatpersonas, tika dokumentētas visas eksperimenta detaļas. Tādējādi pirmo reizi izgudrojums, kas pavēra ceļu aeronautikai, tika oficiāli sertificēts.
2.3. PROFEsora Čārlza IZgudrojumi
Lielu interesi Parīzē izraisīja brāļu Montgolfjē lidojums ar gaisa balonu. Zinātņu akadēmija aicināja viņus atkārtot savu pieredzi galvaspilsētā. Tajā pašā laikā jaunajam franču fiziķim profesoram Žakam Čārlzam tika pavēlēts sagatavot un demonstrēt savu lidmašīnu. Čārlzs bija pārliecināts, ka karstā gaisa balona gāze, kā toreiz sauca dūmakaino gaisu, tā nebija labākais līdzeklis lai izveidotu aerostatisko pacēlumu. Viņš labi pārzināja jaunākos atklājumus ķīmijas jomā un uzskatīja, ka ūdeņraža izmantošana dos daudz lielāku labumu, jo tas ir vieglāks par gaisu (3. att.). Taču, izvēloties ūdeņradi, lai piepildītu lidmašīnu, Čārlzs saskārās ar vairākām tehniskām problēmām. Pirmkārt, no kuras var izgatavot vieglu čaulu ilgu laiku saglabāt gaistošu gāzi. Mehāniķi, brāļi Robey, palīdzēja viņam tikt galā ar šo problēmu. Viņi izgatavoja vajadzīgās kvalitātes materiālu, izmantojot vieglu zīda audumu, kas pārklāts ar gumijas šķīdumu terpentīnā. 1783. gada 27. augustā Čārlza lidojošā mašīna pacēlās no Marsa laukuma Parīzē. 300 tūkstošu skatītāju priekšā viņš metās augšup un drīz kļuva neredzams. Kad kāds no klātesošajiem iesaucās: "Kāda tam visam jēga?!" - slavenais amerikāņu zinātnieks un valstsvīrs Bendžamins Franklins, kurš bija starp skatītājiem, atzīmēja: "Kāda jēga ir laist pasaulē jaundzimušo?" Piezīme izrādījās pravietiska. Piedzima “jaundzimušais”, kuram bija lemta liela nākotne.
3. Arhimēda spēks - celšanas spēks
Visi ķermeņi gaisā, kā arī šķidrumos ir pakļauti peldspējai jeb Arhimēda spēkam. Lai lidmašīna paceltos gaisā, ir nepieciešams, lai Arhimēda spēks, kas iedarbojas uz bumbu, būtu lielāks par gravitācijas spēku. Aeronautika balstās uz to.
Balona celšanas spēks ir vienāds ar starpību starp Arhimēda spēku un gravitācijas spēku, kas iedarbojas uz balonu: F=F A −P dzīsla (4. att.).
Jo mazāks ir gāzes blīvums, kas piepilda noteikta tilpuma balonu, jo mazāks gravitācijas spēks, kas uz to iedarbojas, un līdz ar to lielāks pacelšanas spēks. Lai balons paceltos uz augšu, tam jābūt piepildītam ar gāzi, kuras blīvums ir mazāks par gaisa blīvumu. Tas var būt ūdeņradis, hēlijs, uzsildīts gaiss. Ūdeņradim ir viens liels trūkums – tas deg un kopā ar gaisu veido sprādzienbīstamu maisījumu.
Hēlijs ir nedegoša un tajā pašā laikā viegla gāze. Tāpēc mūsdienās daudzi baloni ir piepildīti ar hēliju.
Siltais gaiss ir ērts, jo tā temperatūru (un līdz ar to arī blīvumu un celšanas spēku) var regulēt, izmantojot gāzes deglis atrodas zem cauruma, kas atrodas bumbiņas apakšā. Kad degļa liesma palielinās, bumba paceļas augstāk, kad degļa liesma samazinās, bumba nokrīt. Ir iespējams izvēlēties temperatūru, kurā gravitācijas spēks, kas iedarbojas uz lodi kopā ar kabīni, izrādās vienāds ar peldspējas spēku. Tad bumba karājas gaisā, un no tās ir viegli veikt novērojumus.
Gaisa blīvums samazinās, palielinoties augstumam. Tāpēc, balonam paceļoties uz augšu, Arhimēda spēks, kas iedarbojas uz to, kļūst mazāks. Pēc tam, kad Arhimēda spēks sasniedz vērtību, kas vienāda ar gravitācijas spēku, balona kāpums apstājas. Lai paceltos augstāk, no bumbas tiek izbērts speciāli šim nolūkam paņemts balasts (no maisiem izber smiltis). Šajā gadījumā gravitācijas spēks samazinās, un peldošais spēks atkal kļūst dominējošs. Lai nogrimtu zemē, peldošais spēks, gluži pretēji, ir jāsamazina. Tas tiek panākts, samazinot bumbas tilpumu. Bumbiņas augšpusē tiek atvērts vārsts, daļa gāzes izplūst no bumbiņas, un tā sāk krist uz leju.
4. PRAKTISKĀ DAĻA
4.1. Eksperimentējiet ar pludiņu un ūdeni.
Pārbaudīsim darbību Arhimēda spēksšķidrumā, izmantojot pludiņa piemēru ar gremdēju. Ņemsim jebkuru trauku (labāk skaidrības labad stiklu), pludiņš ar gremdētāju būs mūsu iedomātais balons (5. att.). Nolaidīsim savu iedomāto balonu (peldīsim ar gremdētāju) konteinerā (6. att.), jo Pludiņš ar gremdēju ir blīvāks un attiecīgi smagāks par gaisu, tas nogrimst konteinera apakšā. Piepildīsim trauku ar blīvāku un attiecīgi smagāku vielu (piemēram, ūdeni) (7. att.). Mēs redzam, kā mūsu iedomātais balons (peld ar gremdētāju) sāk celties, un uz to iedarbojas Arhimēda celšanas spēks. Pēc tvertnes piepildīšanas pludiņš ar gremdēju pacēlās līdz ūdens līmenim, tieši šajā līmenī mūsu lodes gravitācijas spēks kļuva vienāds ar Arhimēda spēku (8. att.). Tālākais kāpums apstājās.
: Lai bumba varētu pacelties, gaisa blīvumam ap to ir jābūt lielākam par gaisa blīvumu bumbas iekšpusē.
4.2 Eksperimentējiet ar karstu gaisu.
Eksperimentam mēs paņēmām čaulu no ķīniešu kvēlojoša bumba. Tas ir liels, skaists un ļoti piemērots eksperimentiem ar karstu gaisu. Eksperiments tika veikts divos posmos, mājās istabas temperatūrā (22 grādi) un ārā, mīnus 11 grādu temperatūrā.
Savu balonu piepildījām ar fēna palīdzību. Eksperimenta laikā ir jāievēro tehnika uguns drošība un veikt tikai pieaugušo klātbūtnē, jo karstā gaisa temperatūra no fēna sasniedz 650 grādus (9. att.). Pēc bumbas atlaišanas (10. att.) tā pacēlās aptuveni 2,5-3 metru augstumā (11., 12. att. Griesti bija daudz augstāki un neierobežoja bumbas pacelšanos). Tika veikti vairāki mēģinājumi, rezultāti bija aptuveni vienādi.
Tad viņi veica eksperimentu uz ielas. Izmantojot fēnu, mēs piepildījām savu balonu ar karstu gaisu (13. att.) un atbrīvojām to. Bumbiņas kāpums izrādījās daudz augstāks, aptuveni līdz mājas otrā stāva līmenim, tas redzams no fotogrāfijas (14., 15., 16. att.)
Secinājumu iesniedza šis eksperiments : mājās istabas temperatūrā bumba lido zemāk nekā ārā, kur auksts gaiss. Arhimēda spēks ir spēcīgāks, jo aukstāks ir gaiss ap bumbu un karstāks gaiss tajā.
4.3. Eksperimentējiet ar balonu, kas piepūsts ar hēliju.
Eksperimentam mēs ar tēti samontējām miniatūru bumbas dizainu (17. att.). Kā balastu izmantojām 4 svina atsvarus ar saspraudes, kurus piestiprina pie groza ar pupu (18. att.). No teorijas mēs zinām, ka Arhimēda spēks iedarbojas uz bumbu, tas mēģina pacelt bumbu uz augšu, un gravitācijas spēks nolaiž bumbu zemē. Tagad fotoattēlā redzami apstākļi, kad Arhimēda spēks nevar uzvarēt gravitācijas spēku.
Mainīsim nosacījumus! Noņemsim 2 atsvarus un redzam, kā bumba nokrīt no grīdas. Arhimēda spēks uzvarēja gravitācijas spēku (19. att.). Bumba pacēlās apmēram 1 metru no grīdas, radās apstākļi, kad Arhimēda spēks nevar uzvarēt gravitācijas spēku, bet gravitācija nevar uzvarēt Arhimēda spēku, viņiem ir neizšķirts. Ja mēs noņemam citu svaru, mēs atkal mainām apstākļus, gravitācija samazinās, bumba paceļas augstāk līdz griestiem. Ja atsvaru piekārsim vēlreiz, gravitācijas spēks palielināsies, bumba nokritīs zemāk (20. att.).
Secinājums no šī eksperimenta: pievienojot vai samazinot svarus, jūs varat kontrolēt gravitācijas spēku. Lai lidojums notiktu, Arhimēda spēkam jābūt spēcīgākam par gravitāciju.
5. Secinājums
Izpētot teorētisko materiālu un veicot eksperimentus, sasniedzām savu mērķi un noskaidrojām, kādos apstākļos ir iespējams gaisa balona lidojums. Lidojums ar gaisa balonu ir iespējams ar nosacījumu, ka Arhimēda spēks ir lielāks par gravitāciju un ir atkarīgs no šādiem parametriem:
bumbas tilpums;
Kravas izmērs;
Gaisa blīvums bumbas iekšpusē;
Gaisa blīvums ap bumbu;
Gaisa temperatūra bumbas iekšpusē;
Gaisa temperatūra ap bumbu.
Ar balastu mēs varam kontrolēt gravitāciju. Palielinot vai samazinot gaisa temperatūru bumbas iekšpusē, jūs varat kontrolēt Arhimēda spēku.
Bibliogrāfija
Kirillova, I. G. Lasīšanas grāmata par fiziku. -M: Apgaismība. 1986. gads
Oksforda. Skolēnu enciklopēdija. - M.: Astrela. 2002. gads.
Peryshkin, A.V. Fizika 7. -M,: Bustard. 2006. gads
Perelmans. ES UN. Izklaidējoša fizika. Grāmata 1.-M: Zinātne. 1986. gads
Perelmans. ES UN. Vai zini fiziku.// Bibliotēka “Kvants” 82. izdevums. -M,: Zinātne. 1992. gads
Mūsdienu ilustrēta enciklopēdija. Tehnika.
Materiāli no interneta.
Lietojumprogrammas:
Rīsi. 1 Pirmā Passarola balona modeļa demonstrācija 1709. gadā.
Rīsi. 3 Profesora Čārlza pirmā ūdeņraža balona uzpildīšana.
Rīsi. 4 Visi ķermeņi gaisā, kā arī šķidrumos, ir pakļauti peldspējai jeb Arhimēda spēkam.