Baloniarstwo (fizyka). Baloniarstwo w rosji

Słowa "lotnictwo" и "aeronautyka" aż do lat 20. początek XX wieku. były synonimami. Na początku ubiegłego wieku wszystko się zmieniło. Aeronautyka oznacza przemieszczanie się za pomocą pojazdów lżejszych od powietrza, a lotnictwo oznacza latanie samolotami. To znaczy, że statki, które są cięższe od powietrza. W tym artykule przyjrzymy się dogłębnie historii aeronautyki, fizyce procesu.

Dlaczego balon startuje w górę?

Pamiętaj, że przy w jakich warunkach ciało zanurzone w cieczy unosi się do góry. Jeśli jego gęstość jest mniejsza niż gęstość cieczy. Podobnie jest z gazem, w szczególności z powietrzem. Balon (blimp) wystartuje, jeśli wewnątrz jego powłoki znajdzie się gaz lżejszy (od powietrza). Balon również "unosi się do góry", ale siła grawitacji działająca na kopertę uniemożliwia mu to.

Wymień siły działające na balonik. Przede wszystkim jest to siła ciężkości koperty. Po drugie, jest to siła ciężkości gazu. Gaz wewnątrz balonu również ma masę, więc podlega również grawitacji Ziemi. Załóżmy, że te dwie siły razem nie są w stanie pokonać siły Archimedesa działającej na gaz z powietrza. Jeśli to prawda, to balon może wystartować i unieść ładunek.

Siła podnoszenia

Rozważ najważniejsze punkty fizyki lotniczej. Jeśli przywiążemy balon do ziemi, to będzie on ciągnął się do góry, naciągając na linę siłę zwaną siłą nośną. Aby ją obliczyć, należy od siły Archimedesa odjąć ciężar gazu wraz z powłoką. Ciężar jest sumą ciężaru skorupy i ciężaru gazu. Siła Archimedesa jest równa iloczynowi gęstości powietrza przez przyspieszenie swobodnego spadania i na objętości balonu.

Im lżejsza skorupa, tym większa siła nośna. Jest ona tym większa, im większa jest objętość balonu i im większa jest różnica między gęstością powietrza a gęstością gazu. Tak więc, jeśli chcesz uzyskać maksymalną wysokość, musisz wypełnić balon najlżejszym gazem. To wodór. Ale jest pewien problem: jest bardzo łatwopalny, zwłaszcza po zmieszaniu z tlenem. Dlatego balony najczęściej nadmuchiwane są helem.

Balon

Balon to aparat, który jest wypełniony lekkim gazem. Na zdjęciu balon używany do badania pogody. Jest to tak zwana sonda balonowa. Jest wypełniony helem, na dnie ma nadajnik radiowy, przekazujący informacje o temperaturze, ciśnieniu i wilgotności na różnych wysokościach. Aerostaty są wykorzystywane w meteorologii.

Możliwe jest zbudowanie balonów stosunkowo bezpiecznych i bardzo tanich, nie wymagających ani wodoru, ani helu. Zamiast tych gazów powłokę wypełnia zwykłe powietrze, tyle że gorętsze. Balon ten został wynaleziony przez Francuzów, braci Montgolfier. To było ogromne wydarzenie! Rysunek przedstawia pierwszy balon na gorące powietrze. Od dołu rozpala się ogień, gorące powietrze wypełnia powłokę i balon unosi się do góry. Na pewnej wysokości przestałby się wznosić. Aby kontynuować wznoszenie, zrzucono z aparatu balast. Jeśli trzeba było zejść, ogień został zmniejszony.

Stratostat

Na bardzo dużych wysokościach gęstość powietrza maleje. W związku z tym zmniejsza się również siła nośna. Jak można ją zwiększyć?? Potrzebujesz większej objętości, więc balony, które sięgają bardzo wysoko w stratosferę są ogromne. Jednostki te nazywane są stratostatami.

Niedawno jeden skrajny ustanowić rekordwyniósł balon stratosferyczny na wysokość 39 km i przekroczył prędkość dźwięku w swobodnym spadku. To jest Felix Baumgartner. Na zdjęciu widać stratostat, którego używał. Mierzy około 100 metrów, czyli tyle ile wynosi wysokość Statuy Wolności. Samolot jest wypełniony 85,000. м³ helu, jest tzw. gondola zawieszona poniżej, gdzie znajduje się pasażer...

Blimp

Weźmy pod uwagę fizykę aeronautyki. Balon i balon w stratosferze idą tam, gdzie wieje wiatr. Doświadczeni baloniarze wiedzą, że na różnych wysokościach wiatr jest inny. Regulują więc wysokość balonu tak, by wiatr wiał tam, gdzie chcą. Jeśli chcesz płynąć z punktu A do punktu B niezależnie od wiatru, musisz dostosować do sterowca specjalne śmigło, jak do samolotu, które pomaga poruszać się we właściwym kierunku. Takie urządzenie nazywane jest sterowcem. Zazwyczaj są to bardzo duże systemy. Wypełniony był helem, na dole miał przymocowaną gondolę, a pod spodem śmigło. Liny zwisające z dołu sterowca są potrzebne do zakotwiczenia go na ziemi.

Jeden z najsłynniejszych sterowców na świecie został zbudowany przez Niemców na początku lat 30. XX wieku, nosiła nazwę Handenburg. Losy tej aparatury są nieco podobne do losów Titanica. Był to niezwykle wygodny statek. Miała ona około ćwierć kilometra długości. Na pokładzie znajdowało się około 100 osób. Sterowiec był napędzany przez 4 silniki.

6 maja 1937 roku statek uległ wypadkowi. Musiał być wypełniony wyłącznie helem, który w tamtym czasie był dostępny tylko w USA. Ponieważ były to czasy Hitlera, Amerykanie stanowczo odmówili sprzedaży gazu nazistom. Sterowiec był wypełniony wodorem. Podjęto nadzwyczajne środki ostrożności, aby zapobiec pożarowi. W chwili lądowania pogoda była burzliwa, a w powietrzu występowało silne pole elektryczne. Sterowiec odbył podróż z Niemiec. Frankfurt) do Nowego Jorku, przez Atlantyk. Podczas lądowania doszło do iskry, wyciek wodoru spowodował zapalenie się sterowca. Z 97 pasażerów zginęło 35 osób, a jedna osoba została zabita na miejscu.

Pierwsze kroki aeronautyki w naszym kraju: trochę historii

Baloniarstwo zostało wprowadzone do Rosji za panowania Katarzyny II. Jej wysłannik do Francji doniósł o wynalazku braci Mongolfier.

O sensacji pisały rosyjskie gazety, a później ukazała się książka wyjaśniająca działanie balonu. Odczytał ją Euler, członek Akademii Nauk w Petersburgu. Studiował fizykę aeronautyki i zbudował pierwszy balon. Po jego jedynym locie Katarzyna II dekretem zakazała aeronautyki ze względu na niebezpieczeństwo pożaru. Za naruszenie edyktu nakładano grzywnę w wysokości 20 rubli.

Za Katarzyny II nikt nie złamał dekretu, ale gdy krajem rządził Aleksander I, balon znów poleciał. Było to w Moskwie, a balon był obsługiwany przez człowieka o nazwisku Terzi. Sprawił, że baloniarstwo na ogrzane powietrze wyglądało jak cyrkowa akcja i zarobił na tym mnóstwo pieniędzy.

W 1803 r. Słynny aeronauta Garneren i jego żona zostali zaproszeni do Rosji. Zademonstrowali możliwości balonu zdumionej publiczności, w tym cesarzowi Aleksandrowi I.

Aparatura ta była wykorzystywana w nauce i działaniach wojennych

Garnerin wykonał więcej niż jeden lot demonstracyjny, zanim naukowcy zainteresowali się balonami na gorące powietrze. Akademia Nauk wysłała jednego ze swoich członków, Zakharova, z misją obserwacji atmosfery. Akademik zabrał na pokład wiele przyrządów pomiarowych i odczynników. Ponieważ balon nie był wystarczająco duży, aby nabrać wysokości, musieli zrzucić nie tylko balast, ale także wiele przyrządów, jedzenie, a nawet frak.

W 1812 r. na dworze panowało przekonanie, że Napoleon mimo wszystko zaatakuje Rosję. Postanowili wykorzystać sterowiec do celów wojskowych. Rozpoczęto prace nad budową sterowca. 150 stolarzy i kowali zbudowało gondolę, a szwaczki pracowały nad powłoką. Sterowiec miał ster do zmiany wysokości lotu i wiosła do manewrowania. Gondola miała właz do zrzucania min na wroga. Niestety, samolot nigdy nie wziął udziału w bitwie.