Объяснить причину способности воздушных шаров летать можно несколькими теориями. В широком смысле этот процесс обусловлен соотношением веса воздуха и газа. Если воздушный шар заполнен...

Объяснить причину способности воздушных шаров летать можно несколькими теориями. В широком смысле этот процесс обусловлен соотношением веса воздуха и газа. Если воздушный шар заполнен газом, то он поднимается вверх и не опускается на землю. При наполнении его воздухом, например, когда человек самостоятельно надувает шарик, способность его летать снижается. Газ намного легче воздуха, поэтому шары, наполненные гелием, летают лучше всего.

В зависимости от наполнения воздушные шары могут совершать разные манипуляции :

• если шар наполнен углекислым газом, воздухом или аргоном, то летать он будет хуже;
• неон, метан, азот, гелий и водород заставляют шарик стремительно взлетать из-за минимального веса этих газов и большой разницы с массой воздуха.

Полет воздушного шара с точки зрения физики

С точки зрения физики, на любое тело, помещенное в газ или жидкость, действует сила вытеснения, равная весу тела. Воздушный шар в данном случае является телом, «помещенным» в воздух. Т.к. газ, наполняющий шар, делает его легким по сравнению с воздухом, то начинает осуществляться выталкивающая сила. За счет этого шар стремительно поднимается вверх и начинает летать.

С помощью физики можно объяснить и причину не слишком хороших летательных свойств шаров, наполненных воздухом . Вес в данном случае практически одинаков, поэтому шар может только парить в воздухе, но без силового воздействия он опускается к земле.

Полет воздушного шара в воздухе сравним с плаванием кораблей по воде. И в первом, и во втором случае происходит выталкивание более легкого тела тяжелой водой или воздухом. Причем выталкивающими способностями вода и воздух обладают практически в одинаковой степени.

Почему летают воздушные шары для воздухоплавания

Большие шары, предназначенные для воздухоплавания, летают по таким же причинам, как и маленькие шары-игрушки. Объяснением способности летать в данном случае также являются законы физики. Размер шара, вес корзины и пассажиров находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. Поднимается шар при помощи нагревания в нем воздуха и получаемого в результате этого газа. За счет такого воздействия, шар становится легче воздуха и на него оказывается выталкивающая сила.

Управление воздушным шаром

Управлять любыми воздушными шарами невозможно. Главной управляющей силой всегда является воздух или ветер. Если отпустить маленький воздушный шар и держать его за нитку, то, несмотря на усилия, повернуть его в нужное направление не получится. Аналогичная ситуация происходит и с шарами для воздухоплавания. Единственное, что могут сделать пассажиры, находящиеся в корзине, это снизить шар до уровня земли или поднять его выше в воздух. Высота набирается за счет уменьшения веса (сбрасываются специальные грузы), а снижается шар за счет уменьшения количества газа при помощи контроля температуры нагревания воздуха внутри прорезиненного материала. Температура меняется путем изменения уровня горелки.

Почему воздушные шары и дирижабли наполняют водородом или гелием

В детстве все играли с воздушными шариками. Никто не задумывался, почему воздушные шары наполняют водородом или гелием. Чтобы ответить на этот вопрос, следует вспомнить некоторые вопросы из школьного курса физики.

Немного физики

Если тело находится в воздухе, на него действует несколько сил. Наибольшее влияние оказывают архимедова сила и вес. Их разность называется подъемной силой. Если они равны, то воздушный шар свободно висит или перемещается по воздуху по замысловатым кривым, форма которых зависит от потоков. Если архимедова сила окажется больше веса, возникает подъемная сила, действующая на воздушный шар вверх.

Вес летательного аппарата складывается из самого газа, оболочки, в которой он находится, и поднимаемого груза.

Если наполнить оболочку обычным воздухом при температуре окружающей среды, шар подниматься не будет. Воздух нужно нагревать. Поэтому воздушный шар нужно оборудовать горелкой для постоянного подогрева воздуха внутри оболочки.

Архимедова сила зависит от объема оболочки и разности плотностей воздуха и газа, находящегося в нем.

С увеличением высоты температура уменьшается, давление воздуха и его плотность в замкнутой оболочке снижаются. Соответственно уменьшается архимедова сила, и шар начинает опускаться. Чтобы этого не произошло, в нижней части оболочки делают отверстие, под которым располагают горелку. Уменьшая или увеличивая количество сжигаемого топлива, можно управлять высотой полета.

В летательных аппаратах с замкнутой оболочкой используются газы, у которых при одинаковой температуре плотность меньше окружающего воздуха.

Среди доступных газов наименьшую плотность имеет водород. В промышленности его получают в больших объемах, поэтому его стоимость относительно небольшая.

На сегодняшний день в целях безопасности сферическую оболочку воздушного шара наполняют гелием. Этот редкий химический элемент впервые был обнаружен с помощью спектрального анализа на солнце и получил свое название Гелиос, что означает солнечный. Гораздо позже этот газ был обнаружен на земле.

При одинаковой температуре плотность гелия в 10 раз меньше воздуха. У водорода показатель еще лучше — 20. Поэтому первоначально шары наполняли водородом. Но он, в отличие от гелия, горючий и взрывоопасный газ. Использование этого элемента безопасно, но шар, наполненный гелием, обладает гораздо меньшей подъемной силой.

Немного истории

Большие воздушные шары называются аэростатами, в прошлом они предназначались в основном для научных исследований. Большинство из них представляли сферы различного диаметра.

Самый большой аэростат Рекорд с объемом сферы более 4000 м³ поднялся в воздух осенью 2010 г. В его гондоле путешествовало 36 человек.

Максимальная высота, на которую поднялся аэростат — более 21 км. Рекордный полет совершил гражданин Индии Vijaypat Singhania в 2005 г. Аэростат был заполнен теплым воздухом.

Для перевозки людей и грузов в начале и середине прошлого века использовались дирижабли, имеющие сигарообразную форму.

Самый крупный дирижабль в истории человечества Гинденбург был сконструирован в фашистской Германии в конце 30-х годов. Совершил 21 перелет через Атлантику и погиб в 1937 г. В то время в Германии не было гелия и все емкости Гинденбурга были заполнены водородом. Причина аварии неизвестна. После трагедии наполняемые водородом аэростаты и дирижабли для перевозки пассажиров не применяются. Используются они только в научных целях.

Заречина Кристина

Цель исследования: выяснить, почему улетает воздушный шарик, если он не завязан и от каких факторов зависит дальность его полета.

Предмет исследования: воздушные шарики разного размера и толщины резины.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Загадка воздушного шарика

Я очень люблю свой день рождения. Каждый год мы всей семьей украшаем наш дом к празднику. И, конечно же, важным элементом украшения являются воздушные шары. Ведь они такие красивые! Разноцветные, с красивыми рисунками и надписями. Обычно с братом мы соревнуемся в том, кто быстрее надует шарик ртом. Мы очень торопимся, каждый хочет победить, и вдруг, уже почти надутый шарик, вырывается из рук и стремительно улетает, мечась по комнате, пока совсем не сдуется. Мне всегда было интересно, почему он улетает? Ведь у него нет двигателя, нет крыльев... И от чего зависит дальность его полета?

Цель исследования: выяснить, почему улетает воздушный шарик, если он не завязан и от каких факторов зависит дальность его полета.

Предмет исследования: воздушные шарики разного размера и толщины резины.

Задачи исследования:

1. Провести опыты, показывающие движение шарика.
2. Выяснить, как влияет размер шарика и толщина резины на дальность полета.
3. Узнать, есть ли в растительном и животном мире представители, которые двигаются, как воздушный шарик.

Гипотезы исследования:

1. Допустим, шарику помогает ветер.
2. Предположим, что газ в шарике легче воздуха.
3. Возможно, шарику помогает выходящий из него воздух.

Методы исследования:

1. Изучение литературы.
2. Поиск в Интернете.
3. Проведение опытов.
4. Наблюдение.
5. Мнение других людей.
6. Сравнение и сопоставление фактов.

Немного истории...

Глядя на современные воздушные шары, многие люди думают, что эта яркая, приятная игрушка стала доступной только недавно. Некоторые, более осведомленные, считают, что воздушные шары появились где-то в середине прошлого века.

А на самом деле - нет! История шаров, наполненных воздухом, началась гораздо раньше. В прежние времена, разрисованные шары, изготовленные из кишок животных, украшали площади, где проводились жертвоприношения и гулянья знатных людей Римской Империи. После воздушные шары стали применять бродячие артисты, создавая оформление шарами для притягивания новых зрителей. Тема воздушных шаров затрагивается также в русских летописях – скоморохи, выступая для князя Владимира, употребляли шарики, изготовленные из бычьих пузырей.

Первые шары современного типа создал известный английский исследователь электричества, профессор Королевского университета Майкл Фарадей. Но создавал он их не для того, чтобы раздать детям или торговать на ярмарке. Просто он экспериментировал с водородом.

Интересен способ, которым создавал Фарадей свои воздушные шары. Он вырезал два куска каучука, накладывал их друг на друга, склеивал контуру, а посредине насыпал муку, чтобы стороны не липли друг к другу.

Идея Фарадея была подхвачена пионером резиновых игрушек Томасом Ханкоком. Он создавал свои шары в форме набора «сделай сам» состоящего из бутылки с жидкой резиной и шприца. В 1847 году в Лондоне вулканизированные шары были представлены Дж. Г. Инграмом. Уже тогда он использовал их как игрушки, которые нужно продавать детям. Собственно говоря, именно они их и можно назвать прототипом современных шаров.

Лет через 80 после этого научный мешочек для водорода превратился в популярную забаву: каучуковые шары широко использовалась в Европе во время городских праздников. За счет наполнявшего их газа они могли подниматься вверх – и это очень нравилось публике, еще не избалованной ни воздушными полетами, ни другими чудесами техники.

В 1931 году Нейлом Тайлотсоном был выпущен первый современный, латексный воздушный шарик. И с тех пор воздушные шарики наконец-то смогли измениться! До этого они могли быть только круглыми – а с приходом латекса впервые появилась возможность создавать длинные, узкие шарики.

Это новшество немедленно нашло применение: дизайнеры, оформляющие праздники, стали создавать из шаров композиции в виде собак, жирафов, самолетов, шляп. Их стали применять клоуны, изобретая необыкновенные фигуры.

Исследовательская работа .

Для начала я решила узнать мнение моих одноклассников и учеников других первых классов. Как они думают, что заставляет улетать воздушный шарик, который не завязан? С этой целью я провела анкетирование. Я предложила им три варианта ответа:

1) Шарику лететь помогает ветер.

2) Газ в шарике легче воздуха, поэтому шарик и летит.

3) Лететь шарику помогает выходящий из него воздух.

1. Выяснить, что заставляет двигаться воздушный шарик.

Гипотеза 1. Допустим, ему помогает ветер.

Надуем два шарика. Один из них завяжем ниткой. Выйдем на улицу в ветреную погоду. Отпустим шарики. Они летят. Завязанный шарик летит от порывов ветра. А тот, который не завязан, летит быстрее. А потом оба падают на землю. В квартире, где нет ветра, завязанный шарик медленно падает на пол. А незавязанный - летит, хотя и медленнее, чем на улице. А потом падает.

Все-таки ветер помогает полету шарика. Но он летит и без ветра. Значит, моя гипотеза подтвердилась частично.

Гипотеза 2. Предположим, что газ в шарике легче воздуха, поэтому он летит.

Я знаю, чем теплее воздух, тем он легче, поэтому поднимается вверх воздушный шар. Может. углекислый газ тоже легче воздуха?

Проведем следующий опыт. Возьмем два одинаковых шарика. Один надуем сами углекислым газом, а другой с помощью насоса воздухом. Свяжем их ниткой и перекинем через палочку. Мы видим, что шарик, надутый углекислым газом опустился ниже. Значит, он тяжелее. В справочнике я нашла подтверждение моему выводу. Оказалось, что углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха.

Эта гипотеза оказалась ложной.

Гипотеза 3. Возможно, шарик толкает воздух выходящий из него.

Когда мы надуваем шарик, то резиновая оболочка растягивается и заполняется воздухом. Когда входное отверстие освобождаем, воздух с силой вырывается наружу. Шарик при этом уменьшается. Воздух из шарика летит в одну сторону, а оболочка шарика в другую. Они отталкиваются друг от друга. Путь шарика непредсказуем. Когда весь воздух выходит из шарика, он останавливается.

Я спросила об этом у учителя физики Сергея Вячеславовича. Он сказал, что шарик улетает под действием реактивной силы. Реактивное движение возникает, когда от тела отделяется с некоторой скоростью его часть.

Значит, шарик толкает воздух, который выходит из него. Мой шарик -реактивный.

1. Провести опыты, показывающие реактивное движение.

Проведем еще несколько опытов, показывающих реактивное движение шарика.

1. Надуем воздушный шарик, вставим согнутую трубочку и завяжем. Прикрепляем шарик к маленькой машинке. Трубочка должна смотреть назад. Освобождаем трубочку. Воздух выходит назад. Машинка едет вперед под действием реактивной силы.
2. Такой же шарик с трубочкой опускаем в миску с водой. Трубочка должна смотреть в сторону. Освобождаем трубочку. Шар начинает вращаться по воде под действием реактивной силы.

1. Узнать, как влияет форма шарика и толщина резины на дальность полета.

Интересно, от каких факторов зависит дальность полета шарика?

Возьмем шарики разные по размеру и толщине резины и проведем эксперимент.

Возьмем леску и натянем ее по комнате. На леску наденем часть соломинки. Будем надувать шарики насосом одинаковым количеством воздуха (10 качков). Шарики прикрепим к соломинке скотчем и отпустим. Шарик пролетит по леске какое-то расстояние и остановится. Измерим пройденный путь.

Для наглядности заполним таблицу результатов.

Вывод : Чем толще резина и больше размер шарика, тем дальше он летит.

1. Есть ли в растительном и животном мире представители, которые двигаются, как воздушный шарик.

Реактивное движение можно наблюдать в живой природе.

Реактивное движение используется многими моллюсками.

Осьминоги, кальмары и каракатицы имеют специальный мешочек. В него они набирают воду и выпускают ее сильной струей наружу. Струя эта отталкивает животное назад. Кальмар может развивать скорость до 60–70км/ч.

Морской моллюск-гребешок, резко сжимает створки раковины, рывками двигается вперед за счет реактивной струи воды, выброшенной из раковины. Скачок крупного гребешка может достигать полуметра или даже больше в длину.

Сальпа - морское животное с прозрачным телом, при движении принимает воду через переднее отверстие и выталкивает через заднее отверстие наружу. Так она движется вперед.

Медуза выталкивает из-под своего колоколообразного тела воду, получая толчок в обратном направлении.

Примеры реактивного движения можно обнаружить и в мире растений. Созревшие плоды “бешеного” огурца при лёгком прикосновении отскакивают от плодоножки, и из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается жидкость с семенами; сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет "бешеный" огурец более, чем на 12 метров.

1. Узнать, как ученые использовали знания о таком движении.

Одно из главнейших изобретений человечества в XX веке - это изобретение реактивного двигателя, который позволил человеку подняться в космос. Так появились ракеты, а затем реактивные самолеты. Позже и нженеры создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его назвали водометом. Такой двигатель стоит на некоторых быстроходных катерах.

Весело и полезно!

Изучая данную тему, я обнаружила информацию о том, что надувать воздушные шарики не только весело, но и полезно! Оказывается, они "дарят" здоровье нашим легким. Надувание шаров положительно влияет на наше горло (даже служит средством профилактики ангины), а также помогает укрепить наш голос. Этой помощью часто пользуются певцы, так как такая тренировка помогает им правильно дышать во время пения.

Заключение

Итак, подведем итоги... В ходе изучения данной темы, я выяснила, что, во-первых, ветер все-таки помогает лететь воздушному шарику, но, когда он не завязан, он летает и в зарытом помещении без ветра. Моя вторая гипотеза не подтвердилась, углекислый газ, который мы выдыхаем не легче, а тяжелее воздуха, поэтому не может помогать шарику улетать. Полностью подтвердилась моя третья гипотеза, что шарику лететь помогает выходящий из него воздух. Я выяснила, что в этом случае воздушный шарик двигается под действием реактивной силы. Также я провела опыты и выявила, что на дальность полета воздушного шарика влияет его размер и толщина резины, из которой он сделан.

Благодаря изучению этой темы, я узнала много нового и интересного. Я познакомилась с историей создания современного воздушного шарика и его предшественников. Я узнала, что газ, который мы выдыхаем, называется углекислым, и что он в полтора раза тяжелее, чем воздух, которым мы дышим. Я научилась сама проделывать различные интересные опыты, наблюдать, сравнивать полученные результаты и делать выводы. Меня ознакомили с реактивным движением, хотя физику я буду изучать еще не скоро. Я узнала, что в природе есть животные и растения, которые используют реактивное движение. Оказалось также, что надувать воздушные шарики не только весело, но и полезно для здоровья.

Я считаю, что данную работу можно использовать на уроках, чтобы демонстрировать в простой и красочной форме действие реактивной силы, наглядно показать, что углекислый газ тяжелее воздуха. Ведь, когда мы сами проводим различные опыты или наблюдаем за их проведением, нам легче понять принцип действия чего-либо, тем более, если эти опыты такие яркие и веселые!

Воздушный шар положил начало гражданской авиации. Принцип его работы не изменился по сей день: отсутствует и двигатель, и руль для управления. Есть лишь купол с корзиной, горелка и мешки с песком.

История создания

Воздушный шар воплотил древнейший замысел человека о подчинении воздушной стихии. Первое описание аэростата было сделано в 1306 году французским миссионером Бассу, который стал свидетелем его подъема в воздух в Китае, в день восхождения на престол императора Фо Киена.

И все же родиной аэростата признается Франция, а его первыми изобретателями — братья Этьен и Жозеф Монгольфье. В 1783 году в городе они произвели запуск сконструированного ими шарообразного аэростата 3,5 метров в диаметре и массой 155 кг, наполненного горячим воздухом. Его полет протекал всего 10 минут на высоте 300 м, а пройденный путь составил около километра.

Купол аэростата братьев Монгольфье был выполнен из льняной ткани и оклеен бумагой. Для подогрева воздуха был разведен костер из мелко нарезанной соломы. А спустя недолгое время устройство агрегата дополнилось специальной корзиной для путешественников.

Подъем в воздух первого аэростата стал небывалым событием для той эпохи. В честь их создателей агрегаты стали называть монгольфьерами.

Устройство воздушного шара

Современные агрегаты производятся из более технологичных материалов, но схема осталась той же, что и братьев Монгольфье. Для пошива оболочки больше не используется лен и бумага, их заменил тонкий и прочный полиэфирный материал. Вместо костра в корзину под купол устанавливается регулируемая газовая горелка.

Воздушный шар в основе своей рабочей конструкции имеет следующие составные элементы:

• Купол, который наполняется газом для подъема на заданную высоту.
• Горелка — самая сложная деталь, посредством которой создается поток горячего воздуха в купол.
• Корзина для пассажиров, пилота и багажа.

Купол аэростата

Это главная часть воздушного шара, которая сшивается из отдельных кусков материи в колонки, которые затем прочно прикрепляются друг к другу. В качестве материала изготовления используется высокопрочный полиэстер или полиамидная ткань. С внутренней стороны она обрабатывается силиконовой пропиткой, что не позволяет проникать и уходить газу.

Основные требования к куполу, это:

• Прочность и устойчивость к внешним воздействиям и механическим повреждениям.
• Термоустойчивость, поскольку происходит постоянный контакт с нагретым газом.
• Эластичность, за счет которой возможно сохранение заданной формы.

Купол надувается за счет поступления нагретого газа: воздуха, водорода или иного, и за счет его поднимается в небо на нужную высоту. Газ подается через технологическое отверстие в нижней части купола. Для безопасности это отверстие обрабатывается специальной жароустойчивой лентой. Устройство оснащается также специальным клапаном, который используется для вывода наружу горячего газа при снижении и приземлении.

Снаружи конструкции фиксируются ленты нагрузки. К верхней части купола они крепятся с помощью кольца, а внизу присоединяются к подвесным канатам. В итоге образуется надежный каркас, который может иметь различный объем и поднимать груз разной массы.

Горелка

Это технологический элемент аэростата, обеспечивающий подогрев газовой смеси, подъем агрегата в воздух, а также поддержание заданной температуры при полете.

Работает горелка на жидком пропане, который поступает к ней из цилиндров, нагреваясь, становится газообразным и подается непосредственно в шар.

Современные горелки очень мощные, порядка 6000 МВт, производятся из нержавеющей жаропрочной стали. Они не опасны в эксплуатации, поскольку оснащены специальной защитой от ожогов.

Корзина

Предназначена для переноса путешественников и грузов. Необходимо обеспечить ее легкость, и в то же время прочность, поэтому каркас ее выполняется из лозы, а дно — из непромокаемой фанеры. С куполом корзина соединяется стальным тросом. Чтобы воздух не охлаждался, устанавливаются полиуретановые стояки, которые вместе с тросом закрываются специальными оболочками.

В углу корзины размещаются и закрепляются на ремнях цилиндры с газом. Обязательно изготавливаются отсеки для огнетушителя и необходимых в путешествии аксессуаров.

С наружной части на корзину навешивается балласт — мешки с песком. Их сбрасывают в том случае, ели необходимо увеличить высоту полета.

Классификация аэростатов

Существует два наиболее распространенных типа классификации по:

• Способу наполнения купола.
• Назначению.

По способу наполнения оболочки воздушный шар бывает:

• Тепловым.
• Газовым.
• Комбинированным.

Тепловые аэростаты по-прежнему величают монгольфьерами. Подъем их осуществляется за счет подачи горячего воздуха.

В газовых подъемная сила создается легкими газами и их смесями. По-другому их называют шарльерами по имени сконструировавшего их француза Жака Шарля. В 1783 г он впервые с успехом испытал воздушный шар, наполняемый водородом.

Комбинированные аэростаты в полете используют как горячий воздух, так и газовую смесь. Для этого они оснащены двумя оболочками. Разработал такую схему французский физик Пилатр де Розье. К сожалению, изобретатель с помощником погибли во время испытательного полета в 1785 г, но его устройства используются и получили название розьеров.

В 1999 англичанин Брайан Джонс и швейцарец Бертран Пиккар на розьере отправились в первое в истории кругосветное путешествие и благополучно вернулись из него.

По назначению аэростаты делятся на:

• Свободные или неуправляемые. Их применяют в спорте, экстремальном отдыхе, для научных целей и рекламы.

• Привязные. Те же неуправляемые, но зафиксированные на поверхности земли тросом. Это позволяет контролировать его удаленность. Могут подниматься в воздух с пассажирами и без. Привязной шар имеет обтекаемую форму и хвостовое оперение. Используется для обучения парашютистов, для обзора местности, в научных и рекламных целях.

• Стратостат. Неуправляемое устройство, которое поднимается в стратосферу, как правило, без пассажиров, с целью научных исследований. Отличается большим размером и герметичной корзиной.

• Управляемые или дирижабли. Их название происходит от французского «dirigeable» - «управляемый». Впервые дирижабль был запущен в воздух в 1852 г. Он был сделан в форме сигары, оснащен винтом и парогенератором. Дирижабли получили широкое распространение в то время. Сегодня они нашли свое применение в туризме, грузовых и гражданских перевозках. В качестве двигателя устанавливаются паровые машины, бензиновые, дизельные и электрические двигатели, а также газовые турбины.

Как летает воздушный шар

Принцип полета аэростата основан на законах физики. Воздух или газ, поступающие в оболочку, имеют температуру выше, чем в окружающей среде, а плотность ниже. Соответственно, под действием выталкивающей силы он устремляется вверх. На определенной высоте действие силы тяжести уравновешивает выталкивающую силу и аэростат «зависает» в небе.

Как управлять аэростатом

Разумеется, шар очень зависит от ветра. Однако большинство современных агрегатов поддаются управлению. Высота полета задается при помощи выпускного клапана в вершине оболочки, а для изменения направления движения используется боковой клапан.

Подготовка

Управление аэростатом — непростое занятие, оно требует обучения и тщательной подготовки. Большое значение имеют метеорологические условия, такие как видимость, облачность, направление и скорость ветра. На основе этой информации и выстраивается маршрут. На пути движения обязательно должны быть участки, пригодные для совершения посадки, поскольку во время путешествия не исключено возникновение непредвиденных обстоятельств.

Взлет

Для осуществления старта выбирают ровную территорию, удаленную от жилых объектов, деревьев, столбов и линий электропередачи.

Для подъема шара в воздух требуются усилия всего экипажа. Вначале воздушный шар собирают:

• Прикрепляют горелку к гондоле и соединяют ее с газовыми баллонами посредством шлангов.
• Проводят пробное включение горелки.
• Растягивают купол в направлении ветра и пристегивают его к гондоле карабинами.

По окончании сборки купол наполняют холодным воздухом с помощью вентилятора. Затем включают горелку. Горячий воздух отрывает шар от поверхности, и экипаж занимает свои места.

Если полет производится на привязном аэростате, его предварительно фиксируют на поверхности.

Полет

Для контроля за полетом требуются хорошие навыки. Для увеличения высоты производится подогрев воздуха путем запуска горелки, а для уменьшения – открывается выпускающий клапан. Движение в боковом направлении происходит за счет попутного ветра. Чтобы двигаться скорее, пилот может подняться повыше, где скорость ветра больше.

Спуск

Для приземления заранее подбирают площадку, большую и безопасную. Пилот выпускает воздух из купола при помощи клапана и воздушный шар потихоньку опускается на поверхность.

Примечательным является то, что если аэростаты столкнутся друг с другом в воздухе, то… ничего не произойдет. Они просто оттолкнутся и полетят дальше. Да и столкнуться им весьма сложно, ведь они путешествуют по направлению ветра — в одну и ту же сторону.

Воздушные шары поднимаются вверх, потому что заполняющий их газ легче окружающего воздуха. Многие газы, в частности водород и гелий, имеют меньшую плотность, чем воздух. Это означает, что при данной температуре они имеют меньшую массу единицы объема, чем воздух.

Когда столь легкие газы закачаны в воздушный шар, он будет подниматься до тех пор, пока общий вес оболочки с газом, корзины, груза и тросов будет меньше, чем вес воздуха, вытесненного воздушным шаром. (Поскольку воздух рассматривается в физике подобно жидкой среде, здесь применяется тот же самый закон, что и для тел, погруженных в жидкость.) Горячий воздух, имеющий меньшую плотность по сравнению с холодным, также поднимается вверх. Несмотря на то, что горячий воздух не столь легок, как некоторые газы, он более безопасен и легко воспроизводим пропановыми горелками, установленными под горловиной оболочки воздушного шара, которую обычно изготавливают из легкой ткани, такой, как упрочненный нейлон. Заполненные горячим воздухом воздушные шары обычно остаются в полете в течение нескольких часов, но без дополнительного подогрева воздуха внутри оболочки они будут постепенно терять высоту.

Молекулы при разной температуре

• Когда воздух холодный, молекулы движутся медленно и располагаются близко друг к другу.
• Когда воздух нагревается, мо лекулы начинают двигаться быстрее и расходятся в стороны, заполняя больший объем.
• Так как нагреваемый воздух продолжает расширяться, он становится менее плотным.
• При охлаждении воздуха его молекулы теряют свою скорость, объем уменьшается, а плотность увеличивается.

1. Воздушный шар лежит на боку. Пропановые горелки нагревают воздух внутри оболочки, который заставит ее раздуться и подняться вверх.
2. Горячий, легкий воздух (рисунок под текстом) поднимается внутри оболочки вверх и затем стекает вниз вдоль ее стенок. Холодный воздух выдавливается через горловину, вес оболочки с воздухом уменьшается и воздушный шар поднимается вверх.
3. Пилоты поддерживают или увеличивают высоту полета путем периодического включения горелок. До тех пор, пока воздух внутри оболочки горячее наружного, подъемная сила преодолевает силу притяжения.
4. Воздушный шар снижается по мере того, как заполняющий его воздух охлаждается и сжимается. Пилоты могут ускорить снижение, выпуская горячий воздух через отверстие в верхней части воздушного шара.

Взаимодействие давления, объема и температуры

Взаимозависимость трех параметров. Давление, объем и температура газа взаимосвязаны. При комнатной температуре (ближний рисунок справа) движение молекул газа внутри сосуда создает определенное давление. Если объем > меньшей наполовину (средний рисунок справа), внутреннее давление удваивается. Когда воздух нагревается (дальний рисунок справа) , его давление возрастает и объем увеличивается пропорционально росту температуры.

Первый полет на воздушном шаре, или аэростате, был совершен в Г 731 году, п Рязани. Изобретатель - самоучка Крякутной. служивший подьячим при воеводской канцелярии, смастерил большой мешок, наполнил его горячим воздухом и взлетел на нем выше деревьев. А пятьдесят два года спустя (в 1783 году) французские изобретатели, братья Жозеф и Этьен Монгольфье построили второй в мире аэростатг поперечник его равнялся 13 метрам Так зародилось воздухоплавание.

Сначала воздушные шары наполнялись теплым воздухом. Они могли летать только до тех пор, пока воздух в шаре не остынет. В дальнейшем воздухоплавательные аппараты стали наполнять легким газом - водородом

Почему же аэростат летает? Как возникает его подъемная сила?

Зная закон Архимеда, нетрудно объяснить полет воздушного шара. На всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. В справедливости этого закона можно убедиться, наблюдая, как всплывает на поверхность пробковый шарик, опущенный под воду. Шарик выбрасывается силой, действующей снизу вверх и возникающей за счет того, что шарик весит меньше, чем вытесненная им вода. у

Наоборот, если бросить в воду камень, он потонет. Почему? Потому что вес самого камня больше, чем вес вытесненной им воды.

Закон Архимеда справедлив и для воздушной среды, где все предметы также вытесняют некоторый объем воздуха и испытывают со стороны его подъемную силу. И если какое-нибудь тело легче, чем вытесненный им объем воздуха, оно будет «всплывать» в атмосфере, Таким телом и является шар, заполненный каким-либо легким газом, например водородом.

Шары, наполненные газом, непригодны для регулярных сообщений, так как они неуправляемы, а передвигаются в атмосфере вместе с воздушными массами, то-есть по ветру В настоящее время они применяются только для научных и спортивных целей. -**

Аэростат, предназначенный для полета по ветру, называется свободным; присоединенный к одному концу стального троса, закрепленного на вращающемся барабане лебедки - привязным (змейковым), Аэростат для полетов в страто- .

сфере с герметически закрытой кабиной называется стратостатом. Аэростаты ^

малых размеров - шары-зонды и шары-пилоты - применяются в метеороло-гии для подъема самопишущих приборов и приборов, показания которых передаются с помощью коротковолновых радиопередатчиков, подвешенных к шару.

Подробно об истории и современном состоянии воздухоплавания можно про- <-ч честь в книге И. Г. Стобровского «Воздухоплавание» (Изд ДОСАРМ, 1949 г.). оХ

КАК ИЗГОТОВИТЬ ВОЗДУШНЫЙ ШАР Мч

Воздушный шар (вернее, многогранник), склеенный из папиросной бумаги и на- .

полненный теплым воздухом, летает как настоящий аэростат, только поднимается в воздух не так высоко и опускается через несколько минут.

Для изготовления такого шара вырезают из белой или цветной папиросной ~

бумаги от 12 до 24 (и более) полос веретенообразной формы и склеивают их края

Полосы вырезают по шаблону. Чтобы сделать шаблон, нужно прежде всего склеить в длинную полосу несколько листов плотной бумаги и на ней начертить выкройку Размеры выкроек для шаров разных размеров показаны на рисунке 1. Для шара диаметром в 1 метр надо взять шаблон длиною в 1572 мм, для шара диаметром в 1,5 метра - длиною 2400 мм и т. д.

Приготовленную полосу бумаги сгибают по длине вдвое (рис. 3). От линии сгиба по угольнику проводят вспомогательные линии, на расстоянии 200 мм одна от другой. На них откладывают отрезки, размеры которых указаны на выкройке. Концы отрезков соединяют одной плавной кривой линией и по ней обрезают полосу. Сложенный вдвое готовый шаблон развертывают.

Заготовки для полос склеивают из отдельных листов папиросной бумаги. Для этого листы укладывают в виде «лестнички» (рис 2) и промазывают клеем все ее «ступеньки». При склеивании намазанная клеем кромка одного листа должна соприкасаться с ненамазанной кромкой другого.

Если есть бумага двух цветов, например белая и красная, то шар можно сделать полосатым или клетчатым. В первом случае нужно сделать одинаковое количество полос из бумаги того и другого цвета; во втором случае листы бумаги разных цветов должны чередоваться в каждой из полос При этом надо менять расположе ние листов в полосах;.например, если в первой полосе листы чередуются так: крас ный - белый - краайьпг- белый, то во второй полосе их склеивают ина" белый-красный - белый--JtpacKbtfl и т. д.

Для шара ткигтЬф в 1 метр (рис 1,-4) или в 1,5 метра (рис 1,5) нужнс приготовить 12 TiiJL^ шага диаметром в 2 метра (рис 1,В) -16 полос,

в 2,5 метра (рис. iwjiOc в 3 метра (рис. 1, Д) -24 полосы. Для полутора

метрового шара, |acjjJ»aiej"o <яз fa полос, понадобится 50 листов папиросной буц^у^"Ч