Dom » Poslovni planovi » Istraživački rad "Misterija balona". Zašto baloni lete? Zašto balon poleti

Istraživački rad "Misterija balona". Zašto baloni lete? Zašto balon poleti

Baloni se podižu jer je plin koji ih ispunjava lakši od okolnog zraka. Mnogi gasovi, posebno vodonik i helijum, imaju nižu gustinu od vazduha. To znači da na datoj temperaturi imaju manju masu po jedinici zapremine od vazduha.

Kada se takvi laki gasovi upumpavaju u balon, on će rasti sve dok ukupna težina gasnog omotača, korpe, težine i kablova ne bude manja od težine vazduha istisnutog balonom. (Budući da se vazduh u fizici smatra tečnim medijumom, ovde važi isti zakon kao i za tela uronjena u tečnost.) Vrući vazduh, koji ima manju gustinu od hladnog vazduha, takođe se podiže. Iako vrući zrak nije lagan kao neki plinovi, sigurniji je i lakše se proizvodi pomoću propanskih gorionika postavljenih ispod vrata ljuske balona, koja je obično napravljena od lagane tkanine kao što je ojačani najlon. Baloni na vrući zrak obično ostaju u letu nekoliko sati, ali bez dodatnog zagrijavanja zraka unutar omotača, postepeno će gubiti visinu.

Molekule na različitim temperaturama

Kada je vazduh hladan, molekuli se kreću polako i blizu su jedan drugom.
Kada se vazduh zagreje,molekuli počinju da se kreću brže i razilaze se u strane, ispunjavajući veći volumen.
Od zagrejanog vazduhanastavlja da se širi, postaje manje gusto.
Kada se vazduh ohladimolekuli gube brzinu, volumen se smanjuje, a gustoća se povećava.

Balon leži na boku. Propanski gorionici zagrijavaju zrak unutar školjke, što uzrokuje njeno naduvavanje i podizanje.
Vrući, lagani zrak (slika ispod teksta) se diže unutar školjke, a zatim teče niz njene stijenke. Hladan vazduh se istiskuje kroz vrat, težina školjke sa vazduhom se smanjuje i balon se diže.
Piloti održavaju ili povećavaju visinu leta povremenim paljenjem plamenika. Sve dok je zrak unutar školjke topliji od vanjskog, sila podizanja nadvladava silu privlačenja.
Balon se spušta dok se vazduh koji ga ispunjava hladi i skuplja. Piloti mogu ubrzati svoje spuštanje ispuštanjem vrućeg zraka kroz rupu na vrhu balona.

Interakcija pritiska, zapremine i temperature

Međuzavisnost tri parametra. Pritisak, zapremina i temperatura gasa su međusobno povezani. Na sobnoj temperaturi (blizu slike desno), kretanje molekula plina unutar posude stvara određeni pritisak. Ako je zapremina > manja od polovine (srednja slika desno), unutrašnji pritisak se udvostručuje. Kada se vazduh zagreje (krajnje desno), njegov pritisak raste, a zapremina se povećava proporcionalno porastu temperature.

Civilno vazduhoplovstvo je nekada počelo sa balonima: pre aviona i helikoptera bilo je kao hodanje do Meseca, a ljudi su počeli da lete na balonima još u 18. veku. Danas ćemo vam ispričati kako se to dešava 21.: Otišao sam u Kapadokiju - regiju u centralnoj Turskoj - gdje se masovni letovi obavljaju skoro svaki dan; balona u zraku - nekoliko desetina u isto vrijeme, a putnika, respektivno, nekoliko stotina.

Malo fizike. Kako leti balon

Savremeni putnički balon ispravno se naziva balon na vrući zrak, odnosno balon na vrući zrak - po imenu braće Montgolfier, koji su 1783. godine izveli prvi let na avionu ovog tipa. U sklopu zamjene uvoza, postala je popularna priča da je zapravo prvi balon na vrući zrak napravio pola stoljeća prije toga ruski izumitelj Krjakutnoj, ali ovo je samo obmana 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. Pošto je gustina toplog vazduha manja, on, prema Arhimedovom zakonu, teži prema gore pod dejstvom uzgonske sile. Istovremeno, sama školjka i nosivi teret se privlače na Zemlju (granata je veličine cca 25x15 m sa korpom i sva oprema je teška 400-500 kg, plus putnici: u našoj korpi je bilo dvadeset ljudi). Jednakost ovih sila omogućava balonu da "lebdi" u vazduhu na određenoj visini.

Kako se leti balon

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 slične onima koje mnogi ljetni stanovnici imaju u kuhinji. 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. Vazduh u ljusci se stalno hladi i lopta počinje da opada, tako da morate povremeno „uključiti toplotu“ da 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 možete čekati da se zrak ohladi: u gornjem dijelu školjke nalazi se ventil koji se može otvoriti i zatvoriti užadima. Ako ga otvorite, malo toplog zraka će izaći i lopta će poletjeti dolje.

Sa sobom nose najmanje dvije plinske boce (jedan glavni, drugi rezervni) - to je dovoljno za oko sat vremena leta, variometar za mjerenje vertikalne brzine i voki-toki za komunikaciju sa pilotima drugih lopti 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 balon na vrući zrak nije potreban.

Gornji ventil je otvoren, balon se ispušta. Obratite pažnju na broj. U Turskoj su baloni registrovani kao TC-Bxx, na primjer, TC-BUM. U Rusiji su registrovani u Registru opšte avijacije i imaju brojeve RA-xxxxG. Svaki balon ima potvrdu o plovidbenosti, sve je kako treba.

Gdje ide balon?

Možemo kontrolirati samo vertikalnu brzinu balona. Leti horizontalno gde god ga vetar odnese. Zbog toga je balon neprikladan kao potpuno vozilo: on je ipak letjelica za razonodu. Uprkos tome, letove na balonima regulišu vazduhoplovne vlasti ništa manje nego na avionima. Svaki balon ima upis u registar aviona i odgovarajući broj na brodu, a piloti (ima ih dva) - dozvolu. Letovi se izvode po pravilima vizuelnih letova, odnosno uz dobru vidljivost, preduvjet je i odsustvo jakog vjetra. Problem je u tome što možete letjeti samo rano ujutru u zoru ili, obrnuto, u zalazak sunca: tokom dana, uzlazne zračne struje sa zemljine površine zagrijane od sunca čine letove nesigurnim (a ujutro ima gore i dolje strujanja , samo ne tako jako). Tako možete lako doći u situaciju da ste stigli, ali niste nikuda letjeli - planirajte za svaki slučaj nekoliko dana odjednom!

Svaki balon ima svoje vozilo za pratnju: džip sa ravnom prikolicom veličine korpe. Džip - jer će lopta sletjeti, najvjerovatnije ne na put. Akrobatika slijeće direktno na platformu; mnogo hladnije nego staviti lovac na nosač aviona.

Ako se lopte sudare jedna s drugom u zraku, onda ... ništa se ne događa, samo 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, dovedeni ste do vašeg balona na vrući zrak. U ovom trenutku on i dalje leži na tlu, korpa je na boku, 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. Brifing prije leta, zapravo, leži u činjenici da prilikom slijetanja svakako morate sjesti i držati se za užad, jer postoji velika vjerovatnoća da se korpa prevrne: tako ćete izbjeći ozljede.

Priprema za let

Pilot daje više vatre, i ... lopta se glatko uzdiže gore i u stranu. Osjećaj je kao da se vozite na panoramskom točku, samo mnogo više. A u isto vrijeme, nema buke i vibracija, pa se čak ni iskusni aerofobi ne boje. A čak ni oni koji se boje visine (a balon se diže do 1500 m sa prosječnom visinom leta od oko 500) se ne plaše: zbog visoke (oko 1,5 metara) strane korpe nemoguće je ispasti iz korpe. to, a stojeći stav izaziva gledanje ne dole, već u stranu. Neopisiva ljepota! Pravi Tatooine! Turski piloti pokušavaju letjeti na način da se približe stijenama, "dimnjacima" i daju im priliku da ih vide, spuste se gotovo do krovova kuća drevnih sela - naravno, sve se može fotografirati i snimiti , glavna stvar je da ne ispustite kameru.

Visina leta dostiže 1500 m

Usput, 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 su letovi balonom razvijen i popularan oblik rekreacije. Morat ćete doći do grada Urgupa, koji je 70 km udaljen od Kayserija, gdje se nalazi najbliži civilni aerodrom (ASR). Postoji nekoliko dnevnih letova za Kayseri iz Istanbula (IST i SAW) lokalnih aviokompanija: Turkish Airlines, Anadolujet, Pegasus Airlines, itd. Let traje oko sat i po. Naravno, mnogo različitih aviokompanija leti do samog Istanbula - od Aeroflota i Turkish Airlinesa do Onur Aira i Pobede. Kupovinom dvije odvojene karte za Istanbul i za Kayseri možete mnogo uštedjeti (i u isto vrijeme provesti nekoliko dana u Istanbulu).

Niski prelaz preko planine - jedan od akrobatika u balonima

U Urgupu postoji više od deset avio kompanija sa balonima; Možete kupiti i let preko njihovih ruskih partnera jednostavnim upisivanjem odgovarajućeg zahtjeva na Google - zgodno je ako ne znate turski i želite sve isplanirati unaprijed, ili možete direktno u hotelu u Urgupu, ali sve zavisi od hotel. Vodite se činjenicom da je trošak jednosatnog leta 13.000 rubalja po osobi, uključujući transfer od 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).

Postoji nekoliko teorija koje objašnjavaju razloge sposobnosti balona da lete. U širem smislu, ovaj proces je rezultat omjera težine zraka i plina. Ako je balon pun...

Postoji nekoliko teorija koje objašnjavaju razloge sposobnosti balona da lete. U širem smislu, ovaj proces je rezultat omjera težine zraka i plina. Ako je balon napunjen gasom, onda se diže i ne pada na tlo. Kada se napuni zrakom, na primjer, kada osoba sama napuhne balon, njegova sposobnost letenja se smanjuje. Gas je mnogo lakši od zraka, zbog čega najbolje lete baloni punjeni helijumom.

Ovisno o punjenju, baloni mogu obavljati različite manipulacije.:

ako je balon napunjen ugljičnim dioksidom, zrakom ili argonom, tada će letjeti gore;
neon, metan, azot, helijum i vodonik čine da lopta brzo poleti zbog minimalne težine ovih gasova i velike razlike u masi vazduha.

Let balonom iz ugla fizike

Sa stanovišta fizike, svako tijelo smješteno u plin ili tekućinu podliježe sili pomjeranja jednakoj težini tijela. Balon je u ovom slučaju tijelo "postavljeno" u zrak. Jer gas koji puni balon čini ga lakšim od vazduha, tada počinje da se primenjuje sila uzgona. Zbog toga se lopta brzo podiže i počinje letjeti.

Uz pomoć fizike može se objasniti i razlog ne baš dobrih letačkih svojstava balona ispunjenih vazduhom. Težina je u ovom slučaju skoro ista, pa lopta može samo da lebdi u vazduhu, ali bez sile pada na tlo.

Let balona u vazduhu je uporediv sa plovidbom brodova po vodi. I u prvom i u drugom slučaju lakše tijelo istiskuje teška voda ili zrak. Štaviše, voda i vazduh poseduju skoro isti stepen plovnosti.

Zašto baloni lete

Veliki baloni dizajnirani za aeronautiku lete iz istih razloga kao i mali baloni igračke. Objašnjenje za sposobnost letenja u ovom slučaju su i zakoni fizike. Veličina lopte, težina koša i putnici su u bliskoj povezanosti jedni s drugima. Lopta se podiže zagrijavanjem zraka u njoj i nastalog plina. Usljed ovog udara lopta postaje lakša od zraka i na nju djeluje sila uzgona.

Kontrola balona

Nemoguće je kontrolisati bilo koji balon. Glavna pokretačka snaga je uvijek zrak ili vjetar. Ako pustite mali balon i držite ga za konac, tada ga, unatoč naporima, nećete moći okrenuti u pravom smjeru. Slična situacija se događa i s loptama za aeronautiku. Jedino što putnici u korpi mogu da urade je da spuste balon na nivo zemlje ili ga podignu više u vazduh. Visina se dobija smanjenjem težine (posebni utezi se ispuštaju), a lopta se smanjuje smanjenjem količine gasa kontrolisanjem temperature zagrevanja vazduha unutar gumiranog materijala. Temperatura se mijenja promjenom nivoa gorionika.

Zašto su baloni i vazdušni brodovi punjeni vodonikom ili helijumom

Kao djeca, svi su se igrali balonima. Niko se nije pitao zašto su baloni punjeni vodonikom ili helijumom. Da bismo odgovorili na ovo pitanje, prisjetimo se nekih pitanja iz školskog kursa fizike.

Malo fizike

Ako je tijelo u zraku, na njega djeluje nekoliko sila. Najveći uticaj imaju Arhimedova sila i težina. Njihova razlika se zove podizanje. Ako su jednaki, tada balon slobodno visi ili se kreće kroz zrak u zamršenim krivinama, čiji oblik ovisi o strujama. Ako je Arhimedova sila veća od težine, na balon djeluje sila dizanja prema gore.

Težina aviona se sastoji od samog gasa, ljuske u kojoj se nalazi i tereta koji se podiže.

Ako se školjka napuni običnim zrakom na temperaturi okoline, balon se neće podići. Vazduh treba zagrejati. Zbog toga balon mora biti opremljen gorionikom za stalno zagrijavanje zraka unutar školjke.

Arhimedova sila zavisi od zapremine ljuske i razlike između gustine vazduha i gasa u njoj.

Kako se visina povećava, temperatura opada, pritisak zraka i njegova gustina u zatvorenoj ljusci opadaju. Shodno tome, Arhimedova sila se smanjuje i lopta počinje da se spušta. Da se to ne bi dogodilo, u donjem dijelu školjke napravljena je rupa ispod koje se postavlja gorionik. Smanjenjem ili povećanjem količine sagorjelog goriva možete kontrolirati visinu leta.

Avioni sa zatvorenim omotačem koriste gasove koji, na istoj temperaturi, imaju gustinu manju od gustine okolnog vazduha.

Među dostupnim gasovima, vodonik ima najmanju gustinu. U industriji se proizvodi u velikim količinama, tako da je njegova cijena relativno mala.

Danas je, iz sigurnosnih razloga, sferni omotač balona ispunjen helijumom. Ovaj rijedak hemijski element je prvi put otkriven spektralnom analizom na Suncu i dobio je ime Helios, što znači solarno. Mnogo kasnije, ovaj gas je otkriven na zemlji.

Na istoj temperaturi, gustina helijuma je 10 puta manja od vazduha. Vodonik ima još bolji pokazatelj - 20. Dakle, u početku su kuglice bile punjene vodonikom. Ali, za razliku od helijuma, on je zapaljiv i eksplozivan gas. Upotreba ovog elementa je bezbedna, ali balon napunjen helijumom ima mnogo manje podizanja.

Malo istorije

Veliki baloni nazivaju se aerostati, a u prošlosti su se uglavnom koristili za naučna istraživanja. Većina njih bile su kugle različitih prečnika.

Najveći balon zapremine kugle veće od 4000 m³ poleteo je u jesen 2010. godine. U njegovoj gondoli putovalo je 36 ljudi.

Maksimalna visina na koju se balon popeo je više od 21 km. Rekordni let napravio je indijski državljanin Vijaypat Singhania 2005. godine. Balon je bio napunjen toplim zrakom.

Početkom i sredinom prošlog stoljeća zračni brodovi u obliku cigare korišteni su za prijevoz ljudi i robe.

Najveći vazdušni brod u istoriji čovečanstva, Hindenburg, projektovan je u nacističkoj Nemačkoj kasnih 30-ih godina. Napravio je 21 let preko Atlantika i umro 1937. U to vrijeme u Njemačkoj nije bilo helijuma i svi rezervoari Hindenburga bili su napunjeni vodonikom. Uzrok nesreće je nepoznat. Nakon tragedije, baloni i vazdušni brodovi punjeni vodonikom se ne koriste za prevoz putnika. Koriste se samo u naučne svrhe.

Balon nema ni motore ni kormilo na koje smo navikli. 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 balona bilo je prvo pravo utjelovljenje vjekovnog sna čovječanstva da osvoji peti okean. Godine 1306. francuski misionar Basu prvi je opisao kako je, dok je bio u Kini, bio svjedokom leta balona prilikom stupanja na tron cara Fo Kiena.

Međutim, rodnim mjestom aeronautike smatra se francuski grad Annone, gdje su 5. juna 1783. braća Etienne i Joseph Montgolfier podigli u nebo sferni balon koji su kreirali, ispunjen zagrijanim zrakom.

Let aviona težine oko 155 kg i prečnika 3,5 metara trajao je samo 10 minuta. Za to vrijeme prešao je oko kilometar na 300 metara visine, što je bio izuzetan događaj za njegovo vrijeme. Kasnije su se baloni u čast kreatora počeli zvati baloni na vrući zrak.

Balon braće Montgolfier sastojao se od platnene školjke prekrivene papirom. Da bi se napunila vrelim vazduhom, ložena je vatra od sitno iseckane slame. A 3 mjeseca kasnije, dizajnu aviona je napravljen dodatak u obliku posebne korpe za putnike.

Moderni baloni su nesumnjivo savršeniji, ali su napravljeni na gotovo isti način. Za izradu sferne školjke lopte koristi se poseban tanak i izdržljiv poliesterski materijal. Sistem zračnog grijanja je promijenjen. Funkciju vatre obavlja podesivi plinski gorionik na propan ugrađen u korpu direktno ispod kupole.

Uprkos tome što u velikoj meri zavise od vetra, savremeni baloni na vrući vazduh su upravljivi. Visina leta se podešava otvorom na vrhu nadstrešnice sa kablom za kidanje. Za promjenu kursa je predviđen bočni ventil. Postoje i složeniji dizajni, gdje se još jedan napunjen helijumom može postaviti unutar glavne kupole.

Kako letjeti balonom sa korpom

Kontrola balona je aktivnost koja zahtijeva ozbiljne pripreme i znatne finansijske troškove. Dovoljno je reći da tečaj obuke pilota balona danas košta oko 200.000 rubalja. Cena samog balona (u zavisnosti od modela) je srazmerna ceni automobila.

Trening

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, upravo se takva ruta bira tamo gdje na putu ima dovoljno mjesta za bezbedno sletanje.

Polijetanje

Da bi balon poleteo potreban je napor cele posade. Najbolja opcija za polaznu tačku je ravna površina 50 x 50 metara na otvorenom polju, gdje u blizini nema stranih objekata - stupova, drveća, dalekovoda.

Zatim počinje montaža lopte: na koš se pričvršćuju gorionici koji su posebnim crijevima povezani s plinskim bocama. Nakon probnog rada gorionika, posada nastavlja sa rastezanjem nadstrešnice (obavezno u smjeru vjetra). Dalje, rastegnuta kupola je pričvršćena za 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 penjanje, gorionik se uključuje i zrak se dodatno zagrijava, a za spuštanje ventil se lagano otvara. Horizontalni let nastaje zbog vjetra u leđa. Ovdje dolazi do izražaja vještina pilota. Dakle, da bi leteo brže, može povećati visinu leta tamo gde je brzina vetra veća.

Descent

Mjesto slijetanja se bira unaprijed. Mora biti velika i sigurna. Idealna opcija je fudbalsko igralište pored autoputa. Posada radio-vezom javlja zemlju o mjestu sletanja. Zatim pilot ispušta zrak iz kupole pomoću ventila. Lopta polako pada na tlo.

Chernyshova Ekaterina, učenica 1 "A" razreda MBOU srednje škole br. 18

Skinuti:

Pregled:

Za korištenje pregleda prezentacija, kreirajte Google račun (nalog) i prijavite se: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Projekat na temu: "Zašto balon leti?" Završio: učenica 1. razreda MBOU srednje škole br. 18 Chernyshova Ekaterina Aleksandrovna Rukovodilac: Didenko Olga Nailevna

Relevantnost: baloni se mogu naći na svakom prazniku Svrha: utvrditi razlog zašto se balon diže. Hipoteza: Različita svojstva gasa unutar balona i vazduha izvana guraju balon prema gore.

Zadaci su otkriti kojom je supstancom ispunjen balon; razmotriti koncept gustine kroz masu; istražiti gustinu supstanci dostupnih u kući različitim metodama Metode i metode: eksperimenti u pristupačnim uslovima.

Balon je bio napunjen helijumom. Poleće jer je gustina helijuma manja od gustine vazduha (uslov da tela lebde).

Gustina pokazuje koliko je tvari sadržano u jedinici volumena. Što je veća masa, veća je i gustina supstance. ρ (ro) - kg/m³

Masa vode – Mw Masa nafte – Mm Mw > Mm => ρw > ρm Gustina vode – ρw Gustina vode – ρm Mw =114 g Mm=108 g

ρ u > ρ m

Na osnovu uslova plutajućih tijela ρ d - gustina drveta od kojeg je napravljena kocka ρ u > ρ d

Zaključak: balon napunjen helijumom teži da se podigne, jer je njegova gustina manja od gustine vazduha. Određivanjem gustine dokazao sam da je gustina nafte manja od gustine vode. Također je provodila eksperimente i upoređivala gustinu različitih dostupnih supstanci.