doma » Poslovni načrti » Raziskovalno delo "skrivnost balona". Zakaj baloni letijo? Zakaj balon vzleti

Raziskovalno delo "skrivnost balona". Zakaj baloni letijo? Zakaj balon vzleti

Baloni se dvigajo navzgor, ker je plin, ki jih napolni, lažji od okoliškega zraka. Mnogi plini, zlasti vodik in helij, imajo nižjo gostoto kot zrak. To pomeni, da imajo pri določeni temperaturi manjšo maso na enoto prostornine kot zrak.

Ko takšne lahke pline črpamo v balon, se bo dvignil, dokler skupna teža plinskega ovoja, košare, teže in kablov ni manjša od teže zraka, ki ga je balon izpodrinil. (Ker se zrak v fiziki obravnava kot tekoči medij, tukaj velja enak zakon kot za telesa, potopljena v tekočino.) Vroči zrak, ki ima manjšo gostoto od hladnega zraka, se tudi dvigne. Čeprav vroč zrak ni tako lahek kot nekateri plini, ga varneje in lažje proizvajajo propanski gorilniki, nameščeni pod vratom lupine balona, ki je običajno narejen iz lahke tkanine, kot je ojačan najlon. Baloni, napolnjeni z vročim zrakom, običajno ostanejo v letu več ur, vendar brez dodatnega segrevanja zraka v ovojnici postopoma izgubljajo višino.

Molekule pri različnih temperaturah

Ko je zrak hladen, se molekule premikajo počasi in so blizu ena drugi.
Ko se zrak segreje,molekule se začnejo premikati hitreje in se razhajajo na straneh ter zapolnijo večji volumen.
Od segretega zrakase še naprej širi, postane manj gosta.
Ko se zrak ohladimolekule izgubijo svojo hitrost, volumen se zmanjša in gostota se poveča.

Balon leži na boku. Propanski gorilniki segrejejo zrak v lupini, zaradi česar se napihne in dvigne.
Vroč, lahek zrak (slika pod besedilom) se dviga v notranjost lupine in nato teče navzdol po njenih stenah. Hladen zrak se iztisne skozi vrat, teža školjke z zrakom se zmanjša in balon se dvigne.
Piloti vzdržujejo ali povečujejo višino leta z občasnim vklopom gorilnikov. Dokler je zrak v lupini bolj vroč od zunanjega, dvižna sila premaga silo privlačnosti.
Balon se spusti, ko se zrak, ki ga napolni, ohladi in skrči. Piloti lahko pospešijo svoj spust z odvajanjem vročega zraka skozi luknjo na vrhu balona.

Interakcija tlaka, prostornine in temperature

Soodvisnost treh parametrov. Tlak, prostornina in temperatura plina so medsebojno povezani. Pri sobni temperaturi (blizu slike na desni) gibanje molekul plina znotraj posode ustvari določen tlak. Če je prostornina > manjša od polovice (srednja slika na desni), se notranji tlak podvoji. Ko se zrak segreje (skrajno desno), se njegov tlak poveča in njegov volumen se poveča sorazmerno z zvišanjem temperature.

Civilno letalstvo se je nekoč začelo z baloni: pred letali in helikopterji je bilo kot hoditi na luno, ljudje pa so začeli leteti z baloni že v 18. stoletju. Danes vam bomo povedali, kako se to zgodi 21.: šel sem v Kapadokijo – regijo v osrednji Turčiji – kjer se skoraj vsak dan izvajajo množični leti; balonov v zraku - več deset hkrati, potnikov pa več sto.

Malo fizike. Kako leti balon na vroč zrak

Sodobni potniški balon pravilno imenujemo balon na vroč zrak ali balon na vroč zrak - po imenu bratov Montgolfier, ki so leta 1783 opravili prvi polet na letalu te vrste. Kot del nadomeščanja uvoza je postala priljubljena zgodba, da je pravzaprav prvi balon na vroč zrak pred pol stoletja zgradil ruski izumitelj Kryakutnoy, vendar je to le potegavščina, ustvarjena po francoskem letu in promovirana v sovjetskih časih.

Načelo letenja toplozračnega balona je zelo preprosto: znotraj njegove lupine je zrak, katerega temperatura je višja od temperature okoliškega zraka. Ker je gostota toplega zraka manjša, se po Arhimedovem zakonu nagiba navzgor pod delovanjem vzgonske sile. Hkrati se sama lupina in tovor pritegneta v Zemljo (lupina je velika približno 25x15 m s košaro in vsa oprema tehta 400-500 kg, plus potniki: v našem košu je bilo dvajset ljudi). Enakost teh sil omogoča, da balon "lebdi" v zraku na določeni višini.

Kako se leti z balonom

Glavni krmilni element toplozračnega balona je plinski gorilnik, ki se nahaja pod lupino in je usmerjen navzgor. Gori mešanico propana in butana, ki se vzame na krov v jeklenkah, podobnih tistim, ki jih imajo mnogi poletni prebivalci v kuhinji. S pomočjo ognja se zrak v lupini segreje; temperatura naraste, žoga se dvigne. Odvisno od prostornine lupine (2-5 tisoč kubičnih metrov zraka), nosilnosti in temperature okolja je temperatura v notranjosti 50-130 stopinj Celzija. Zrak v lupini se nenehno ohlaja in žogica začne upadati, zato morate občasno "vklopiti toploto", da ohranite konstantno višino. Na splošno je vse preprosto: več ognja - dvignemo se, manj ognja - ohranjamo višino, malo-malo-malo-malo-malo ognja - spuščamo se.

Vendar, da bi se spustili, ne morete čakati, da se zrak ohladi: v zgornjem delu školjke je ventil, ki ga je mogoče odpreti in zapreti z vrvmi. Če ga odprete, bo nekaj toplega zraka priteklo ven in žogica bo odletela navzdol.

S seboj vzamejo vsaj dve plinski jeklenki (eno glavno, drugo rezervno) - to je dovolj za približno eno uro leta, variometer za merjenje navpične hitrosti in voki-toki za komunikacijo s piloti drugih žog in spremljevalnih vozil ( več o njih spodaj). In kar je najpomembneje, ni vreč s peskom. Uporabljajo se kot balast na plinskih balonih (s helijem in drugimi podobnimi plini v notranjosti), balon na vroč zrak pa ni potreben.

Zgornji ventil je odprt, balon se izprazni. Bodite pozorni na številko. V Turčiji so baloni registrirani kot TC-Bxx, na primer TC-BUM. V Rusiji so registrirani v registru splošnega letalstva in imajo številko RA-xxxxG. Vsak balon ima potrdilo o plovnosti, vse je kot mora biti.

Kam gre balon?

Nadziramo lahko samo navpično hitrost balona. Leti vodoravno, kamor ga odnese veter. Zato je balon neprimeren kot polnopravno vozilo: še vedno je rekreacijsko letalo. Kljub temu lete na balonih urejajo letalske oblasti nič manj kot na letalih. Vsak balon ima vpis v register letal in ustrezno številko na krovu, piloti (sta dva) pa licenco. Leti se izvajajo po pravilih vizualnih letov, torej ob dobri vidljivosti je predpogoj tudi odsotnost močnega vetra. Težava je v tem, da lahko letite le zgodaj zjutraj ob zori ali, nasprotno, ob sončnem zahodu: podnevi zaradi naraščajočih zračnih tokov z zemeljske površine, ki jih segreje sonce, leti niso varni (zjutraj so tokovi gor in dol , samo ne tako močno). Tako lahko zlahka naletite na situacijo, ko ste prispeli, a niste odleteli nikamor - načrtujte za vsak slučaj več dni hkrati!

Vsak balon ima svoje vozilo za spremstvo: džip s prikolico z ravnim platojem v velikosti košare. Jeep - ker bo žoga pristala, najverjetneje ne na cesti. Akrobatika pristane neposredno na ploščadi; veliko bolj kul kot postaviti lovca na letalonosilko.

Če se kroglice v zraku med seboj zaletijo, potem ... se nič ne zgodi, samo se odbijajo in letijo naprej. Na splošno se kroglice precej težko trčijo: navsezadnje jih veter nese v isto smer.

Kako je let z balonom

Najprej vas pripeljejo do vašega balona na vroč zrak. V tem trenutku še vedno leži na tleh, košara je na boku in s pomočjo močnega ventilatorja se lupina napolni z zrakom, hkrati pa segreva z gorilnikom. V nekem trenutku mlaha žogica postane elastična in se dvigne navzgor. Košara je obrnjena, potniki sedijo v njej in plezajo čez bok. V notranjosti so dvotočkovni pasovi, ki pa jih le malokdo uporablja, pa tudi vrvi, za katere se boste morali držati pri pristanku. Brifing pred poletom je pravzaprav v tem, da se morate ob pristanku vsekakor usesti in držati za vrvi, saj obstaja velika verjetnost, da se košara prevrne: tako se boste izognili poškodbam.

Priprava na let

Pilot daje več ognja in ... žoga se gladko dvigne navzgor in vstran. Občutek je kot vožnja s panoramskim kolesom, le veliko višje. Hkrati pa ni hrupa ali tresljajev, zato se niti prekaljeni aerofobi ne bojijo. In tudi tisti, ki se bojijo višine (in se balon dvigne na 1500 m s povprečno višino leta okoli 500), se ne bojijo: zaradi visoke (približno 1,5 metra) stranice košare je nemogoče pasti iz to, stoječa drža pa izzove, da ne gledamo navzdol, ampak na strani. Nepopisna lepota! Pravi Tatooine! Turški piloti poskušajo leteti tako, da se približajo skalam, "dimnikom" in jim dajo priložnost, da jih vidijo, se spustijo skoraj do streh hiš starodavnih vasi - seveda je vse mogoče fotografirati in posneti , glavna stvar je, da fotoaparat ne izpusti.

Višina leta doseže 1500 m

Mimogrede, na višini ni vetra - ali bolje rečeno, se ga ne čuti, saj letite skupaj s tem vetrom!

Kako leteti z balonom na vroč zrak

Kapadokija, kot ste že razumeli, je kraj, kjer so leti z balonom razvita in priljubljena oblika rekreacije. Priti boste morali do mesta Urgup, ki je od Kayserija oddaljeno 70 km, kjer se nahaja najbližje civilno letališče (ASR). Obstaja več dnevnih letov v Kayseri iz Istanbula (IST in SAW) lokalnih letalskih prevoznikov: Turkish Airlines, Anadolujet, Pegasus Airlines itd. Let traja približno uro in pol. Seveda v sam Istanbul leti veliko različnih letalskih družb - od Aeroflota in Turkish Airlines do Onur Aira in Pobede. Z nakupom dveh ločenih vozovnic do Istanbula in do Kayserija lahko veliko prihranite (in hkrati preživite nekaj dni v Istanbulu).

Nizek prehod čez goro - ena od akrobatik v balonih

V Urgupu je več kot ducat letalskih družb z baloni; Let lahko kupite tudi pri njihovih ruskih partnerjih, tako da preprosto vtipkate ustrezno zahtevo na Googlu - priročno je, če ne znate turščine in želite vse načrtovati vnaprej, lahko pa neposredno v hotelu v Urgupu, vendar je vse odvisno od Hotel. Vodite se pri tem, da je cena enournega leta 13.000 rubljev na osebo, vključno s prevozom iz hotela in nazaj ter skromnim zajtrkom v neposredni bližini izhodišča (čaj, kava, žemljice).

Video (brifing pred poletom, prehod na nizki višini, pristanek na letalonosilki, čiščenje balona).

Obstaja več teorij, ki pojasnjujejo razloge za sposobnost letenja balonov. V širšem smislu je ta proces posledica razmerja teže zraka in plina. Če je balon poln...

Obstaja več teorij, ki pojasnjujejo razloge za sposobnost letenja balonov. V širšem smislu je ta proces posledica razmerja teže zraka in plina. Če je balon napolnjen s plinom, se dvigne in ne pade na tla. Ko je napolnjen z zrakom, na primer, ko človek sam napihne balon, se njegova sposobnost letenja zmanjša. Plin je veliko lažji od zraka, zato najbolje letijo baloni, napolnjeni s helijem.

Odvisno od polnjenja lahko baloni izvajajo različne manipulacije.:

če je balon napolnjen z ogljikovim dioksidom, zrakom ali argonom, bo letel slabše;
neon, metan, dušik, helij in vodik poskrbijo, da žogica hitro vzleti zaradi minimalne teže teh plinov in velike razlike z maso zraka.

Let z balonom z vidika fizike

Z vidika fizike je vsako telo, ki je postavljeno v plin ali tekočino, izpostavljeno sili premika, ki je enaka teži telesa. Balon je v tem primeru telo, "položeno" v zrak. Ker plin, ki napolni balon, ga naredi lažji od zraka, nato se začne delovati vzgonska sila. Zaradi tega se žoga hitro dvigne in začne leteti.

S pomočjo fizike je mogoče razložiti tudi razlog za ne preveč dobre letalne lastnosti balonov, napolnjenih z zrakom. Teža je v tem primeru skoraj enaka, tako da lahko žoga lebdi le v zraku, brez sile pa pade na tla.

Let balona v zraku je primerljiv s plovbo ladij po vodi. Tako v prvem kot v drugem primeru lažje telo iztisne težka voda ali zrak. Poleg tega imata voda in zrak skoraj enako stopnjo vzgona.

Zakaj baloni letijo

Veliki baloni, zasnovani za aeronavtiko, letijo iz istih razlogov kot majhni baloni igrače. Razlaga sposobnosti letenja v tem primeru so tudi zakoni fizike. Velikost žoge, teža koša in potniki so med seboj tesno povezani. Kroglica se dvigne s segrevanjem zraka v njej in nastalega plina. Zaradi tega udarca žoga postane lažja od zraka in nanjo deluje vzgojna sila.

Nadzor balona

Nemogoče je nadzorovati kakršne koli balone. Glavna gonilna sila je vedno zrak ali veter. Če spustite majhen balon in ga držite za nit, ga kljub trudu ne boste mogli obrniti v pravo smer. Podobna situacija se zgodi z žogami za aeronavtiko. Edino, kar lahko potniki v košari storijo, je, da balon spustijo na raven tal ali ga dvignejo višje v zrak. Višina se pridobi z zmanjšanjem teže (posebne uteži se spustijo), krogla pa se zmanjša z zmanjšanjem količine plina z nadzorovanjem temperature segrevanja zraka v gumiranem materialu. Temperatura se spreminja s spreminjanjem nivoja gorilnika.

Zakaj so baloni in zračne ladje napolnjene z vodikom ali helijem

Kot otroci so se vsi igrali z baloni. Nihče se ni spraševal, zakaj so baloni napolnjeni z vodikom ali helijem. Za odgovor na to vprašanje se moramo spomniti nekaterih vprašanj iz šolskega tečaja fizike.

Malo fizike

Če je telo v zraku, nanj deluje več sil. Največji vpliv imata Arhimedova sila in teža. Njihova razlika se imenuje dvig. Če sta enaka, potem balon prosto visi ali se premika po zraku v zapletenih krivuljah, katerih oblika je odvisna od tokov. Če je Arhimedova sila večja od teže, na balon deluje dvižna sila navzgor.

Teža letala je sestavljena iz samega plina, lupine, v kateri se nahaja, in bremena, ki se dviguje.

Če je lupina napolnjena z navadnim zrakom pri sobni temperaturi, se balon ne bo dvignil. Zrak je treba segreti. Zato mora biti balon opremljen z gorilnikom za stalno segrevanje zraka znotraj lupine.

Arhimedova sila je odvisna od prostornine lupine in razlike med gostoto zraka in plina v njej.

Z naraščanjem nadmorske višine se temperatura zniža, zračni tlak in njegova gostota v zaprti lupini se zmanjšata. V skladu s tem se Arhimedova sila zmanjša in žogica se začne spuščati. Da se to ne bi zgodilo, je v spodnjem delu lupine narejena luknja, pod katero je nameščen gorilnik. Z zmanjšanjem ali povečanjem količine porabljenega goriva lahko nadzorujete višino leta.

Letala z zaprto lupino uporabljajo pline, ki imajo pri isti temperaturi manjšo gostoto od gostote okoliškega zraka.

Med razpoložljivimi plini ima vodik najmanjšo gostoto. V industriji se proizvaja v velikih količinah, zato so njegovi stroški relativno majhni.

Danes je iz varnostnih razlogov sferična lupina balona napolnjena s helijem. Ta redek kemični element je bil prvič odkrit s spektralno analizo na soncu in dobil ime Helios, kar pomeni sončno. Veliko pozneje so ta plin odkrili na zemlji.

Pri isti temperaturi je gostota helija 10-krat manjša od gostote zraka. Vodik ima še boljši indikator - 20. Zato so bile sprva kroglice napolnjene z vodikom. Toda za razliko od helija je vnetljiv in eksploziven plin. Uporaba tega elementa je varna, vendar ima balon, napolnjen s helijem, veliko manj dviga.

Malo zgodovine

Velike balone imenujemo aerostati, v preteklosti pa so jih uporabljali predvsem za znanstvene raziskave. Večinoma so bile krogle različnih premerov.

Največji balon s prostornino krogle več kot 4000 m³ je vzletel jeseni 2010. V njegovi gondoli je potovalo 36 ljudi.

Največja višina, na katero se je balon dvignil, je več kot 21 km. Rekordni let je opravil indijski državljan Vijaypat Singhania leta 2005. Balon je bil napolnjen s toplim zrakom.

V začetku in sredi prejšnjega stoletja so za prevoz ljudi in blaga uporabljali zračne ladje v obliki cigare.

Največja zračna ladja v zgodovini človeštva, Hindenburg, je bila zasnovana v nacistični Nemčiji v poznih 30. letih prejšnjega stoletja. Opravil je 21 letov čez Atlantik in umrl leta 1937. Takrat v Nemčiji še ni bilo helija in vsi rezervoarji Hindenburg so bili napolnjeni z vodikom. Vzrok nesreče ni znan. Po tragediji se baloni in zračne ladje, napolnjene z vodikom, ne uporabljajo za prevoz potnikov. Uporabljajo se samo v znanstvene namene.

Balon nima ne motorjev ne krmila, ki smo ga vajeni. Od celotnega tehnološkega arzenala - samo gorilniki, vreče s peskom in poseben ventil v zgornjem delu kupole za zračno jedkanje. Kako upravljati to letalo?

Iz zgodovine aeronavtike

Rojstvo balonov je bilo prvo resnično utelešenje starodavnih sanj človeštva o osvojitvi petega oceana. Leta 1306 je francoski misijonar Bassu prvič opisal, kako je bil na Kitajskem priča letenju balona med pristopom na prestol cesarja Fo Kiena.

Vendar pa za rojstni kraj aeronavtike velja francosko mesto Annone, kjer sta brata Etienne in Joseph Montgolfier 5. junija 1783 dvignila v nebo krogelni balon, ki sta ga ustvarila, napolnjen z ogretim zrakom.

Let približno 155 kg težkega letala in premera 3,5 metra je trajal le 10 minut. V tem času je prevozil približno kilometer na 300-metrski višini, kar je bil za njegov čas izjemen dogodek. Kasneje so balone v čast ustvarjalcem začeli imenovati baloni na vroč zrak.

Balon bratov Montgolfier je bil sestavljen iz platnene školjke, prekrite s papirjem. Da bi ga napolnili z vročim zrakom, so zakurili ogenj iz drobno sesekljane slame. In 3 mesece pozneje je bil k zasnovi letala narejen dodatek v obliki posebne košare za potnike.

Moderni baloni so nedvomno bolj dovršeni, vendar so narejeni na skoraj enak način. Za izdelavo sferične lupine žoge se uporablja poseben tanek in trpežen poliestrski material. Sistem zračnega ogrevanja se je spremenil. Funkcijo ognja opravlja nastavljiv plinski gorilnik na propan, nameščen v košari neposredno pod kupolo.

Kljub temu, da so zelo odvisni od vetra, so sodobni baloni na vroč zrak obvladljivi. Višina leta se nastavlja z izhodom na vrhu krošnje s prelomno vrvico. Za spremembo smeri je na voljo stranski ventil. Obstajajo tudi bolj zapletene izvedbe, kjer se lahko v notranjost glavne kupole postavi še ena, napolnjena s helijem.

Kako leteti z balonom s košaro

Nadzor balona je dejavnost, ki zahteva resne priprave in precejšnje finančne stroške. Dovolj je reči, da tečaj usposabljanja za pilota balona danes stane približno 200.000 rubljev. Cena samega balona (odvisno od modela) je sorazmerna ceni avtomobila.

Usposabljanje

Pred poletom je skrbna priprava. Najprej je treba preučiti vremenske razmere - oblačnost, vidljivost in hitrost vetra. V skladu s prejetimi podatki se načrtuje pot leta. Zaradi nepredvidenih sprememb vremenskih razmer je ravno takšna pot izbrana tam, kjer je na poti dovolj mest za varne pristanke.

Vzlet

Da bi balon vzletel, je nujen trud celotne posadke. Najboljša možnost za izhodišče je ravna površina 50 x 50 metrov na odprtem terenu, kjer v bližini ni tujih predmetov - drogov, dreves, električnih vodov.

Nato se začne sestavljanje krogle: na košaro so pritrjeni gorilniki, ki so s posebnimi cevmi povezani s plinskimi jeklenkami. Po poskusnem zagonu gorilnika posadka nadaljuje z raztezanjem krošnje (nujno v smeri vetra). Nadalje je raztegnjena kupola pritrjena na košaro s posebnimi vponkami.

Naslednji korak je napolnitev kupole s hladnim zrakom z ventilatorjem, po katerem se gorilnik začne segrevati zrak. Ogret zrak dvigne kupolo od tal, posadka (s potniki) pa zasede svoja mesta. Da žogica ne odleti, jo najprej privežemo na avto.

Let

Kljub pomanjkanju motorja in kril je balon obvladljiv, kar zahteva določene veščine. Glavni krmilniki so gorilniki in izpušni ventil. Za vzpenjanje se gorilnik vklopi in zrak se dodatno segreje, za spuščanje pa se ventil rahlo odpre. Horizontalni let se pojavi zaradi vetra v hrbtu. Tu pride v poštev spretnost pilota. Torej, da bi letel hitreje, lahko poveča višino leta, kjer je hitrost vetra močnejša.

Sestop

Mesto pristanka je izbrano vnaprej. Biti mora velik in varen. Idealna možnost je nogometno igrišče ob avtocesti. Posadka po radiu sporoči tlom kraj pristanka. Nato pilot s pomočjo ventila izpusti zrak iz kupole. Žoga počasi pade na tla.

Chernyshova Ekaterina, učenka 1 razreda MBOU, srednja šola št. 18

Prenesi:

Predogled:

Če želite uporabiti predogled predstavitev, ustvarite Google Račun (račun) in se prijavite: https://accounts.google.com

Napisi diapozitivov:

Projekt na temo: "Zakaj leti balon?" Izpolnila: učenka 1. razreda srednje šole MBOU št. 18 Chernyshova Ekaterina Aleksandrovna Vodja: Didenko Olga Nailevna

Relevantnost: balone najdemo na katerem koli prazniku Namen: ugotoviti razlog, zakaj se balon dvigne. Hipoteza: Različne lastnosti plina v balonu in zunanjega zraka potiskajo balon navzgor.

Naloge so ugotoviti, s katero snovjo je napolnjen balon, razmisliti o pojmu gostote skozi maso, raziskati gostoto snovi, ki so na voljo v hiši z različnimi metodami Metode in metode: poskusi v dostopnih pogojih.

Balon je bil napolnjen s helijem. Vzleti, ker je gostota helija manjša od gostote zraka (pogoj, da telesa lebdijo).

Gostota kaže, koliko snovi vsebuje enota prostornine. Večja kot je masa, večja je gostota snovi. ρ (ro) - kg/m³

Masa vode – Mw Masa olja – Mm Mw > Mm => ρw > ρm Gostota vode – ρw Gostota vode – ρm Mw =114 g Mm=108 g

ρ v > ρ m

Na podlagi pogoja plavajočih teles ρ d - gostota drevesa, iz katerega je izdelana kocka ρ v > ρ d

Zaključek: balon, napolnjen s helijem, se nagiba k dvigu, saj je njegova gostota manjša od gostote zraka. Z določanjem gostote sem dokazal, da je gostota olja manjša od gostote vode. Izvajala je tudi poskuse in primerjala gostoto različnih razpoložljivih snovi.