งานวิจัย "ความลึกลับของบอลลูน" ทำไมลูกโป่งถึงบินได้? ทำไมลูกโป่งถึงออก

ลูกโป่งลอยขึ้นเพราะก๊าซที่เติมนั้นเบากว่าอากาศโดยรอบ ก๊าซหลายชนิด โดยเฉพาะไฮโดรเจนและฮีเลียม มีความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศ ซึ่งหมายความว่าที่อุณหภูมิที่กำหนดจะมีมวลต่อหน่วยปริมาตรน้อยกว่าอากาศ

เมื่อก๊าซเบาดังกล่าวถูกสูบเข้าไปในบอลลูน ก๊าซจะเพิ่มขึ้นจนกว่าน้ำหนักรวมของซอง ตะกร้า น้ำหนัก และสายเคเบิลจะน้อยกว่าน้ำหนักของอากาศที่บอลลูนเคลื่อน (เพราะว่าในฟิสิกส์ถือว่าอากาศเป็นสื่อของเหลว กฎเดียวกันนี้จึงใช้กับวัตถุที่แช่อยู่ในของเหลว) อากาศร้อนซึ่งมีความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศเย็นก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน แม้ว่าลมร้อนจะไม่เบาเท่าก๊าซบางชนิด แต่ก็ปลอดภัยกว่าและผลิตได้ง่ายกว่าด้วยหัวเผาโพรเพนที่ติดตั้งอยู่ใต้คอของบอลลูน ซึ่งปกติแล้วจะทำจากผ้าน้ำหนักเบา เช่น ไนลอนเสริมแรง บอลลูนที่เติมลมร้อนมักจะอยู่ในเที่ยวบินเป็นเวลาหลายชั่วโมง แต่หากไม่มีความร้อนจากอากาศภายในซองเพิ่มเติม พวกเขาจะค่อยๆ สูญเสียระดับความสูง

โมเลกุลที่อุณหภูมิต่างกัน

• เมื่ออากาศเย็น โมเลกุลจะเคลื่อนที่ช้าและอยู่ใกล้กัน
• เมื่ออากาศอุ่นขึ้นโมเลกุลเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้นและแยกออกไปด้านข้าง เติมปริมาตรให้มากขึ้น
• เนื่องจากอากาศร้อนขยายตัวต่อไปเรื่อย ๆ ก็จะมีความหนาแน่นน้อยลง
• เมื่ออากาศเย็นโมเลกุลสูญเสียความเร็ว ปริมาณลดลง และความหนาแน่นเพิ่มขึ้น

1. บอลลูนอยู่ด้านข้าง หัวเผาโพรเพนให้ความร้อนกับอากาศภายในเปลือก ซึ่งทำให้พองตัวและสูงขึ้น
2. อากาศที่ร้อนและเบา (รูปภาพด้านล่างข้อความ) ลอยขึ้นมาในเปลือกแล้วไหลลงมาตามผนัง ลมเย็นถูกบีบออกทางคอ น้ำหนักของเปลือกเมื่ออากาศลดลงและบอลลูนจะลอยขึ้น
3. นักบินรักษาหรือเพิ่มระดับความสูงของเที่ยวบินโดยเปิดเครื่องเผาไหม้เป็นระยะ ตราบใดที่อากาศภายในเปลือกยังร้อนกว่าภายนอก แรงยกจะเอาชนะแรงดึงดูด
4. บอลลูนจะลอยลงมาในขณะที่อากาศที่เติมนั้นเย็นลงและหดตัว นักบินสามารถเร่งความเร็วลงมาได้โดยการระบายอากาศร้อนผ่านรูที่ด้านบนของบอลลูน

ปฏิกิริยาของความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิ

การพึ่งพาอาศัยกันของสามพารามิเตอร์ ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิของก๊าซมีความสัมพันธ์กัน ที่อุณหภูมิห้อง (ใกล้กับรูปด้านขวา) การเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซภายในถังจะสร้างแรงดัน หากปริมาตร > น้อยกว่าครึ่งหนึ่ง (ตัวเลขกลางด้านขวา) ความดันภายในจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เมื่ออากาศร้อน (ขวาสุด) ความดันจะเพิ่มขึ้นและปริมาตรจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

การบินพลเรือนเคยเริ่มต้นด้วยบอลลูน ก่อนที่เครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์ มันเหมือนกับการเดินไปยังดวงจันทร์ และผู้คนเริ่มบินด้วยบอลลูนในศตวรรษที่ 18 วันนี้เราจะบอกคุณว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรในวันที่ 21: ฉันไปที่คัปปาโดเกีย - ภูมิภาคในภาคกลางของตุรกี - ซึ่งมีเที่ยวบินจำนวนมากเกือบทุกวัน ลูกโป่งในอากาศ - หลายโหลพร้อมกันและผู้โดยสารหลายร้อยตามลำดับ

ฟิสิกส์เล็กน้อย บอลลูนอากาศร้อนบินได้อย่างไร

บอลลูนผู้โดยสารสมัยใหม่เรียกได้อย่างถูกต้องว่าบอลลูนอากาศร้อนหรือบอลลูนอากาศร้อน - ตามชื่อของพี่น้อง Montgolfier ซึ่งในปี พ.ศ. 2326 ได้ทำการบินครั้งแรกบนเครื่องบินประเภทนี้ ในฐานะส่วนหนึ่งของการทดแทนการนำเข้า เรื่องราวได้กลายเป็นที่นิยมโดยที่ในความเป็นจริงบอลลูนอากาศร้อนลูกแรกถูกสร้างขึ้นเมื่อครึ่งศตวรรษก่อนโดยนักประดิษฐ์ชาวรัสเซีย Kryakutnoy แต่นี่เป็นเพียงเรื่องหลอกลวงที่สร้างขึ้นหลังจากเที่ยวบินของฝรั่งเศสและส่งเสริมในสมัยโซเวียต

หลักการของการบินบอลลูนอากาศร้อนนั้นง่ายมาก: ภายในเปลือกมีอากาศที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของอากาศโดยรอบ เนื่องจากความหนาแน่นของลมอุ่นต่ำกว่า ตามกฎของอาร์คิมิดีส มีแนวโน้มสูงขึ้นภายใต้การกระทำของแรงลอยตัว ในเวลาเดียวกัน ตัวเปลือกและน้ำหนักบรรทุกจะถูกดึงดูดมายังโลก (เปลือกมีขนาดประมาณ 25x15 ม. พร้อมตะกร้าและอุปกรณ์ทั้งหมดมีน้ำหนัก 400-500 กก. รวมผู้โดยสาร: ในตะกร้าของเรามีคนยี่สิบคน) ความเท่าเทียมกันของแรงเหล่านี้ทำให้บอลลูนสามารถ "ลอย" ขึ้นไปในอากาศได้ในระดับหนึ่ง

บอลลูนบินได้อย่างไร

องค์ประกอบควบคุมหลักของบอลลูนลมร้อนคือหัวเตาแก๊สที่อยู่ใต้เปลือกและพุ่งขึ้นด้านบน โดยจะเผาส่วนผสมของโพรเพนและบิวเทน ซึ่งบรรจุในกระบอกสูบคล้ายกับที่ชาวเมืองในฤดูร้อนจำนวนมากมีในครัว ด้วยความช่วยเหลือของไฟ อากาศในเปลือกจะร้อนขึ้น อุณหภูมิเพิ่มขึ้นลูกบอลก็สูงขึ้น ขึ้นอยู่กับปริมาตรของเปลือก (อากาศ 2-5,000 ลูกบาศก์เมตร) น้ำหนักบรรทุกและอุณหภูมิแวดล้อม อุณหภูมิภายในอยู่ที่ 50-130 องศาเซลเซียส อากาศในเปลือกจะเย็นลงอย่างต่อเนื่องและลูกบอลเริ่มลดลง ดังนั้นคุณต้อง "เปิดเครื่องทำความร้อน" เป็นระยะเพื่อรักษาความสูงให้คงที่ โดยทั่วไปแล้ว ทุกอย่างเรียบง่าย: ไฟมากขึ้น - เราสูงขึ้น ไฟน้อยลง - เรารักษาระดับความสูง ไฟน้อย น้อย น้อย น้อย - เราลงมา

อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะลงมา คุณไม่สามารถรอจนกว่าอากาศจะเย็นลง: ในส่วนบนของเปลือกมีวาล์วที่สามารถเปิดและปิดด้วยเชือกได้ หากคุณเปิดมัน ลมอุ่นบางส่วนจะออกมาและลูกบอลจะลอยลงมา

พวกเขาใช้ถังแก๊สอย่างน้อยสองถัง (อันหนึ่งอันหนึ่ง อีกอันหนึ่งอะไหล่) - เพียงพอแล้วสำหรับการบินประมาณหนึ่งชั่วโมง เครื่องวัดความแปรปรวนสำหรับการวัดความเร็วในแนวตั้ง และเครื่องส่งรับวิทยุสำหรับสื่อสารกับนักบินของลูกบอลและยานพาหนะคุ้มกันอื่น ๆ ( เพิ่มเติมเกี่ยวกับพวกเขาด้านล่าง) และที่สำคัญไม่มีกระสอบทราย ใช้เป็นบัลลาสต์บนบอลลูนแก๊ส (มีฮีเลียมและก๊าซอื่นที่คล้ายคลึงกันอยู่ภายใน) และไม่จำเป็นต้องใช้บอลลูนลมร้อน

วาล์วด้านบนเปิดอยู่ บอลลูนกำลังยุบ ให้ความสนใจกับจำนวน ในตุรกี บอลลูนจดทะเบียนเป็น TC-Bxx เช่น TC-BUM ในรัสเซีย พวกเขาจดทะเบียนในทะเบียนการบินทั่วไปและมีหมายเลข RA-xxxxG ลูกโป่งแต่ละใบมีใบรับรองความสมควรเดินอากาศทุกอย่างตามที่ควรจะเป็น

ลูกโป่งจะไปไหน

เราควบคุมได้เฉพาะความเร็วแนวตั้งของบอลลูนเท่านั้น มันบินในแนวนอนทุกที่ที่ลมพัดไป นั่นคือเหตุผลที่บอลลูนไม่เหมาะกับยานพาหนะที่เต็มเปี่ยม: ยังคงเป็นเครื่องบินเพื่อความบันเทิง อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ เที่ยวบินบนบอลลูนถูกควบคุมโดยหน่วยงานด้านการบินไม่น้อยกว่าบนเครื่องบิน บอลลูนแต่ละลูกมีการลงทะเบียนในทะเบียนเครื่องบินและหมายเลขที่เกี่ยวข้องบนเครื่องบิน และนักบิน (มีสองคน) - ใบอนุญาต เที่ยวบินดำเนินการตามกฎของเที่ยวบินด้วยสายตานั่นคือด้วยทัศนวิสัยที่ดีการไม่มีลมแรงก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน ปัญหาคือคุณสามารถบินได้ในตอนเช้าในตอนเช้าหรือตอนพระอาทิตย์ตกเท่านั้น: ในระหว่างวันกระแสลมจากพื้นผิวโลกที่ร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้เที่ยวบินไม่ปลอดภัย (และมีกระแสน้ำขึ้นและลงในตอนเช้า เพียงแต่ไม่แรงมาก) ดังนั้นคุณจึงสามารถเผชิญกับสถานการณ์ที่คุณมาถึงได้อย่างง่ายดาย แต่ไม่ได้บินไปไหน - วางแผนเผื่อไว้หลายวันในคราวเดียว!

บอลลูนแต่ละลูกมีพาหนะคุ้มกัน: รถจี๊ปพร้อมรถพ่วงพื้นเรียบขนาดตะกร้า จี๊ป - เพราะลูกบอลจะตกลงไป ไม่น่าจะอยู่บนถนน ไม้ลอยกำลังลงจอดบนแท่นโดยตรง เจ๋งกว่าการเอาเครื่องบินรบขึ้นเรือบรรทุกเครื่องบิน

หากลูกบอลชนกันในอากาศ ถ้าอย่างนั้น ... ไม่มีอะไรเกิดขึ้น พวกมันจะผลักกันและบินต่อไป โดยทั่วไปแล้ว มันค่อนข้างยากสำหรับลูกบอลที่จะชนกัน: ท้ายที่สุดแล้ว ลมพัดมันไปในทิศทางเดียวกัน

ขึ้นบอลลูนลมร้อนเป็นอย่างไรบ้าง

ขั้นแรก คุณถูกพาไปที่บอลลูนอากาศร้อน ในขณะนี้เขายังคงนอนอยู่บนพื้นตะกร้าอยู่ด้านข้างและด้วยความช่วยเหลือของพัดลมอันทรงพลังเปลือกจะเต็มไปด้วยอากาศในขณะเดียวกันก็ให้ความร้อนด้วยเตา เมื่อถึงจุดหนึ่ง ลูกอ่อนจะยืดหยุ่นและลอยขึ้น พลิกตะกร้าผู้โดยสารนั่งปีนขึ้นไปด้านข้าง ด้านในมีสายรัดแบบสองจุด อย่างไรก็ตาม มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่ใช้ เช่นเดียวกับเชือกที่คุณจะต้องยึดไว้เมื่อลงจอด อันที่จริงการบรรยายสรุปก่อนการบินนั้นอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อลงจอด คุณต้องนั่งลงและยึดเชือกไว้อย่างแน่นอน เนื่องจากมีความเป็นไปได้สูงที่ตะกร้าจะคว่ำ: สิ่งนี้จะหลีกเลี่ยงการบาดเจ็บ

การเตรียมเที่ยวบิน

นักบินให้ไฟมากขึ้นและ ... ลูกบอลลอยขึ้นไปด้านข้างอย่างราบรื่น ให้ความรู้สึกเหมือนนั่งชิงช้าสวรรค์ที่สูงขึ้นมากเท่านั้น และในขณะเดียวกันก็ไม่มีเสียงรบกวนหรือการสั่นสะเทือน ดังนั้นแม้แต่ aerophobe ที่ช่ำชองก็ไม่กลัว และแม้แต่ผู้ที่กลัวความสูง (และบอลลูนสูงขึ้นถึง 1500 ม. ด้วยระดับความสูงเฉลี่ยของเที่ยวบินประมาณ 500) ก็ไม่กลัว: เนื่องจากด้านสูง (ประมาณ 1.5 เมตร) ของตะกร้าจึงไม่สามารถตกลงมาได้ มันและท่ายืนไม่ดูถูก แต่ให้ไปด้านข้าง งดงามเกินบรรยาย! ทาทูอีนตัวจริง! นักบินชาวตุรกีพยายามบินในลักษณะที่จะเข้าใกล้โขดหิน "ปล่องไฟ" และให้โอกาสพวกเขาได้เห็นพวกเขา ลงมาเกือบหลังคาบ้านในหมู่บ้านโบราณ - แน่นอนว่าทุกอย่างสามารถถ่ายภาพและถ่ายทำได้ , ที่สำคัญอย่าทำกล้องตก

ความสูงของเที่ยวบินถึง 1500 m

อย่างไรก็ตาม บนที่สูงไม่มีลม - หรือมากกว่านั้น ไม่รู้สึก เพราะคุณกำลังบินไปพร้อมกับลมแรงนี้!

วิธีขึ้นบอลลูนลมร้อน

ตามที่คุณเข้าใจแล้ว Cappadocia เป็นสถานที่ที่เที่ยวบินบอลลูนเป็นรูปแบบการพักผ่อนหย่อนใจที่ได้รับการพัฒนาและเป็นที่นิยม คุณจะต้องไปที่เมือง Urgup ซึ่งอยู่ห่างจาก Kayseri 70 กม. ซึ่งเป็นสนามบินพลเรือนที่ใกล้ที่สุด (ASR) มีเที่ยวบินรายวันไปยัง Kayseri จากอิสตันบูล (IST และ SAW) หลายเที่ยวโดยสายการบินท้องถิ่น ได้แก่ Turkish Airlines, Anadolujet, Pegasus Airlines เป็นต้น เที่ยวบินใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมงครึ่ง แน่นอนว่ามีสายการบินต่างๆ มากมายที่บินไปยังอิสตันบูล - จาก Aeroflot และ Turkish Airlines ไปจนถึง Onur Air และ Pobeda การซื้อตั๋วสองใบแยกกันไปยังอิสตันบูลและไคเซรีสามารถช่วยให้คุณประหยัดเงินได้มาก (และในขณะเดียวกันก็ใช้เวลาสองสามวันในอิสตันบูล)

ผ่านภูเขาต่ำ - หนึ่งในไม้ลอยในลูกโป่ง

มีสายการบินมากกว่าหนึ่งโหลที่มีบอลลูนในเมืองเออร์กัป คุณยังสามารถซื้อเที่ยวบินผ่านพันธมิตรชาวรัสเซียได้โดยเพียงแค่พิมพ์คำขอที่เหมาะสมบน Google - สะดวกถ้าคุณไม่รู้จักภาษาตุรกีและต้องการวางแผนทุกอย่างล่วงหน้า หรือคุณสามารถไปที่โรงแรมในเออร์กัปได้โดยตรง แต่ทุกอย่างขึ้นอยู่กับ โรงแรม. รับคำแนะนำจากข้อเท็จจริงที่ว่าค่าเครื่องบินหนึ่งชั่วโมงคือ 13,000 รูเบิลต่อคน รวมทั้งบริการรับส่งจากโรงแรมและขากลับและอาหารเช้าเล็กน้อยในบริเวณใกล้เคียงจุดเริ่มต้น (ชา กาแฟ ซาลาเปา)

วิดีโอ (การบรรยายสรุปก่อนบิน, ทางเดินในระดับความสูงต่ำ, การลงจอดบนเรือบรรทุกเครื่องบิน, การทำความสะอาดบอลลูน)

มีหลายทฤษฎีที่อธิบายเหตุผลของความสามารถของบอลลูนที่จะบินได้ ในความหมายกว้างๆ กระบวนการนี้เกิดจากอัตราส่วนของน้ำหนักของอากาศและก๊าซ ถ้าลูกโป่งเต็ม...

มีหลายทฤษฎีที่อธิบายเหตุผลของความสามารถของบอลลูนที่จะบินได้ ในความหมายกว้างๆ กระบวนการนี้เกิดจากอัตราส่วนของน้ำหนักของอากาศและก๊าซ หากบอลลูนเต็มไปด้วยแก๊สก็จะลอยขึ้นและไม่ล้มลงกับพื้น เมื่อเต็มไปด้วยอากาศ เช่น เมื่อบุคคลพองบอลลูนด้วยตัวเอง ความสามารถในการบินของเขาจะลดลง แก๊สเบากว่าอากาศมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมลูกโป่งที่เติมฮีเลียมบินได้ดีที่สุด

ลูกโป่งสามารถปรับเปลี่ยนได้หลากหลายทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการบรรจุ:

• ถ้าบอลลูนเต็มไปด้วยคาร์บอนไดออกไซด์อากาศหรืออาร์กอนก็จะยิ่งแย่ลง
• นีออน มีเทน ไนโตรเจน ฮีเลียม และไฮโดรเจนทำให้ลูกบอลลอยขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากน้ำหนักขั้นต่ำของก๊าซเหล่านี้และความแตกต่างอย่างมากกับมวลอากาศ

การบินบอลลูนจากมุมมองของฟิสิกส์

จากมุมมองของฟิสิกส์ วัตถุใดๆ ที่วางอยู่ในแก๊สหรือของเหลวจะมีแรงกระจัดเท่ากับน้ำหนักของร่างกาย บอลลูนในกรณีนี้คือร่างกาย "วาง" ในอากาศ เพราะ แก๊สที่เติมลงในบอลลูนทำให้เบากว่าอากาศ จากนั้นจึงเริ่มใช้แรงลอยตัว ด้วยเหตุนี้ลูกบอลจึงลอยขึ้นอย่างรวดเร็วและเริ่มบิน

ด้วยความช่วยเหลือของฟิสิกส์ เรายังสามารถอธิบายสาเหตุของคุณสมบัติการบินของลูกโป่งที่เต็มไปด้วยอากาศได้ไม่ดีนัก น้ำหนักในกรณีนี้เกือบจะเท่ากัน ดังนั้น ลูกบอลจึงสามารถลอยขึ้นไปในอากาศ แต่ไม่มีแรง ลูกบอลจะตกลงสู่พื้น

การบินของบอลลูนในอากาศเปรียบได้กับการนำทางของเรือในน้ำ ในทั้งกรณีที่หนึ่งและครั้งที่สอง ตัวเครื่องที่เบากว่านั้นถูกผลักออกไปด้วยน้ำหรืออากาศที่หนักหน่วง นอกจากนี้ น้ำและอากาศยังมีระดับการลอยตัวใกล้เคียงกัน

ทำไมลูกโป่งถึงบินได้

ลูกโป่งขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาสำหรับการบินด้วยเหตุผลเดียวกับลูกโป่งของเล่นขนาดเล็ก คำอธิบายของความสามารถในการบินในกรณีนี้คือกฎของฟิสิกส์ด้วย ขนาดของลูกบอล น้ำหนักของตะกร้า และผู้โดยสารมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกัน ลูกบอลลอยขึ้นโดยให้ความร้อนกับอากาศและก๊าซที่เกิดขึ้น เนื่องจากการกระแทกนี้ ลูกบอลจะเบากว่าอากาศและมีการออกแรงลอยตัวบนลูกบอล

การควบคุมบอลลูน

เป็นไปไม่ได้ที่จะควบคุมลูกโป่งใดๆ แรงขับเคลื่อนหลักอยู่ที่อากาศหรือลมเสมอ หากคุณปล่อยบอลลูนขนาดเล็กแล้วจับที่ด้าย คุณจะไม่สามารถหมุนไปในทิศทางที่ถูกต้องได้ สถานการณ์ที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับลูกบอลสำหรับวิชาการบิน สิ่งเดียวที่ผู้โดยสารในตะกร้าสามารถทำได้คือลดบอลลูนไปที่ระดับพื้นดินหรือยกขึ้นให้สูงขึ้นไปในอากาศ ความสูงเพิ่มขึ้นโดยการลดน้ำหนัก (ทิ้งน้ำหนักพิเศษ) และลูกบอลจะลดลงโดยการลดปริมาณก๊าซโดยการควบคุมอุณหภูมิของความร้อนของอากาศภายในวัสดุที่เป็นยาง อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงโดยการเปลี่ยนระดับหัวเตา

ทำไมลูกโป่งและเรือบินถึงเต็มไปด้วยไฮโดรเจนหรือฮีเลียม

ตอนเด็กๆ ทุกคนเล่นลูกโป่ง ไม่มีใครสงสัยเลยว่าทำไมลูกโป่งถึงเต็มไปด้วยไฮโดรเจนหรือฮีเลียม เพื่อตอบคำถามนี้ เราควรจำคำถามบางคำถามจากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน

ฟิสิกส์สักหน่อย

หากร่างกายอยู่ในอากาศ แรงหลายอย่างก็จะกระทำต่อร่างกาย แรงและน้ำหนักของอาร์คิมีดีนมีอิทธิพลมากที่สุด ความแตกต่างที่เรียกว่าลิฟท์ หากเท่ากัน บอลลูนก็จะแขวนอย่างอิสระหรือเคลื่อนที่ไปในอากาศในลักษณะโค้งที่สลับซับซ้อน ซึ่งรูปร่างจะขึ้นอยู่กับกระแสน้ำ ถ้าแรงของอาร์คิมีดีนมากกว่าน้ำหนัก แสดงว่ามีแรงยกที่กระทำต่อบอลลูนขึ้นไป

น้ำหนักของเครื่องบินประกอบด้วยตัวแก๊ส เปลือกที่เครื่องบินตั้งอยู่ และน้ำหนักบรรทุกที่ยกขึ้น

หากเปลือกหุ้มด้วยอากาศธรรมดาที่อุณหภูมิห้อง บอลลูนจะไม่ลอยขึ้น อากาศจะต้องได้รับความร้อน ดังนั้นบอลลูนจะต้องติดตั้งหัวเผาเพื่อให้ความร้อนกับอากาศภายในเปลือกอย่างต่อเนื่อง

แรงอาร์คิมีดีนขึ้นอยู่กับปริมาตรของเปลือกและความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของอากาศกับก๊าซในนั้น

เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะลดลง ความกดอากาศและความหนาแน่นของอากาศในเปลือกปิดจะลดลง ดังนั้นแรงของอาร์คิมีดีนจึงลดลงและลูกบอลก็เริ่มตกลงมา เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ส่วนล่างของเปลือกจึงทำรูซึ่งวางเตาไว้ คุณสามารถควบคุมระดับความสูงของเที่ยวบินได้โดยการลดหรือเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงที่เผาผลาญ

เครื่องบินเปลือกปิดใช้ก๊าซที่อุณหภูมิเท่ากัน มีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศโดยรอบ

ในบรรดาก๊าซที่มีอยู่ ไฮโดรเจนมีความหนาแน่นต่ำสุด ในอุตสาหกรรมผลิตในปริมาณมาก ต้นทุนจึงค่อนข้างต่ำ

วันนี้ ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย เปลือกทรงกลมของบอลลูนจึงเต็มไปด้วยฮีเลียม องค์ประกอบทางเคมีที่หายากนี้ถูกค้นพบครั้งแรกโดยใช้การวิเคราะห์สเปกตรัมบนดวงอาทิตย์ และได้ชื่อว่าเฮลิออส ซึ่งหมายถึงแสงอาทิตย์ ในเวลาต่อมา ก๊าซนี้ถูกค้นพบบนโลก

ที่อุณหภูมิเดียวกัน ความหนาแน่นของฮีเลียมจะน้อยกว่าอากาศ 10 เท่า ไฮโดรเจนมีตัวบ่งชี้ที่ดียิ่งขึ้น - 20 ดังนั้นในตอนแรกลูกบอลจึงเต็มไปด้วยไฮโดรเจน แต่ต่างจากฮีเลียมตรงที่เป็นก๊าซไวไฟและระเบิดได้ การใช้องค์ประกอบนี้ปลอดภัย แต่บอลลูนที่เติมฮีเลียมมีแรงยกน้อยกว่ามาก

เกร็ดประวัติศาสตร์

ลูกโป่งขนาดใหญ่เรียกว่า aerostats และในอดีตมักใช้สำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ส่วนใหญ่เป็นทรงกลมขนาดต่างๆ

บอลลูนที่ใหญ่ที่สุดที่มีปริมาตรทรงกลมมากกว่า 4,000 ลบ.ม. เริ่มขึ้นในฤดูใบไม้ร่วงปี 2010 มีผู้เดินทาง 36 คนในเรือกอนโดลา

ความสูงสูงสุดที่บอลลูนขึ้นได้คือ 21 กม. บันทึกการบินโดยชาวอินเดีย Vijaypat Singhania ในปี 2548 บอลลูนเต็มไปด้วยอากาศอุ่น

ในตอนต้นและกลางศตวรรษที่แล้ว เรือเหาะรูปซิการ์ถูกใช้เพื่อขนส่งผู้คนและสินค้า

เรือเหาะที่ใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติคือ Hindenburg ได้รับการออกแบบในนาซีเยอรมนีในช่วงปลายทศวรรษ 30 เขาทำการบิน 21 เที่ยวบินข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกและเสียชีวิตในปี 2480 ในเวลานั้นไม่มีฮีเลียมในเยอรมนีและถัง Hindenburg ทั้งหมดเต็มไปด้วยไฮโดรเจน ไม่ทราบสาเหตุของการเกิดอุบัติเหตุ หลังจากโศกนาฏกรรม บอลลูนและเรือบินที่เติมไฮโดรเจนจะไม่ถูกใช้เพื่อขนส่งผู้โดยสาร ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น

บอลลูนไม่มีทั้งมอเตอร์และหางเสือที่เราคุ้นเคย จากคลังแสงเทคโนโลยีทั้งหมด - เฉพาะหัวเผา, ถุงทรายและวาล์วพิเศษในส่วนบนของโดมสำหรับการแกะสลักด้วยอากาศ จะควบคุมเครื่องบินลำนี้ได้อย่างไร?

จากประวัติศาสตร์การบิน

การเกิดของลูกโป่งถือเป็นรูปแบบแรกที่แท้จริงของความฝันอันเก่าแก่ของมนุษยชาติที่จะพิชิตมหาสมุทรที่ห้า ในปี 1306 มิชชันนารีชาวฝรั่งเศส บาสซู บรรยายครั้งแรกว่าในขณะที่ในประเทศจีน เขาได้เห็นการบินของบอลลูนในระหว่างการขึ้นครองบัลลังก์ของจักรพรรดิโฟเคียน

อย่างไรก็ตาม เมือง Annone ของฝรั่งเศสถือเป็นบ้านเกิดของวิชาการบิน เมื่อวันที่ 5 มิถุนายน ค.ศ. 1783 สองพี่น้อง Etienne และ Joseph Montgolfier ได้ชูบอลลูนทรงกลมที่สร้างขึ้นโดยพวกเขาซึ่งเต็มไปด้วยอากาศร้อน

การบินของเครื่องบินที่มีน้ำหนักประมาณ 155 กก. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.5 เมตร ใช้เวลาเพียง 10 นาที ในช่วงเวลานี้ เขาวิ่งเป็นระยะทางประมาณหนึ่งกิโลเมตรที่ความสูง 300 เมตร ซึ่งเป็นงานที่โดดเด่นสำหรับเวลาของเขา ต่อมาบอลลูนเพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้สร้างเริ่มถูกเรียกว่าบอลลูนลมร้อน

บอลลูนของพี่น้อง Montgolfier ประกอบด้วยเปลือกลินินที่คลุมด้วยกระดาษ เพื่อเติมลมร้อน ไฟจึงทำมาจากฟางสับละเอียด และอีก 3 เดือนต่อมา ได้มีการเพิ่มการออกแบบเครื่องบินในรูปแบบของตะกร้าพิเศษสำหรับผู้โดยสาร

ลูกโป่งสมัยใหม่นั้นสมบูรณ์แบบกว่าอย่างไม่ต้องสงสัย แต่มันถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกัน สำหรับการผลิตเปลือกทรงกลมของลูกบอล ใช้วัสดุโพลีเอสเตอร์แบบบางและทนทานเป็นพิเศษ ระบบทำความร้อนด้วยอากาศเปลี่ยนไป การทำงานของไฟดำเนินการโดยหัวเผาก๊าซโพรเพนแบบปรับได้ที่ติดตั้งในตะกร้าใต้โดมโดยตรง

แม้จะต้องใช้ลมแรงมาก แต่บอลลูนลมร้อนสมัยใหม่ก็สามารถจัดการได้ ความสูงของเที่ยวบินถูกปรับโดยเต้าเสียบที่ด้านบนของหลังคาพร้อมสายไฟหัก มีวาล์วด้านข้างสำหรับเปลี่ยนเส้นทาง นอกจากนี้ยังมีการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น โดยสามารถวางอีกอันหนึ่งที่เต็มไปด้วยฮีเลียมไว้ภายในโดมหลัก

วิธีเป่าลูกโป่งด้วยตะกร้า

การควบคุมบอลลูนเป็นกิจกรรมที่ต้องเตรียมการอย่างจริงจังและมีค่าใช้จ่ายทางการเงินจำนวนมาก พอจะพูดได้ว่าหลักสูตรอบรมนักบินบอลลูนวันนี้มีค่าใช้จ่ายประมาณ 200,000 รูเบิล ราคาของบอลลูนนั้นเอง (ขึ้นอยู่กับรุ่น) สมกับราคารถยนต์

การฝึกอบรม

เที่ยวบินนำหน้าด้วยการเตรียมการอย่างรอบคอบ ก่อนอื่น จำเป็นต้องศึกษาสภาพอากาศ - ความขุ่น ทัศนวิสัย และความเร็วลม ตามข้อมูลที่ได้รับ มีการวางแผนเส้นทางการบิน เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศที่ไม่คาดฝันจึงเป็นเส้นทางที่เลือกได้อย่างแม่นยำว่ามีที่ว่างเพียงพอสำหรับการลงจอดอย่างปลอดภัย

ถอดออก

เพื่อให้บอลลูนลอยตัวได้ ความพยายามของลูกเรือทั้งหมดจึงมีความจำเป็น ทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับจุดเริ่มต้นคือพื้นที่ราบ 50 x 50 เมตรในทุ่งโล่ง ซึ่งไม่มีสิ่งแปลกปลอมในบริเวณใกล้เคียง เช่น เสา ต้นไม้ สายไฟ

จากนั้นการประกอบลูกบอลก็เริ่มขึ้น: แนบหัวเตาเข้ากับตะกร้าซึ่งเชื่อมต่อกับท่อพิเศษกับถังแก๊ส หลังจากทดลองเดินเตาแล้ว ลูกเรือจะดำเนินการขยายทรงพุ่ม (ในทิศทางของลม) นอกจากนี้ โดมที่ยืดออกจะยึดกับตะกร้าด้วยคาราไบเนอร์แบบพิเศษ

ขั้นตอนต่อไปคือการเติมอากาศเย็นลงในโดมโดยใช้พัดลมหลังจากนั้นเตาจะเริ่มให้ความร้อนกับอากาศ อากาศร้อนยกโดมขึ้นจากพื้นดิน และลูกเรือ (พร้อมผู้โดยสาร) เข้ามาแทนที่ เพื่อป้องกันไม่ให้ลูกบอลลอยออกไป ให้ผูกติดกับรถก่อน

เที่ยวบิน

แม้จะไม่มีมอเตอร์และปีก แต่บอลลูนก็สามารถควบคุมได้ ซึ่งต้องใช้ทักษะบางอย่าง ส่วนควบคุมหลักคือหัวเตาและวาล์วไอเสีย ในการปีนขึ้นเตาจะเปิดขึ้นและอากาศก็ร้อนขึ้นและวาล์วจะเปิดขึ้นเล็กน้อย เที่ยวบินแนวนอนเกิดขึ้นเนื่องจากลมหาง นี่คือจุดที่ทักษะของนักบินเข้ามาเล่น ดังนั้น เพื่อให้บินได้เร็วขึ้น เขาสามารถเพิ่มระดับความสูงของเที่ยวบินที่ความเร็วลมแรงขึ้นได้

โคตร

เลือกไซต์ลงจอดล่วงหน้า จะต้องมีขนาดใหญ่และปลอดภัย ตัวเลือกที่เหมาะคือสนามฟุตบอลที่อยู่ติดกับทางหลวง ลูกเรือรายงานสถานที่ลงจอดทางวิทยุถึงพื้น ต่อไป นักบินจะปล่อยอากาศออกจากโดมโดยใช้วาล์ว ลูกบอลค่อยๆตกลงสู่พื้น

Chernyshova Ekaterina นักเรียน 1 "A" ชั้น MBOU โรงเรียนมัธยมหมายเลข 18

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

หากต้องการใช้ตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชี Google (บัญชี) และลงชื่อเข้าใช้: https://accounts.google.com

คำบรรยายสไลด์:

โครงการในหัวข้อ: "ทำไมบอลลูนจึงบินได้" เสร็จสมบูรณ์โดย: นักเรียนเกรด 1 "A" โรงเรียนมัธยม MBOU หมายเลข 18 Chernyshova Ekaterina Aleksandrovna หัวหน้างาน: Didenko Olga Nailevna

ความเกี่ยวข้อง: ลูกโป่งสามารถพบได้ในวันหยุดใด ๆ วัตถุประสงค์: เพื่อกำหนดเหตุผลว่าทำไมลูกโป่งถึงลอยขึ้น สมมติฐาน: คุณสมบัติต่าง ๆ ของก๊าซในบอลลูนและอากาศภายนอกดันบอลลูนขึ้น

ภารกิจคือค้นหาว่าบอลลูนเต็มไปด้วยสารอะไร พิจารณาแนวคิดเรื่องความหนาแน่นผ่านมวล สำรวจความหนาแน่นของสารที่มีอยู่ในบ้านโดยใช้วิธีการต่างๆ วิธีการและวิธีการ: การทดลองในสภาวะที่เข้าถึงได้

บอลลูนเต็มไปด้วยฮีเลียม มันออกเดินทางเพราะความหนาแน่นของฮีเลียมน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศ (เงื่อนไขสำหรับวัตถุที่จะลอย)

ความหนาแน่นแสดงปริมาณของสารที่มีอยู่ในหน่วยปริมาตร ยิ่งมวลมาก ความหนาแน่นของสารก็จะยิ่งมากขึ้น ρ (ro) - กก./ลบ.ม

มวลของน้ำ – Mw มวลของน้ำมัน – Mm Mw > Mm => ρw > ρm ความหนาแน่นของน้ำ – ρw ความหนาแน่นของน้ำ – ρm Mw =114 g Mm=108 g

ρ ใน > ρ m

ขึ้นอยู่กับสภาพของวัตถุลอย ρ d - ความหนาแน่นของต้นไม้ที่สร้างลูกบาศก์ ρ ใน > ρ d

สรุป: บอลลูนที่บรรจุฮีเลียมมีแนวโน้มสูงขึ้น เนื่องจากความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศ ฉันพิสูจน์ด้วยการกำหนดความหนาแน่นว่าความหนาแน่นของน้ำมันน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ เธอยังทำการทดลองและเปรียบเทียบความหนาแน่นของสารต่างๆ ที่มีอยู่