Γιατί πετούν τα μπαλόνια ηλίου; Γιατί πετούν τα μπαλόνια; Γιατί πετάει το μπαλόνι.

Το μπαλόνι δεν έχει ούτε μοτέρ ούτε το πηδάλιο που έχουμε συνηθίσει. Από ολόκληρο το τεχνολογικό οπλοστάσιο - μόνο καυστήρες, σάκοι άμμου και ειδική βαλβίδα στο πάνω μέρος του θόλου για χάραξη αέρα. Πώς να ελέγξετε αυτό το αεροσκάφος;

Από την ιστορία της αεροναυπηγικής

Η γέννηση των μπαλονιών ήταν η πρώτη πραγματική ενσάρκωση του πανάρχαιου ονείρου της ανθρωπότητας να κατακτήσει τον πέμπτο ωκεανό. Το 1306, ο Γάλλος ιεραπόστολος Μπασού περιέγραψε για πρώτη φορά πώς, ενώ βρισκόταν στην Κίνα, είδε την πτήση ενός μπαλονιού κατά την άνοδο στον θρόνο του αυτοκράτορα Φο Κιέν.

Ωστόσο, η γαλλική πόλη Annone θεωρείται η γενέτειρα της αεροναυπηγικής, όπου στις 5 Ιουνίου 1783, οι αδελφοί Etienne και Joseph Montgolfier ύψωσαν στον ουρανό ένα σφαιρικό μπαλόνι που δημιούργησαν οι ίδιοι γεμάτο με θερμό αέρα.

Η πτήση ενός αεροσκάφους βάρους περίπου 155 κιλών και διαμέτρου 3,5 μέτρων διήρκεσε μόλις 10 λεπτά. Σε αυτό το διάστημα διένυσε περίπου ένα χιλιόμετρο σε ύψος 300 μέτρων, κάτι που ήταν εξαιρετικό γεγονός για την εποχή του. Αργότερα, τα μπαλόνια προς τιμή των δημιουργών άρχισαν να ονομάζονται αερόστατα.

Το μπαλόνι των αδελφών Montgolfier αποτελούνταν από ένα λινό κέλυφος καλυμμένο με χαρτί. Για να το γεμίσει με ζεστό αέρα, έφτιαχνε φωτιά από ψιλοκομμένο άχυρο. Και 3 μήνες αργότερα, έγινε μια προσθήκη στο σχεδιασμό του αεροσκάφους με τη μορφή ενός ειδικού καλαθιού για τους επιβάτες.

Τα μοντέρνα μπαλόνια είναι αναμφίβολα πιο τέλεια, αλλά κατασκευάζονται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο. Για την κατασκευή του σφαιρικού κελύφους της μπάλας χρησιμοποιείται ειδικό λεπτό και ανθεκτικό πολυεστερικό υλικό. Το σύστημα θέρμανσης αέρα έχει αλλάξει. Η λειτουργία της φωτιάς εκτελείται από έναν ρυθμιζόμενο καυστήρα αερίου προπανίου που είναι εγκατεστημένος σε ένα καλάθι ακριβώς κάτω από τον θόλο.

Παρά το γεγονός ότι εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τον άνεμο, τα σύγχρονα αερόστατα είναι διαχειρίσιμα. Το ύψος πτήσης ρυθμίζεται από μια έξοδο στην κορυφή του θόλου με ένα σπασμένο κορδόνι. Παρέχεται μια πλευρική βαλβίδα για αλλαγή πορείας. Υπάρχουν επίσης πιο σύνθετα σχέδια, όπου μπορεί να τοποθετηθεί ένα άλλο γεμάτο με ήλιο μέσα στον κύριο θόλο.

Πώς να πετάξετε ένα μπαλόνι με ένα καλάθι

Ο έλεγχος μπαλονιών είναι μια δραστηριότητα που απαιτεί σοβαρή προετοιμασία και σημαντικό οικονομικό κόστος. Αρκεί να αναφέρουμε ότι ένα μάθημα εκπαίδευσης πιλότου με αερόστατο κοστίζει σήμερα περίπου 200.000 ρούβλια. Η τιμή του ίδιου του μπαλονιού (ανάλογα με το μοντέλο) είναι ανάλογη με την τιμή ενός αυτοκινήτου.

Παρασκευή

Της πτήσης προηγείται προσεκτική προετοιμασία. Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να μελετηθούν οι καιρικές συνθήκες - συννεφιά, ορατότητα και ταχύτητα ανέμου. Σύμφωνα με τα ληφθέντα δεδομένα, σχεδιάζεται η διαδρομή πτήσης. Λόγω απρόβλεπτων αλλαγών στις καιρικές συνθήκες, είναι ακριβώς μια τέτοια διαδρομή που επιλέγεται όπου υπάρχουν αρκετά σημεία στο δρόμο για ασφαλείς προσγειώσεις.

Απογείωση

Για να απογειωθεί το αερόστατο είναι απαραίτητες οι προσπάθειες όλου του πληρώματος. Η καλύτερη επιλογή για ένα σημείο εκκίνησης είναι μια επίπεδη περιοχή 50 x 50 μέτρων σε ένα ανοιχτό πεδίο, όπου δεν υπάρχουν ξένα αντικείμενα κοντά - κολώνες, δέντρα, καλώδια ρεύματος.

Στη συνέχεια αρχίζει η συναρμολόγηση της μπάλας: στο καλάθι συνδέονται καυστήρες, οι οποίοι συνδέονται με ειδικούς σωλήνες σε φιάλες αερίου. Μετά από δοκιμαστική λειτουργία του καυστήρα, το πλήρωμα προχωρά στο τέντωμα του θόλου (απαραίτητα προς την κατεύθυνση του ανέμου). Περαιτέρω, ο τεντωμένος θόλος στερεώνεται στο καλάθι με ειδικά καραμπίνερ.

Το επόμενο βήμα είναι να γεμίσετε τον θόλο με κρύο αέρα χρησιμοποιώντας έναν ανεμιστήρα, μετά τον οποίο ο καυστήρας ξεκινά να θερμαίνει τον αέρα. Ο θερμαινόμενος αέρας σηκώνει τον θόλο από το έδαφος και το πλήρωμα (με επιβάτες) παίρνει τις θέσεις του. Για να μην πετάξει η μπάλα, είναι πρώτα δεμένη στο αυτοκίνητο.

Πτήση

Παρά την έλλειψη κινητήρα και φτερών, το μπαλόνι είναι ελεγχόμενο, κάτι που απαιτεί ορισμένες δεξιότητες. Τα κύρια χειριστήρια είναι οι καυστήρες και η βαλβίδα εξαγωγής. Για να σκαρφαλώσετε, ο καυστήρας ανάβει και ο αέρας θερμαίνεται επιπλέον, και για να κατέβει, η βαλβίδα ανοίγει ελαφρώς. Η οριζόντια πτήση συμβαίνει λόγω ουράνιου ανέμου. Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι η ικανότητα του πιλότου. Έτσι, για να πετάξει πιο γρήγορα, μπορεί να αυξήσει το ύψος πτήσης όπου η ταχύτητα του ανέμου είναι ισχυρότερη.

Κατάβαση

Η τοποθεσία προσγείωσης επιλέγεται εκ των προτέρων. Πρέπει να είναι μεγάλο και ασφαλές. Η ιδανική επιλογή είναι ένα γήπεδο ποδοσφαίρου δίπλα στον αυτοκινητόδρομο. Το πλήρωμα αναφέρει το σημείο προσγείωσης μέσω ασυρμάτου στο έδαφος. Στη συνέχεια, ο πιλότος απελευθερώνει αέρα από τον θόλο χρησιμοποιώντας μια βαλβίδα. Η μπάλα πέφτει αργά στο έδαφος.

Τα μπαλόνια ανασηκώνονται επειδή το αέριο που τα γεμίζει είναι ελαφρύτερο από τον περιβάλλοντα αέρα. Πολλά αέρια, ιδιαίτερα το υδρογόνο και το ήλιο, έχουν μικρότερη πυκνότητα από τον αέρα. Αυτό σημαίνει ότι σε μια δεδομένη θερμοκρασία έχουν μικρότερη μάζα ανά μονάδα όγκου από τον αέρα.

Όταν τέτοια ελαφρά αέρια αντλούνται σε ένα μπαλόνι, θα ανέβουν έως ότου το συνολικό βάρος του περιβλήματος του αερίου, του καλαθιού, του βάρους και των καλωδίων είναι μικρότερο από το βάρος του αέρα που μετατοπίζεται από το μπαλόνι. (Επειδή ο αέρας θεωρείται στη φυσική σαν υγρό μέσο, ​​εδώ ισχύει ο ίδιος νόμος όπως και για τα σώματα που είναι βυθισμένα σε ένα υγρό.) Ο θερμός αέρας, ο οποίος έχει μικρότερη πυκνότητα από τον ψυχρό αέρα, ανεβαίνει επίσης. Αν και ο ζεστός αέρας δεν είναι τόσο ελαφρύς όσο ορισμένα αέρια, είναι ασφαλέστερος και πιο εύκολα παράγεται από καυστήρες προπανίου που είναι τοποθετημένοι κάτω από το λαιμό του κελύφους του μπαλονιού, το οποίο είναι συνήθως κατασκευασμένο από ελαφρύ ύφασμα όπως ενισχυμένο νάιλον. Τα αερόστατα γεμάτα ζεστό αέρα συνήθως παραμένουν στην πτήση για αρκετές ώρες, αλλά χωρίς πρόσθετη θέρμανση του αέρα μέσα στο φάκελο, θα χάσουν σταδιακά ύψος.

Μόρια σε διαφορετικές θερμοκρασίες

• Όταν ο αέρας είναι κρύος, τα μόρια κινούνται αργά και είναι κοντά το ένα στο άλλο.
• Όταν ο αέρας ζεσταίνεται,τα μόρια αρχίζουν να κινούνται πιο γρήγορα και αποκλίνουν στα πλάγια, γεμίζοντας μεγαλύτερο όγκο.
• Δεδομένου ότι ο θερμαινόμενος αέραςσυνεχίζει να επεκτείνεται, γίνεται λιγότερο πυκνό.
• Όταν ο αέρας κρυώσειτα μόρια χάνουν την ταχύτητά τους, ο όγκος μειώνεται και η πυκνότητα αυξάνεται.

1. Το μπαλόνι βρίσκεται στο πλάι. Οι καυστήρες προπανίου θερμαίνουν τον αέρα μέσα στο κέλυφος, με αποτέλεσμα να φουσκώνει και να ανυψώνεται.
2. Ζεστός, ελαφρύς αέρας (εικόνα κάτω από το κείμενο) ανεβαίνει μέσα στο κέλυφος και στη συνέχεια ρέει προς τα κάτω κατά μήκος των τοίχων του. Ο κρύος αέρας πιέζεται έξω από το λαιμό, το βάρος του κελύφους με τον αέρα μειώνεται και το μπαλόνι ανεβαίνει.
3. Οι πιλότοι διατηρούν ή αυξάνουν το ύψος πτήσης ανάβοντας περιοδικά τους καυστήρες. Εφόσον ο αέρας μέσα στο κέλυφος είναι πιο ζεστός από τον εξωτερικό, ανυψωτική δύναμηυπερνικά τη δύναμη της έλξης.
4. Το μπαλόνι κατεβαίνει καθώς ο αέρας που το γεμίζει ψύχεται και συστέλλεται. Οι πιλότοι μπορούν να επιταχύνουν την κάθοδό τους εξαερίζοντας ζεστό αέρα μέσα από μια τρύπα στην κορυφή του μπαλονιού.

Αλληλεπίδραση πίεσης, όγκου και θερμοκρασίας

Αλληλεξάρτηση τριών παραμέτρων. Η πίεση, ο όγκος και η θερμοκρασία ενός αερίου είναι αλληλένδετα. Σε θερμοκρασία δωματίου (κοντά στο σχήμα στα δεξιά), η κίνηση των μορίων αερίου μέσα στο δοχείο δημιουργεί μια ορισμένη πίεση. Εάν ο όγκος είναι > μικρότερος από το μισό (μεσαία εικόνα στα δεξιά), η εσωτερική πίεση διπλασιάζεται. Όταν ο αέρας θερμαίνεται (άκρα δεξιά), η πίεσή του αυξάνεται και ο όγκος του αυξάνεται ανάλογα με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Υπάρχουν διάφορες θεωρίες που εξηγούν τον λόγο για την ικανότητα των μπαλονιών να πετούν. Με την ευρεία έννοια, αυτή η διαδικασία οφείλεται στην αναλογία του βάρους του αέρα και του αερίου. Αν το μπαλόνι είναι γεμάτο...

Υπάρχουν διάφορες θεωρίες που εξηγούν τον λόγο για την ικανότητα των μπαλονιών να πετούν. Με την ευρεία έννοια, αυτή η διαδικασία οφείλεται στην αναλογία του βάρους του αέρα και του αερίου. Εάν το μπαλόνι είναι γεμάτο με αέριο, τότε ανεβαίνει και δεν πέφτει στο έδαφος. Όταν γεμίζει με αέρα, για παράδειγμα, όταν ένα άτομο φουσκώνει μόνο του ένα μπαλόνι, η ικανότητά του να πετάει μειώνεται. Το αέριο είναι πολύ ελαφρύτερο από τον αέρα, γι' αυτό και τα μπαλόνια γεμάτα ήλιο πετούν καλύτερα.

Ανάλογα με τη γέμιση, τα μπαλόνια μπορούν να κάνουν διαφορετικούς χειρισμούς.:

• εάν το μπαλόνι είναι γεμάτο με διοξείδιο του άνθρακα, αέρα ή αργό, τότε θα πετάξει χειρότερα.
• νέον, μεθάνιο, άζωτο, ήλιο και υδρογόνο κάνουν την μπάλα να απογειώνεται γρήγορα λόγω του ελάχιστου βάρους αυτών των αερίων και της μεγάλης διαφοράς με τη μάζα του αέρα.

Πτήση με αερόστατο από την άποψη της φυσικής

Από τη σκοπιά της φυσικής, κάθε σώμα που τοποθετείται σε αέριο ή υγρό υπόκειται σε δύναμη μετατόπισης ίση με το βάρος του σώματος. Το μπαλόνι σε αυτή την περίπτωση είναι ένα σώμα «τοποθετημένο» στον αέρα. Επειδή το αέριο που γεμίζει το μπαλόνι το κάνει ελαφρύτερο από τον αέρα, τότε αρχίζει να ασκείται μια άνωση. Λόγω αυτού, η μπάλα ανεβαίνει γρήγορα και αρχίζει να πετάει.

Με τη βοήθεια της φυσικής, μπορεί κανείς να εξηγήσει και τον λόγο για τις όχι πολύ καλές πτητικές ιδιότητες των μπαλονιών που είναι γεμάτα με αέρα. Το βάρος σε αυτή την περίπτωση είναι σχεδόν το ίδιο, οπότε η μπάλα μπορεί να αιωρείται μόνο στον αέρα, αλλά χωρίς δύναμη, πέφτει στο έδαφος.

Η πτήση ενός μπαλονιού στον αέρα είναι συγκρίσιμη με την πλοήγηση πλοίων στο νερό. Και στην πρώτη και στη δεύτερη περίπτωση, το σώμα του αναπτήρα ωθείται προς τα έξω από βαρύ νερό ή αέρα. Επιπλέον, το νερό και ο αέρας έχουν σχεδόν τον ίδιο βαθμό άνωσης.

Γιατί πετούν τα μπαλόνια

Μεγάλα μπαλόνια σχεδιασμένα για αεροναυπηγική πετούν για τους ίδιους λόγους με τα μικρά μπαλόνια. Η εξήγηση για την ικανότητα πτήσης σε αυτή την περίπτωση είναι επίσης οι νόμοι της φυσικής. Το μέγεθος της μπάλας, το βάρος του καλαθιού και οι επιβάτες βρίσκονται σε στενή σχέση μεταξύ τους. Η μπάλα ανεβαίνει θερμαίνοντας τον αέρα σε αυτήν και το αέριο που προκύπτει. Λόγω αυτής της πρόσκρουσης, η μπάλα γίνεται ελαφρύτερη από τον αέρα και ασκείται πάνω της μια άνωση.

Έλεγχος μπαλονιού

Είναι αδύνατο να ελέγξεις κανένα μπαλόνι. Η κύρια κινητήρια δύναμη είναι πάντα ο αέρας ή ο άνεμος. Εάν αφήσετε ένα μικρό μπαλόνι και το κρατήσετε από την κλωστή, τότε, παρά τις προσπάθειες, δεν θα μπορέσετε να το γυρίσετε στη σωστή κατεύθυνση. Μια παρόμοια κατάσταση συμβαίνει με τις μπάλες για την αεροναυπηγική. Το μόνο πράγμα που μπορούν να κάνουν οι επιβάτες στο καλάθι είναι να κατεβάσουν το μπαλόνι στο επίπεδο του εδάφους ή να το σηκώσουν ψηλότερα στον αέρα. Το ύψος αποκτάται με τη μείωση του βάρους (πέφτουν τα ειδικά βάρη) και η μπάλα μειώνεται με τη μείωση της ποσότητας αερίου ελέγχοντας τη θερμοκρασία θέρμανσης του αέρα μέσα στο ελαστικό υλικό. Η θερμοκρασία αλλάζει αλλάζοντας τη στάθμη του καυστήρα.

Γιατί τα μπαλόνια και τα αερόπλοια γεμίζουν με υδρογόνο ή ήλιο

Ως παιδιά, όλοι έπαιζαν με μπαλόνια. Κανείς δεν αναρωτήθηκε γιατί τα μπαλόνια είναι γεμάτα με υδρογόνο ή ήλιο. Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, είναι απαραίτητο να υπενθυμίσουμε ορισμένες ερωτήσεις από σχολικό μάθημαη φυσικη.

Λίγο φυσική

Εάν το σώμα βρίσκεται στον αέρα, πολλές δυνάμεις ενεργούν πάνω του. Η δύναμη και το βάρος του Αρχιμήδη έχουν τη μεγαλύτερη επιρροή. Η διαφορά τους ονομάζεται ανύψωση. Εάν είναι ίσα, τότε το μπαλόνι κρέμεται ελεύθερα ή κινείται στον αέρα σε περίπλοκες καμπύλες, το σχήμα των οποίων εξαρτάται από τα ρεύματα. Εάν η δύναμη του Αρχιμήδειου είναι μεγαλύτερη από το βάρος, υπάρχει μια δύναμη ανύψωσης που ασκεί το μπαλόνι προς τα πάνω.

Το βάρος του αεροσκάφους αποτελείται από το ίδιο το αέριο, το κέλυφος στο οποίο βρίσκεται και το φορτίο που ανυψώνεται.

Εάν το κέλυφος είναι γεμάτο με συνηθισμένο αέρα σε θερμοκρασία περιβάλλον, η μπάλα δεν θα ανέβει. Ο αέρας πρέπει να θερμανθεί. Επομένως, το μπαλόνι πρέπει να είναι εξοπλισμένο με καυστήρα για συνεχή θέρμανση του αέρα μέσα στο κέλυφος.

Η δύναμη του Αρχιμήδειου εξαρτάται από τον όγκο του κελύφους και τη διαφορά μεταξύ των πυκνοτήτων του αέρα και του αερίου σε αυτό.

Καθώς το υψόμετρο αυξάνεται, η θερμοκρασία μειώνεται, η πίεση του αέρα και η πυκνότητά του στο κλειστό κέλυφος μειώνονται. Αντίστοιχα, η δύναμη του Αρχιμήδειου μειώνεται και η μπάλα αρχίζει να κατεβαίνει. Για να μην συμβεί αυτό, γίνεται μια τρύπα στο κάτω μέρος του κελύφους, κάτω από την οποία τοποθετείται ένας καυστήρας. Μειώνοντας ή αυξάνοντας την ποσότητα καυσίμου που καίγεται, μπορείτε να ελέγξετε το ύψος πτήσης.

ΣΕ αεροσκάφοςΧρησιμοποιούνται αέρια κλειστού κελύφους, τα οποία, στην ίδια θερμοκρασία, έχουν πυκνότητα μικρότερη από τον περιβάλλοντα αέρα.

Μεταξύ των διαθέσιμων αερίων, το υδρογόνο έχει τη χαμηλότερη πυκνότητα. Στη βιομηχανία παράγεται σε μεγάλες ποσότητες, επομένως το κόστος του είναι σχετικά μικρό.

Σήμερα, για λόγους ασφαλείας, το σφαιρικό κέλυφος του μπαλονιού είναι γεμάτο με ήλιο. Αυτό το σπάνιο χημικό στοιχείο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας φασματική ανάλυση στον ήλιο και πήρε το όνομά του Helios, που σημαίνει ηλιακός. Πολύ αργότερα, αυτό το αέριο ανακαλύφθηκε στη γη.

Στην ίδια θερμοκρασία, η πυκνότητα του ηλίου είναι 10 φορές μικρότερη από τον αέρα. Το υδρογόνο έχει ακόμα καλύτερο δείκτη - 20. Επομένως, αρχικά οι μπάλες ήταν γεμάτες με υδρογόνο. Όμως, σε αντίθεση με το ήλιο, είναι ένα εύφλεκτο και εκρηκτικό αέριο. Η χρήση αυτού του στοιχείου είναι ασφαλής, αλλά ένα μπαλόνι γεμάτο με ήλιο έχει πολύ μικρότερη ανύψωση.

Λίγο ιστορία

Τα μεγάλα μπαλόνια ονομάζονται αεροστάτες και στο παρελθόν χρησιμοποιούνταν κυρίως για επιστημονική έρευνα. Τα περισσότερα από αυτά ήταν σφαίρες διαφόρων διαμέτρων.

Το μεγαλύτερο μπαλόνι με όγκο σφαίρας άνω των 4000 m³ απογειώθηκε το φθινόπωρο του 2010. 36 άτομα ταξίδεψαν στη γόνδολα του.

Το μέγιστο ύψος στο οποίο έχει ανέβει το μπαλόνι είναι πάνω από 21 χιλιόμετρα. Η πτήση ρεκόρ έγινε από τον Ινδό υπήκοο Vijaypat Singhania το 2005. Το μπαλόνι ήταν γεμάτο με ζεστό αέρα.

Στις αρχές και στα μέσα του περασμένου αιώνα, αερόπλοια σε σχήμα πούρου χρησιμοποιούνταν για τη μεταφορά ανθρώπων και εμπορευμάτων.

Το μεγαλύτερο αερόπλοιο στην ιστορία της ανθρωπότητας, το Hindenburg, σχεδιάστηκε στη ναζιστική Γερμανία στα τέλη της δεκαετίας του '30. Έκανε 21 πτήσεις πέρα ​​από τον Ατλαντικό και πέθανε το 1937. Εκείνη την εποχή δεν υπήρχε ήλιο στη Γερμανία και όλες οι δεξαμενές Hindenburg ήταν γεμάτες με υδρογόνο. Η αιτία του δυστυχήματος είναι άγνωστη. Μετά την τραγωδία, αερόστατα και αερόπλοια γεμάτα υδρογόνο δεν χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά επιβατών. Χρησιμοποιούνται μόνο για επιστημονικούς σκοπούς.

Zarechina Kristina

Σκοπός έρευνας: Μάθετε γιατί ένα μπαλόνι πετάει μακριά αν δεν είναι δεμένο και από ποιους παράγοντες εξαρτάται το εύρος της πτήσης του.

Αντικείμενο μελέτης: αερόστατα διαφορετικά μεγέθηκαι πάχος καουτσούκ.

Κατεβάστε:

Προεπισκόπηση:

Γρίφος με μπαλόνι

Αγαπώ πολύ τα γενέθλιά μου. Κάθε χρόνο στολίζουμε το σπίτι μας για τις διακοπές με όλη την οικογένεια. Και, φυσικά, τα μπαλόνια είναι ένα σημαντικό στοιχείο διακόσμησης. Τελικά είναι τόσο όμορφα! Πολύχρωμο, με όμορφα σχέδια και επιγραφές. Συνήθως με τον αδερφό μου ανταγωνιζόμαστε ποιος θα φουσκώσει πιο γρήγορα το μπαλόνι με το στόμα μας. Βιαζόμαστε, όλοι θέλουν να κερδίσουν, και ξαφνικά, ένα σχεδόν φουσκωμένο μπαλόνι, ξεσπά από τα χέρια μας και πετάει γρήγορα μακριά, ορμώντας γύρω από το δωμάτιο μέχρι να φουσκώσει τελείως. Πάντα αναρωτιόμουν γιατί πετάει μακριά; Τελικά δεν έχει κινητήρα, δεν έχει φτερά... Και από τι εξαρτάται η εμβέλεια της πτήσης του;

Σκοπός έρευνας:Μάθετε γιατί ένα μπαλόνι πετάει μακριά αν δεν είναι δεμένο και από ποιους παράγοντες εξαρτάται το εύρος της πτήσης του.

Αντικείμενο μελέτης:μπαλόνια διαφορετικών μεγεθών και πάχους από καουτσούκ.

Στόχοι της έρευνας:

1. Διεξάγετε πειράματα που δείχνουν την κίνηση της μπάλας.
2. Μάθετε πώς το μέγεθος της μπάλας και το πάχος του καουτσούκ επηρεάζουν το εύρος πτήσης.
3. Μάθετε αν υπάρχουν εκπρόσωποι στον φυτικό και ζωικό κόσμο που κινούνται σαν μπαλόνι.

Ερευνητικές υποθέσεις:

1. Ας υποθέσουμε ότι το μπαλόνι βοηθάει ο άνεμος.
2. Ας υποθέσουμε ότι το αέριο στο μπαλόνι είναι ελαφρύτερο από τον αέρα.
3. Ίσως το μπαλόνι βοηθάει ο αέρας που βγαίνει από αυτό.

Ερευνητικές μέθοδοι:

1. Η μελέτη της λογοτεχνίας.
2. Αναζήτηση στο Διαδίκτυο.
3. Διεξαγωγή πειραμάτων.
4. παρατήρηση.
5. Η γνώμη των άλλων ανθρώπων.
6. Σύγκριση και σύγκριση γεγονότων.

Λίγη ιστορία...

Κοιτάζοντας τα σύγχρονα μπαλόνια, πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι αυτό το φωτεινό, ευχάριστο παιχνίδι έγινε μόλις πρόσφατα διαθέσιμο. Κάποιοι, πιο γνώστες, πιστεύουν ότι τα μπαλόνια εμφανίστηκαν κάπου στα μέσα του περασμένου αιώνα.

Και μάλιστα - όχι! Η ιστορία των μπαλονιών με αέρα ξεκίνησε πολύ νωρίτερα. Παλαιότερα, ζωγραφισμένες μπάλες από έντερα ζώων διακοσμούσαν τις πλατείες όπου γίνονταν θυσίες και γιορτές από ευγενείς της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας. Αφού τα μπαλόνια άρχισαν να χρησιμοποιούνται από περιπλανώμενους καλλιτέχνες, δημιουργώντας διακοσμητικά με μπαλόνια για να προσελκύσουν νέους θεατές. Το θέμα των μπαλονιών θίγεται επίσης στα ρωσικά χρονικά - οι μπουφόν, μιλώντας για τον πρίγκιπα Βλαντιμίρ, χρησιμοποίησαν μπαλόνια κατασκευασμένα από κύστεις ταύρων.

Πρώτες μπάλες σύγχρονου τύπουδημιούργησε ο διάσημος Άγγλος ερευνητής της ηλεκτρικής ενέργειας, καθηγητής στο Queen's UniversityMichael Faraday. Δεν τα δημιούργησε όμως για να τα μοιράσει στα παιδιά ή για να κάνει εμπόριο σε πανηγύρι. Απλώς πειραματίστηκε με το υδρογόνο.

Ο τρόπος με τον οποίο ο Faraday δημιούργησε τα μπαλόνια του είναι ενδιαφέρον. Έκοψε δύο κομμάτια λάστιχο, τα άπλωσε το ένα πάνω στο άλλο, κόλλησε το περίγραμμα και έριξε αλεύρι στη μέση για να μην κολλήσουν τα πλαϊνά μεταξύ τους.

Η ιδέα του Faraday υιοθετήθηκε από τον πρωτοπόρο των ελαστικών παιχνιδιών Thomas Hancock. Δημιούργησε τα μπαλόνια του με τη μορφή ενός κιτ do-it-yourself που αποτελείται από ένα μπουκάλι υγρό καουτσούκ και μια σύριγγα. Το 1847, οι βουλκανισμένες μπάλες εισήχθησαν στο Λονδίνο από τον J. G. Ingram. Ακόμη και τότε, τα χρησιμοποιούσε ως παιχνίδια για να τα πουλήσει στα παιδιά. Στην πραγματικότητα, είναι αυτοί που μπορούν να ονομαστούν το πρωτότυπο των σύγχρονων σφαιρών.

Περίπου 80 χρόνια μετά από αυτό, η επιστημονική σακούλα υδρογόνου μετατράπηκε σε δημοφιλές χόμπι: τα λαστιχένια μπαλόνια χρησιμοποιήθηκαν ευρέως στην Ευρώπη κατά τη διάρκεια των διακοπών στην πόλη. Λόγω του αερίου που τα γέμιζε, μπορούσαν να σηκωθούν - και αυτό ήταν πολύ δημοφιλές στο κοινό, το οποίο δεν είχε ακόμη χαλάσει ούτε από αεροπορικές πτήσεις ούτε από άλλα θαύματα της τεχνολογίας.

Το 1931, το πρώτο μοντέρνο μπαλόνι λατέξ κατασκευάστηκε από τον Neil Tylotson. Και από τότε, τα μπαλόνια μπόρεσαν επιτέλους να αλλάξουν! Πριν από αυτό, μπορούσαν να είναι μόνο στρογγυλά - και με την έλευση του λατέξ, για πρώτη φορά, κατέστη δυνατή η δημιουργία μακριών, στενών μπάλων.

Αυτή η καινοτομία βρήκε αμέσως εφαρμογή: οι σχεδιαστές που διακοσμούσαν τις διακοπές άρχισαν να δημιουργούν συνθέσεις από μπαλόνια με τη μορφή σκύλων, καμηλοπαρδάλεων, αεροπλάνων, καπέλων. Οι κλόουν άρχισαν να τα χρησιμοποιούν, εφευρίσκοντας ασυνήθιστες φιγούρες.

Ερευνα.

Αρχικά, αποφάσισα να πάρω τη γνώμη των συμμαθητών μου και των μαθητών άλλων πρώτων τάξεων. Τι πιστεύουν ότι κάνει ένα λυμένο μπαλόνι να πετάξει μακριά; Για το σκοπό αυτό, πραγματοποίησα έρευνα. Τους έδωσα τρεις απαντήσεις:

1) Ο άνεμος βοηθά το μπαλόνι να πετάξει.

2) Το αέριο στο μπαλόνι είναι ελαφρύτερο από τον αέρα, επομένως το μπαλόνι πετάει.

3) Ο αέρας που βγαίνει από αυτό βοηθά το μπαλόνι να πετάξει.

1. Μάθετε τι κάνει το μπαλόνι να κινείται.

Υπόθεση 1. Ας υποθέσουμε ότι τον βοηθάει ο άνεμος.

Ας φουσκώσουμε δύο μπάλες. Ένα από αυτά θα το δέσουμε με μια κλωστή. Ας πάμε έξω μια μέρα με αέρα. Ας αφήσουμε τις μπάλες. Αυτοί πετούν. Ένα δεμένο μπαλόνι πετάει από ριπές ανέμου. Και αυτός που δεν είναι δεμένος πετάει πιο γρήγορα. Και μετά πέφτουν και οι δύο στο έδαφος. Σε ένα διαμέρισμα όπου δεν φυσάει αέρας, το μπαλόνι με κόμπους πέφτει αργά στο πάτωμα. Και λυμένα - μύγες, αν και πιο αργά από ό, τι στο δρόμο. Και μετά πέφτει.

Ωστόσο, ο άνεμος βοηθά το μπαλόνι να πετάξει. Πετάει όμως χωρίς αέρα. Έτσι η υπόθεσή μου επιβεβαιώθηκε εν μέρει.

Υπόθεση 2. Ας υποθέσουμε ότι το αέριο στο μπαλόνι είναι ελαφρύτερο από τον αέρα, άρα πετάει.

Ξέρω ότι όσο πιο ζεστός είναι ο αέρας, τόσο πιο ελαφρύς είναι, οπότε το μπαλόνι ανεβαίνει. Μπορεί. Είναι το διοξείδιο του άνθρακα ελαφρύτερο από τον αέρα;

Ας κάνουμε το παρακάτω πείραμα. Πάρτε δύο ίδιες μπάλες. Το ένα θα το φουσκώσουμε μόνοι μας με διοξείδιο του άνθρακα και το άλλο με τη βοήθεια μιας αντλίας με αέρα. Τα δένουμε με μια κλωστή και τα ρίχνουμε πάνω από ένα ξυλάκι. Βλέπουμε ότι το μπαλόνι, φουσκωμένο με διοξείδιο του άνθρακα, βυθίστηκε πιο κάτω. Άρα είναι πιο βαρύ. Στο βιβλίο αναφοράς βρήκα την επιβεβαίωση του συμπεράσματός μου. Αποδείχθηκε ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι 1,5 φορές βαρύτερο από τον αέρα.

Αυτή η υπόθεση αποδείχθηκε ψευδής.

Υπόθεση 3. Ίσως το μπαλόνι σπρώχνει τον αέρα που βγαίνει από αυτό.

Όταν φουσκώνουμε το μπαλόνι, το λαστιχένιο κέλυφος διαστέλλεται και γεμίζει με αέρα. Όταν απελευθερώνουμε την είσοδο, ο αέρας σκάει με δύναμη. Στη συνέχεια η μπάλα μειώνεται. Ο αέρας από το μπαλόνι πετά προς τη μία κατεύθυνση και το κέλυφος του μπαλονιού προς την άλλη. Απωθεί ο ένας τον άλλον. Η διαδρομή της μπάλας είναι απρόβλεπτη. Όταν όλος ο αέρας είναι έξω από το μπαλόνι, σταματά.

Ρώτησα τον καθηγητή φυσικής Sergei Vyacheslavovich για αυτό. Είπε ότι η μπάλα πετάει μακριά κάτω από τη δράση μιας αντιδραστικής δύναμης. Η κίνηση εκτόξευσης συμβαίνει όταν ένα μέρος της διαχωρίζεται από το σώμα με μια ορισμένη ταχύτητα.

Αυτό σημαίνει ότι το μπαλόνι σπρώχνει τον αέρα που βγαίνει από αυτό. Το μπαλόνι μου είναι αντιδραστικό.

1. Πραγματοποιήστε πειράματα που δείχνουν την πρόωση αεριωθουμένων.

Ας κάνουμε μερικά ακόμα πειράματα που δείχνουν την αντιδραστική κίνηση της μπάλας.

1. Φουσκώστε ένα μπαλόνι, βάλτε ένα λυγισμένο σωλήνα και δέστε. Συνδέουμε τη μπάλα σε μια μικρή γραφομηχανή. Ο σωλήνας πρέπει να κοιτάζει πίσω. Απελευθερώστε το σωλήνα. Ο αέρας βγαίνει προς τα πίσω. Το αυτοκίνητο κινείται προς τα εμπρός υπό τη δράση αντιδραστικής δύναμης.
2. Χαμηλώνουμε την ίδια μπάλα με ένα σωλήνα σε ένα μπολ με νερό. Ο σωλήνας πρέπει να φαίνεται στο πλάι. Απελευθερώστε το σωλήνα. Η μπάλα αρχίζει να περιστρέφεται πάνω στο νερό υπό τη δράση της αντιδραστικής δύναμης.

1. Μάθετε πώς το σχήμα της μπάλας και το πάχος του καουτσούκ επηρεάζουν το εύρος πτήσης.

Αναρωτιέμαι ποιοι παράγοντες καθορίζουν το εύρος της μπάλας;

Ας πάρουμε μπάλες διαφορετικού μεγέθους και πάχους από καουτσούκ και ας κάνουμε ένα πείραμα.

Πάρτε την πετονιά και τραβήξτε την γύρω από το δωμάτιο. Θα βάλουμε ένα μέρος από το καλαμάκι στη πετονιά. Θα φουσκώσουμε τα μπαλόνια με μια αντλία με την ίδια ποσότητα αέρα (10 κινήσεις). Συνδέουμε τις μπάλες στο καλαμάκι με ταινία και απελευθερώνουμε. Η μπάλα θα πετάξει σε κάποια απόσταση κατά μήκος της γραμμής και θα σταματήσει. Ας μετρήσουμε την απόσταση που διανύθηκε.

Για λόγους σαφήνειας, θα συμπληρώσουμε τον πίνακα αποτελεσμάτων.

συμπέρασμα : Όσο πιο παχύ είναι το λάστιχο και μεγαλύτερο μέγεθοςμπάλα, τόσο πιο μακριά πετάει.

1. Υπάρχουν εκπρόσωποι στον φυτικό και ζωικό κόσμο που κινούνται σαν μπαλόνι.

Η αντιδραστική κίνηση μπορεί να παρατηρηθεί στην άγρια ​​ζωή.

Αεριοπροώθησηχρησιμοποιείται από πολλά οστρακοειδή.

Τα χταπόδια, τα καλαμάρια και οι σουπιές έχουν ειδικό πουγκί. Συλλέγουν νερό σε αυτό και το απελευθερώνουν με ένα δυνατό ρεύμα προς τα έξω. Αυτός ο πίδακας σπρώχνει το ζώο πίσω. Το καλαμάρι μπορεί να φτάσει ταχύτητες έως και 60–70 km/h.

Το μαλάκιο του θαλάσσιου χτενιού, συμπιέζει απότομα τις βαλβίδες του κελύφους, κινείται σπασμωδικά προς τα εμπρός λόγω της ροής του νερού που εκτοξεύεται από το κέλυφος.Το άλμα ενός μεγάλου χτενιού μπορεί να φτάσει το μισό μέτρο ή και περισσότερο σε μήκος.

Salpa - ένα θαλάσσιο ζώο με διαφανές σώμα, όταν κινείται, παίρνει νερό από την μπροστινή τρύπα και το σπρώχνει έξω από την πίσω τρύπα. Προχωρά λοιπόν.

Η Μέδουσα σπρώχνει νερό από κάτω από το σώμα της σε σχήμα καμπάνας, δεχόμενη μια ώθηση προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Παραδείγματα τζετ πρόωσης μπορούν επίσης να βρεθούν στον κόσμο των φυτών.Οι ώριμοι καρποί του «τρελού» αγγουριού, με ένα ελαφρύ άγγιγμα, αναπηδούν από το κοτσάνι και το υγρό με τους σπόρους εκτινάσσεται με δύναμη από την τρύπα που σχηματίζεται. τα ίδια τα αγγούρια πετούν προς την αντίθετη κατεύθυνση. Πυροβολεί «τρελό» αγγούρι πάνω από 12 μέτρα.

1. Μάθετε πώς οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη γνώση για μια τέτοια κίνηση.

Μία από τις σημαντικότερες εφευρέσεις της ανθρωπότητας στον 20ο αιώνα είναι η εφεύρεση μηχανή αεροπλάνουπου επέτρεψε στον άνθρωπο να ανέβει στο διάστημα. Έτσι εμφανίστηκαν οι πύραυλοι και μετά αεριωθούμενα αεροσκάφη. Αργότερα καιΟι μηχανικοί δημιούργησαν έναν κινητήρα παρόμοιο με κινητήρα καλαμαριού. Τον έλεγαν πίδακα νερού. Τέτοια μηχανή συναντάμε σε ορισμένα ταχύπλοα.

Διασκεδαστικό και εξυπηρετικό!

μελετώντας αυτό το θέμα, βρήκα πληροφορίες ότι το να ανατινάζεις μπαλόνια δεν είναι μόνο διασκεδαστικό, αλλά και χρήσιμο! Αποδεικνύεται ότι «χαρίζουν» υγεία στους πνεύμονές μας. Το φούσκωμα των μπαλονιών έχει θετική επίδραση στον λαιμό μας (χρησιμεύει ακόμη και ως μέσο πρόληψης του πονόλαιμου), και επίσης βοηθά στην ενίσχυση της φωνής μας. Οι τραγουδιστές χρησιμοποιούν συχνά αυτό το βοήθημα, καθώς μια τέτοια εκπαίδευση τους βοηθά να αναπνέουν σωστά ενώ τραγουδούν.

συμπέρασμα

Λοιπόν, ας συνοψίσουμε ... Κατά τη διάρκεια της μελέτης αυτού του θέματος, ανακάλυψα ότι, πρώτον, ο άνεμος εξακολουθεί να βοηθά το μπαλόνι να πετάξει, αλλά όταν δεν είναι δεμένο, πετάει επίσης σε ένα θαμμένο δωμάτιο χωρίς αέρα. Η δεύτερη υπόθεσή μου δεν επιβεβαιώθηκε, το διοξείδιο του άνθρακα που εκπνέουμε δεν είναι ελαφρύτερο, αλλά βαρύτερο από τον αέρα, επομένως δεν μπορεί να βοηθήσει το μπαλόνι να πετάξει μακριά. Η τρίτη μου υπόθεση επιβεβαιώθηκε πλήρως, ότι ο αέρας που βγαίνει από αυτό βοηθά το μπαλόνι να πετάξει. Ανακάλυψα ότι σε αυτή την περίπτωση, το μπαλόνι κινείται υπό τη δράση μιας αντιδραστικής δύναμης. Έκανα επίσης πειράματα και διαπίστωσα ότι η εμβέλεια πτήσης ενός μπαλονιού επηρεάζεται από το μέγεθός του και το πάχος του καουτσούκ από το οποίο είναι κατασκευασμένο.

Χάρη στη μελέτη αυτού του θέματος, έμαθα πολλά νέα και ενδιαφέροντα πράγματα. Γνώρισα την ιστορία της δημιουργίας του σύγχρονου μπαλονιού και των προκατόχων του. Έμαθα ότι το αέριο που εκπνέουμε ονομάζεται διοξείδιο του άνθρακα και ότι είναι μιάμιση φορά βαρύτερο από τον αέρα που αναπνέουμε. Έμαθα να κάνω διάφορα ενδιαφέροντα πειράματα μόνος μου, να παρατηρώ, να συγκρίνω τα αποτελέσματα και να βγάζω συμπεράσματα. Εισήχθηκα στην τζετ πρόωση, αν και δεν θα σπουδάσω φυσική σύντομα. Έμαθα ότι στη φύση υπάρχουν ζώα και φυτά που χρησιμοποιούν τζετ πρόωση. Αποδείχθηκε επίσης ότι το φούσκωμα των μπαλονιών δεν είναι μόνο διασκεδαστικό, αλλά και καλό για την υγεία.

το πιστεύω αυτή η δουλειάμπορεί να χρησιμοποιηθεί στην τάξη για να αποδείξει τη δράση της αντιδραστικής δύναμης με απλό και πολύχρωμο τρόπο, για να δείξει ξεκάθαρα ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι βαρύτερο από τον αέρα. Άλλωστε όταν εμείς οι ίδιοι ξοδεύουμε διάφορες εμπειρίεςή βλέποντάς τα να εκτελούνται, είναι πιο εύκολο για μας να κατανοήσουμε την αρχή του κάτι, ειδικά αν αυτά τα πειράματα είναι τόσο φωτεινά και διασκεδαστικά!

Η δύναμη του Αρχιμήδη, ή η άνωση, δεν δρα μόνο σε υγρά (για παράδειγμα, νερό), αλλά και σε αέρια (για παράδειγμα, αέρας). Αλλά λόγω του γεγονότος ότι η πυκνότητα του αέρα (1,29 kg / m 3) είναι πολύ μικρότερη από αυτή του νερού (1000 kg / m 3), η δύναμη άνωσης είναι αμελητέα εδώ.

Γι' αυτό πολλά αντικείμενα δεν επιπλέουν στον αέρα όπως κάνουν στο νερό. Η δύναμη της βαρύτητας που ασκεί το σώμα είναι ισχυρότερη από την άνωση του αέρα.

Ωστόσο, όπως και στο νερό, όσο περισσότερο όγκο καταλαμβάνει ένα σώμα με σταθερή μάζα, δηλαδή όσο μειώνεται η μέση πυκνότητά του, τόσο περισσότερη δύναμη άνωσης θα ασκεί πάνω του.

Επιπλέον, υπάρχουν αέρια των οποίων η πυκνότητα είναι μικρότερη από αυτή του αέρα. Αυτά είναι το υδρογόνο και το ήλιο. Επίσης, ο ίδιος ο αέρας διαστέλλεται όταν θερμαίνεται και η πυκνότητά του μειώνεται.

Εάν γεμίσετε ένα μπαλόνι με αέριο ελαφρύτερο από τον αέρα, η άνωση του αέρα θα το ανυψώσει. Αλλά επειδή η άνωση του αέρα δεν είναι μεγάλη, το υλικό της μπάλας έχει αξιοσημείωτη μάζα και καλάθια με ανθρώπους και άλλα φορτία είναι προσαρτημένα στις μπάλες, οι ίδιες οι μπάλες πρέπει να είναι τεράστιες. Πρέπει να περιέχουν αρκετό ελαφρύτερο αέριο για να γεμίσουν έναν μεγάλο όγκο, έτσι ώστε η άνωση που ασκείται σε αυτόν τον όγκο να υπερβαίνει το βάρος ολόκληρου του μπαλονιού.

Επί του παρόντος, τα ιπτάμενα μπαλόνια συνήθως γεμίζουν με ήλιο, αφού δεν καίγεται όπως το υδρογόνο, επομένως είναι ασφαλές. Προηγουμένως, τα μπαλόνια γεμίζονταν με θερμαινόμενο αέρα. Κάτω από την μπάλα υπήρχε ένας καυστήρας. Το επίπεδο της φωτιάς σε αυτό θα μπορούσε να ρυθμίσει το ύψος στο οποίο θα ανέβαινε η μπάλα.

Ο αέρας με ύψος γίνεται πιο σπάνιος, δηλαδή λιγότερο πυκνός. Επομένως, τα μπαλόνια δεν μπορούν να ανέβουν ψηλά.