Aeronautică (fizică). Ballooning în rusia

Cuvintele "aviație" и "aeronautică" până la 20 de ani. Secolul XX. erau sinonime. La începutul secolului trecut, toate acestea s-au schimbat. Aeronautica s-a numit mișcarea cu ajutorul unor vehicule mai ușoare decât aerul, iar aviația s-a numit zborul cu avioane. Adică, vasele care sunt mai grele decât aerul. În acest articol vom analiza istoria aeronauticii, fizica procesului și aeronavele.

De ce decolează balonul?

Să ne amintim, când ce condiții un corp scufundat într-un lichid plutește în sus. Dacă densitatea sa este mai mică decât cea a lichidului. Același lucru este valabil și pentru gaze, în special pentru aer. Un balon (dirijabil) va pluti în sus dacă în interiorul învelișului se află un gaz mai ușor (decât aerul). De asemenea, balonul "plutește în sus", dar forța de gravitație care acționează asupra cochiliei îl împiedică să plutească în sus.

Să enumerăm forțele care acționează asupra balonului. În primul rând, este vorba de gravitatea plicului. Al doilea este gravitația gazului. Gazul din interiorul balonului are, de asemenea, masă, ceea ce înseamnă că și el este supus atracției Pământului. Să presupunem că aceste două forțe împreună nu sunt capabile să învingă forța lui Arhimede care acționează asupra gazului din partea aerului. Dacă acest lucru este adevărat, atunci balonul poate să decoleze și să ridice o greutate.

Forța de ridicare

Să ne uităm la punctele cheie ale fizicii aeronautice. Dacă legăm balonul de sol, acesta se va ridica trăgând de o frânghie cu o forță numită forță de ridicare. Pentru a o calcula, scădeți greutatea gazului și a învelișului său din forța lui Arhimede. Greutatea este suma dintre gravitația cochiliei și cea a gazului. Forța lui Arhimede este egală cu produsul dintre densitatea aerului și accelerația căderii libere și pe volumul balonului.

Cu cât este mai ușoară cochilia, cu atât este mai mare portanța. Aceasta este cu atât mai mare cu cât volumul balonului este mai mare și cu cât diferența dintre densitatea aerului și cea a gazului este mai mare. Așadar, dacă doriți o portanță maximă, trebuie să umpleți balonul cu cel mai ușor gaz. Este hidrogen. Dar există o problemă: este foarte inflamabil, în special atunci când este amestecat cu oxigen. Acesta este motivul pentru care baloanele sunt cel mai adesea umflate cu heliu.

Un balon cu aer cald

Un balon este un aparat care este umplut cu un gaz ușor. Aici este prezentat un balon folosit pentru a studia vremea. Este o așa-numită sondă cu balon. Acesta este umplut cu heliu; de jos, un emițător radio este atașat la el și transmite informații despre temperatura, presiunea și umiditatea aerului la diferite altitudini. Baloanele sunt folosite în meteorologie.

Este posibil să se construiască baloane relativ sigure și foarte ieftine, care nu necesită nici hidrogen, nici heliu. În locul acestor gaze, plicul este umplut cu aer obișnuit, dar mai fierbinte. Acest balon a fost inventat de frații francezi Montgolfier. A fost un eveniment uriaș! Desenul prezintă primul balon cu aer cald. Se aprindea un foc de jos, aerul fierbinte umplea cochilia și balonul se înălța în aer. La o anumită altitudine, nu se mai ridică. Pentru a continua ascensiunea, a fost aruncat balastul din navă. Dacă a trebuit să cobori, ai redus focul.

Stratostat

La altitudini foarte mari, densitatea aerului scade. În consecință, înălțimea este redusă. Cum ar putea fi ridicat? Volumul trebuie să crească, astfel încât aparatele de zbor cu balonul, care se ridică foarte sus în stratosferă, au dimensiuni enorme. Aceste nave se numesc stratostate.

Recent, un extremist.. a stabilit un record: a dus un balon stratosferic la o altitudine de 39 de kilometri și, în cădere liberă, a depășit viteza sunetului. Acesta este Felix Baumgartner. Imaginea arată stratostatul pe care l-a folosit. Are aproximativ 100 de metri, ceea ce reprezintă aproximativ înălțimea Statuii Libertății. Aeronava este plină cu 85.000. м³ și există o așa-numită gondolă suspendată dedesubt, unde pasagerul este...

Blimp

Luați în considerare fizica aeronauticii. Balonul și stratostatul merg acolo unde bate vântul. Baloniștii experimentați știu că vântul este diferit la diferite altitudini. Astfel, ei ajustează înălțimea balonului astfel încât vântul să bată acolo unde doresc ei. Dacă doriți să navigați din punctul A în punctul B, indiferent de vânt, trebuie să adaptați aparatul la un șurub special, ca un avion, care ajută la deplasarea în direcția corectă. Un astfel de dispozitiv se numește dirijabil. Acestea sunt, de obicei, sisteme foarte mari. Aparatul este umplut cu heliu, o nacelă este atașată în partea de jos, iar sub ea se află o elice. firele care atârnă de la baza dirijabilului sunt necesare pentru a-l ancora la sol.

Unul dintre cele mai faimoase dirijabile din lume a fost construit de germani la începutul anilor `30. în secolul al XX-lea, a fost numit Handenburg. Soarta acestui aparat este oarecum similară cu cea a Titanicului. Era o ambarcațiune extraordinar de confortabilă. Lungimea sa era de aproximativ un sfert de kilometru. La bord se aflau aproximativ 100 de persoane. Dirijabilul a fost propulsat de 4 motoare.

La 6 mai 1937, nava a suferit un accident. Acesta trebuia să fie umplut exclusiv cu heliu, iar heliul era disponibil doar în SUA la acea vreme. Deoarece era vremea lui Hitler, americanii au refuzat categoric să vândă gaz naziștilor. Dirijabilul a fost umplut cu hidrogen. Au fost luate măsuri extraordinare de precauție pentru a evita un incendiu. În momentul aterizării, vremea era furtunoasă și exista un câmp electric puternic. Dirijabilul efectua un zbor din Germania. Frankfurt) la New York, peste Oceanul Atlantic. Când au aterizat, s-a produs o scânteie: o scurgere de hidrogen a provocat un incendiu. Dintre cei 97 de pasageri, 35 au murit, iar un altul a fost ucis la sol.

Primii pași ai aeronauticii în țara noastră: un pic de istorie

Balonul a fost descoperit în Rusia în timpul domniei Ecaterinei cea Mare. Trimisul ei în Franța a raportat invenția fraților Montgolfier.

Senzația a fost relatată în ziarele rusești și publicată ulterior sub forma unei cărți care explica funcționarea balonului. Acesta a fost citit de Euler, membru al Academiei de Științe din Sankt Petersburg. A studiat fizica aeronauticii și a proiectat primul balon. După singurul său zbor, Ecaterina a II-a a interzis prin decret zborul cu balonul cu aer cald, din cauza pericolului de incendiu. O amendă de 20 de ruble a fost impusă pentru încălcarea edictului.

Sub Ecaterina a II-a, nimeni nu a încălcat acest decret, dar când Alexandru I a condus țara, balonul a zburat din nou. Acesta a avut loc la Moscova și a fost operat de un bărbat pe nume Terzi. El a prezentat balonul cu aer cald ca pe un număr de circ și a făcut mulți bani din asta.

În 1803. celebrul balonist Garneren și soția sa au fost invitați în Rusia. Aceștia au demonstrat capacitățile balonului în fața unei audiențe uimite, inclusiv a împăratului Alexandru I.

Utilizarea aparatului în știință și război

Garnerin a făcut mai multe zboruri demonstrative înainte ca oamenii de știință să devină interesați de aeronautică. Academia de Științe l-a trimis pe unul dintre membrii săi, Zakharov, într-o misiune de observare a atmosferei. Academia a luat la bord o mulțime de instrumente de măsură, reactivi... Deoarece balonul era prea mic pentru a câștiga altitudine, a fost necesar să se renunțe nu numai la balast, ci și la multe instrumente, alimente și chiar la o haină de coadă...

În 1812. curtea împăratului au fost convinși că Napoleon va intra în război împotriva Rusiei până la urmă. Au decis să folosească balonul în scopuri militare. Au început lucrările de construcție a dirijabilului. 150 de tâmplari și fierari au lucrat la nacelă, iar cusătoresele la carcasă. Dirijabilul avea o cârmă pentru a schimba altitudinea de zbor și vâsle pentru a manevra. Gondola avea o trapă pentru aruncarea de mine terestre asupra inamicului. Din păcate, aeronava nu a participat niciodată la luptă.