Повітроплавання

Повітряні кулі. Вперше повітряна куля був запущений в 1783 році братами Монгольф’є у Франції. Тому перші повітряні кулі називали монгольф’єрами (рис. 23.3).

Чому повітряні кулі плавають у повітрі? Завдяки тому, що закон Архімеда справедливий не тільки для рідин, але й для газів: на тіло, що знаходиться в газі, діє виштовхуюча сила, рівна вазі газу в об’ємі тіла.

Виштовхуюча сила в газі виникає з тієї ж причини, що і в рідині: через те, що тиск з висотою зменшується. Внаслідок цього на верхню поверхню повітряної кулі повітря тисне з меншою силою, ніж на нижню. Тому рівнодіюча сил тиску повітря, що діють на всі ділянки поверхні кулі, спрямована вгору – це і є сила Архімеда.

Яку силу врівноважує сила Архімеда, коли повітряна куля плаває в повітрі?

Чому повітряні кулі такі великі? Сила Архімеда діє на всі знаходяться в повітрі тіла – в тому числі і на вас зараз. Чому ж ви не плаваєте в повітрі, а повітряна куля плаває? Щоб знайти відповідь на це питання, вирішимо завдання.

Вирішимо завдання

Яким повинен бути обсяг повітряної кулі, щоб діюча на нього сила Архімеда була рівна силі тяжіння, що діє на людину масою 70 кг?

Це – об’єм кімнати, причому досить великий!

Отже, величезні розміри повітряних куль пояснюються малою щільністю повітря. Вона приблизно в 800 разів менше щільності води, тому для виникнення однієї і тієї ж сили Архімеда витіснений об’єм повітря повинен бути приблизно в 800 разів більше, ніж витіснений об’єм води.

Чим наповнюють повітряні кулі? Великого обсягу ще недостатньо для того, щоб повітряна куля плавав у повітрі. Щоб виштовхуюча сила врівноважувала силу тяжіння, треба, щоб повітряна куля мав ще й досить малу масу, оскільки куля (разом з кошиком і пасажирами) повинен важити стільки ж, скільки і повітря такого ж об’єму.

Тому повітряна куля треба наповнювати газом, які мають меншу щільність, ніж навколишнє повітря. Перші повітряні кулі – монгольф’єрів наповнювали гарячим повітрям: його щільність менше щільності холодного повітря. Гарячим повітрям наповнюють часто повітряні кулі і сьогодні – його нагрівають газовим пальником, розташованої під отвором в нижній частині кулі. Такі повітряні кулі використовують, наприклад, в атракціонах, у наукових експедиціях. Вони піднімаються на порівняно невелику висоту (сотні метрів).

На велику ж висоту (десятки кілометрів) може піднятися тільки куля, наповнена газом, щільність якого значно менше щільності повітря. Такими газами є водень і гелій. Наповнені воднем кулі-зонди діаметром 1-2 м використовують для дослідження верхніх шарів атмосфери. Показання приладів, поміщених на цих кулях, передаються по радіо – їх використовують, наприклад, для передбачення погоди.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 4.50 out of 5)

Повітроплавання