Воздухоплавание - Класс!ная физика. Реферат: Воздухоплавание (аэронавтика)
Всё своё существование человечество всегда стремилось к небу, отдавая все свои силы на изучение и поиск возможностей поскорее отправиться бороздить небесные просторы, словно птицы в небе. Однако далеко не у многих таких энтузиастов получалось хотя бы выжить при своих экспериментах, не говоря уже о том, чтобы добить какого – то значительного прогресса. Однако аэронавты, определения слова аэронавт будет дано позже, не упускали возможности испытать новый аппарат, который, по их мнению, должен вознести их в небеса и позволить летать среди птиц и облаков. Так и появилась аэронавтика и аэронавты.
Аэронавтика - процесс, описывающий полёт на летательном шаре или дирижабле не покидая земную атмосферу. Аэронавт соответственно человек занимающийся аэронавтикой. Аэронавтика постоянно развивалась, появлялись всё новые и новые дирижабли и летательные аппараты, которые позволяли человеку оставаться в небе подольше или же подниматься ещё выше. Существовать несколько видов аэронавтических аппаратов и машин.
- Дирижабль
- Воздушных шар
- Прочие приспособления
Дирижабль – это особый вид воздушного транспорта, который представляет собой настоящую передвижную базу способную взмыть в небо на достаточно большую высоту.
Воздушный шар – также летательное приспособление, которое помогало аэронавтам взмывать в воздух не прилагая каких либо особенных усилий, в свою очередь делится на 3 подвида.
- Термальный
- Газовый
- Реостатный
Термальный воздушный шар – как может быть ясно из названия, работает на температуре подаваемого в него воздуха. Самые первые термальные шары были с простыми горелками и с небольшими шарами, состоящими из непрочного материала, однако позже шар улучшили, и летать на нём стало очень просто и весьма безопасно.
Газовый воздушный шар – работает на газу сгораемого топлива, которое также подаётся в шар. В данном случае газ может быть самым разным.
Реостатный шар – настолько уникален в своей провальности конструкции, что историки даже удостоили его отдельной категории. Не особого смысла его описывать, так как он был изначально сконструирован неверно.
Вариант 2
Как известно из школьного курса, сила Архимеда действует на все тела, которые находятся в воздухе. Для того, чтобы определить данную силу, требуется плотность воздуха умножить на ускорение тела в свободном падении, а также и на объем данного тела.
Когда результат вычислений покажет, что сила Архимеда превосходит силу тяжести, то тело взлетит. Это и есть основа воздухоплаванья. Что это такое? По научному это звучит так: воздухоплаванье – это перемещение в атмосфере, по горизонту и по вертикали на специальных аппаратах. По воздуху можно перемещаться на аэростатах. Данные аппараты могут управляться, а могут и нет. Существуют еще аэростаты, которые привязывают. Каждый знает, что такое воздушный шар, это и есть неуправляемый аэростат. К управляемым относят дирижабли, которые уже оснащены винтами и двигателем, который помогает ему парить в небе. Для поднятия аэростата в небо, необходимо наполнить его газом, который по плотности будет уступать воздуху, в этом случае аппарат взлетит.
Самый первый, кто смог подняться в небо, на шаре, который был наполнен дымом был русский из Казани. Это случилось в 1731 году, но люди не приняли это и выгнали этого человека, церковь была против.
Через пол века Французы собрали воздушный шар, это были братья Монгольфье. Они использовали горячий воздух, и когда стало ясно что способ работает, они погрузили в корзину петуха. Кроме птицы, на шаре полетала овца. Кстати, именно этих животных можно отнести к первым воздухоплавателям. А люди только в 1783 году, осуществили первый полет, который продлился около 25 минут. Это был Пилат де Розье.
Так же в 1783 году люди осуществили полет на шаре, который наполнили водородом. Полет был действительно первым в своем роде, ведь он прошел зимой. В нашей стране, полеты прошли в 1803 году. Вскоре, люди привыкли к полетам, и это уже не было, чем- то новым. Потом аэростаты применяли для изучения атмосферы. Первыми кругосветный полет совершили немцы в 1929 году. Конечно, аэростату приходилось приземляться, но это были только лишь 3 остановки.
Архимедова сила может уменьшаться при наборе высоты. Когда плотность равна силе притяжения, то аппарат перестает набирать высоту. Для снижения, например на воздушном шаре есть клапан. Его открывают и понемногу выпускают газ. Этот процесс заставляет шар снижаться. Неуправляемый аэростат может без проблем подняться на уровень стратосферы.
Доклад 7 класс
- Зебра - сообщение доклад
Зебры - животные относящиеся к семейству лошадиных и бывают 3 видов: саванная зебра, которая встречается на лугах восточной и южной Африки; зебра Греви, распространенная в засушливых, малозаселенных районах Кении
- Рыба-клоун доклад сообщение (2, 3. 4, 7 класс)
Каждый наверно знает, как выглядит рыба клоун. Как минимум данную замечательную рыбку можно было увидеть в знаменитом мультфильме «В поисках Немо». После мультика люди стали значительно больше покупать данных рыбок
- Гимнастика - как вид спорта сообщение доклад
Начнём с того, что гимнастика - это одно из популярных видов спорта, связанного с физическими упражнениями и имеющее греческие корни. Основное направление гимнастики - развить и укрепить тело человека.
- Вальтер Скотт - доклад сообщение
Шотландский писатель стал основателем жанра исторического романа, интерес к произведениям которого не угас до сих пор.
- Металлы доклад по химии 9 класс сообщение
Металлы – химические элементы, которые имеют свойство высокой электропроводимости. Они широко распространены в морях, реках, горах, полях, в недрах земли и даже в телах живых организмов.
На законе Архимеда основано воздухоплавание: полет дирижаблей, аэростатов, шаров-зондов. Их полет напоминает плавание подводной лодки под водой.
Если сила тяжести летательного аппарата (рис. 1) вместе с силой тяжести газа, заполняющего оболочку, меньше веса воздуха в объеме, вытесняемом аппаратом, то шар поднимается вверх; если они равны, то шар неподвижно висит в воздухе; если сила тяжести больше веса воздуха, шар опускается.
Условие плавания воздушного шара может быть выполнено, если плотность газа, наполняющего шар, меньше плотности воздуха. Для этого используется водород, гелий или нагретый воздух.
Разность между весом воздуха в объеме оболочки аппарата и весом легкого газа, заполняющего эту оболочку, называют подъемной силой летательного аппарата (аэростата).
Хотя закон Архимеда для газов объясняет полет воздушного шара, но выталкивающая сила возникает здесь не так, как в случае твердого тела. Нижнюю часть оболочки (рис. 2) оставляют открытой; давление газа (например, водорода) у нижнего отверстия равно давлению воздуха. Давление водорода и давление воздуха уменьшаются при поднятии вверх. Значит, давление как воздуха, так и водорода на разных участках шара будет меньше, чем у нижнего отверстия, но давление легкого водорода убывает медленнее, чем воздуха.
Поэтому на оболочку внутри будет действовать большее давление, причем самая значительная разница давлений водорода и воздуха получится в верхней части оболочки. Следовательно, сила, действующая на купол оболочки изнутри, будет больше, чем снаружи. Разность между этими силами и уравновешивает силу тяжести оболочки с грузом.
Таким образом, выталкивающая сила создается не благодаря разности давлений на нижнюю и верхнюю части тела (как в случае твердого тела), а благодаря разности давлений изнутри и снаружи на верхнюю часть оболочки.
В начале полета шар наполнен водородом настолько, что выталкивающая сила превосходит его силу тяжести, и он поднимается вверх. Когда шар достигает слоев воздуха с меньшим давлением, водород расширяется и часть его выходит из нижнего отверстия. Таким образом, на высоте уменьшается и наружное, и внутреннее давление, уменьшается и равнодействующая этих сил давления, т.е. выталкивающая сила. На некоторой высоте она станет равна весу шара с находящимся в нем газом, и шар повиснет. Для того чтобы опуститься на землю, следует выпустить из оболочки часть газа. Для этого в верхней части баллона имеется клапан, который можно открыть при помощи веревки из корзинки шара. При открывании клапана газ, имеющий большее давление, чем окружающий воздух, выходит наружу. Через нижнее отверстие это невозможно, так как здесь давление водорода и воздуха одинаково.
Урок по физике 7 кл
Воздухоплавание
Учитель, МОУ ООШ №12, с. Тереховка
Надеждинский район
Цель урока: рассмотреть физические основы воздухоплавания и историю развития полетов.
План урока
1.Актуализация знаний
2. Физические основы воздухоплавания
3.История развития полетов (сообщения учащихся)
4.Рефлексия (задания на смекалку)
5. Фрагмент мультфильма «Вверх»
6. Домашнее задание.
Ход урока
1.Актуализация знаний
С давних времен люди мечтали о возможности летать над облаками, плавать в воздушном океане, как они плавали по морю. Но сила тяжести прочно привязывала его к земле. Но так ли прочно?
При каком условии тело, находящееся в жидкости плавает?
На чем основано плавание судов?
2. Физические основы воздухоплавания
И так, для того, чтобы шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова (выталкивающая) сила FA , действующая на шар, была больше силы тяжести F тяж.
Подъемную силу шара можно найти по формуле
FA = ρ возд gV т
Если эта сила больше силы тяжести, то шар поднимается, оторвавшись от земли. На этом основан принцип воздухоплавания.
Воздушный шар не только сам поднимается вверх, но может поднять некоторый груз: кабину, людей, приборы. Поэтому, для того, чтобы поднять воздушный шар , необходимо рассчитать его подъемную силу. Первые воздушные шары наполняли нагретым воздухом, но может быть и любой газ, плотность которого меньше плотности воздуха, например, водород , гелий.
Задание.
Расчет подъемной силы конкретного воздушного шара объемом 40м3, заполненный гелием. (Работа учащегося у доски)
т1 =ρ1 V = 0,180 кг/м3·40м3=7,2 кг – масса гелия в шаре
т2 =ρ2 V = 1,3 кг/м3·40м3=52 кг – масса воздуха в объеме шара
Р1 = т1 g =7,2 кг·9,8 Н/кг = 71 Н – вес гелия
Р2 = т2 g =52 кг·9,8 Н/кг = 510 Н – вес воздуха в объеме шара – значение
выталкивающей силы
Р2 – Р1 = =439Н – подъемная сила данного воздушного шара
3.История развития полетов (сообщения учащихся)
Летательные аппараты, реализующие такой принцип, называются аэростатами . Они бывают управляемые, неуправляемые и привязными.
Неуправляемые аэростаты свободно перемещаются по воздуху и имеют форму шара. Это воздушные шары.
Управляемые аэростаты – дирижабли, имеют двигатель и воздушные винты. Они могут перемещаться по заданному маршруту.
Привязные аэростаты при помощи троса фиксируются над данной точкой земной поверхности.
Доклад «Монгольфьеры»
|
Монгольфьеры
Первыми живыми существами, совершив - Воздушный шар с двумя пассажирами на борту. Ими шими полет на воздушном шаре, были были Франсуа Пилатр де Розье и маркиз д"Арланд
овца, утка и петух
Однако у воздушных шаров был один существенный недостаток: их уносило ветром, и было невозможно управлять их движением. Чтобы сделать шар управляемым, нужно было придумать способ сообщения ему поступательного движения. Первый, кому удалось это сделать, был француз Анри Жиффар. В 1852 г он совершил полет на воздушном шаре, приводимом в движение паровым двигателем. Такой шар стали называть «дирижабль», которое происходит от латинского слово «dirigere», что означает, «управлять»
Доклад «Цеппелины»
|
|
Цеппелины
Граф Фердинанд фон Цеппелин в 1889 году уже в чине генерала ушел в отставку и посвятил себя дирижаблестроению
В июле 1900 года, через девять лет после начала конструкторских работ был построен первый дирижабль "Цеппелин" - „LZ 1“ и произведен его запуск, но внезапно налетевшая буря разметала его на куски.
Гинденбург" серии цеппелинов был построен в 1936 году и за свои колоссальные размеры назывался "Небесным Титаником". Маршрут «Гинденбурга» был из Европы в США. Цена билета составляла 800 долларов - сумма астрономическая . Однако время его было недолгим - всего два года, он совершил только 62 рейса.
Эта катастрофа фактически положила конец эпохе дирижаблей. В 1940 году все цеха, в которых они строились дирижабли-цеппелины, были взорваны.
По свидетельству летописца попытка подъёма на большом воздушном шаре в России относится к 1731 году.
За 52 года до появления за рубежом первых монгольфьеров рязанский подьячий Крякутный из Нерехты соорудил нечто, наполнил это нечто субстанцией "поганой и вонючей" и "нечистая сила" совершила чудо, подняла его в воздух выше березы. Самая запись, конечно, требует специальных розысков об ее источниках, пока что никем не произведенных. Такие розыски необходимы: речь идет о закреплении за нашей страной первенства в полете на воздушном шаре.
|
На все тела в воздухе действует выталкивающая (архимедова) сила. Чтобы найти архимедову силу , действующую на тело в воздухе, надо рассчитать ее по формуле, умножив ускорение свободного падения на плотность воздуха и на объем тела.
F а = g pV т
Если эта сила окажется больше силы тяжести, действующей на тело, то тело взлетит. На этом основано воздухоплавание.
Чтобы воздушный шар поднимался выше, его надо наполнить газом, плотность которого меньше, чем у воздуха. Это может быть водород, гелий или нагретый воздух.
Для того чтобы определить, какой груз может поднять воздушный шар, надо знать его подъемную силу. Подъемная сила воздушного шара равна разности между архимедовой силой и действующей на шар силой тяжести.
F под = F а - (F т оболочки + F т газа внутри + F т груза)
Как же добиться, чтобы сила тяжести F т была меньше силы Архимеда F a ?
Надо подумать каким газом заполнять воздушный шар!
Разность между весом 1м 3 воздуха и весом 1м 3 газа называют подъемной силой 1м 3 газа.
Чем меньше плотность газа, заполняющего воздушный шар данного объема, тем меньше действующая на него сила тяжести и потому тем больше возникающая подъемная сила. При нагревании воздуха от 0 до 100 градусов Цельсия его плотность уменьшается только в 1,37 раз. Поэтому подъемная сила шаров, заполненных теплым воздухом, оказывается небольшой. Плотность же водорода в 14 раз меньше плотности воздуха, и подъемная сила шара, наполненного водородом более чем в три раза превышает подъемную силу нагретого воздуха того же объема. Водород, однако, горит и образует с воздухом легко воспламеняющуюся смесь. Негорючим и одновременно легким газом является гелий.
Плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Поэтому по мере поднятия воздушного шара действующая на него архимедова сила становится меньше.
После того, как архимедова сила достигнет значения, равного силе тяжести, подъем воздушного шара прекратится.
Чтобы подняться еще выше надо уменьшить силу тяжести Fт, для этого с шара сбрасывают балласт. Сила тяжести уменьшается, и выталкивающая сила опять оказывается больше.
Или можно увеличить силу Архимеда Fа, увеличив объем шара. Для этого надо закачать в оболочку дополнительную порцию газа.
Для того, чтобы опуститься на землю, выталкивающую силу надо уменьшить. Для этого можно уменьшить объем шара. В верхей части оболочки шара имеется специальный выпускной клапан, через который можно выпустить часть газа. После этого шар начнет опускаться вниз.
Температуру теплого воздуха внутри воздушного шара можно регулировать с помощью обычно газовой горелки, установленной под оболочкой. Увеличивая пламя горелки, можно заставить воздушный шар подниматься выше и наоборот. Если подобрать такую температуру, при которой сила тяжести, действующая на шар с корзиной окажется равной силе архимеда,
то шар " повиснет" в воздухе.
Краткая энциклопедия воздухоплавания..........
ПОСЧИТАЙ
В некоторых мультфильмах надувшийся человечек всплывает в воздух.
Каким должен стать объем тела человека, чтобы при массе 50 кг, он мог бы всплыть в воздух? Плотность воздуха = 1,3 кг/м3.
Считайте, что при надувании масса тела не увеличивается. А если учесть увеличение массы за счет втягиваемого воздуха, то изменится ли ответ?
"ВОЗДУШНЫЕ" ЗАДАЧИ
В атмосфере какой планеты будет подниматься воздушный шар, наполненный воздухом?
1. Можно ли на Луне для передвижения космонавтов пользоваться воздушными шарами?
2. Две одинаковые по весу оболочки воздушного шара, сделанные одна из тонкой резины, а другая из прорезиненной ткани, наполнены одинаковым количеством водорода (водород из шаров выходить не может) Какой шар поднимется выше?
3. Одинаковый ли вес покажут весы при взвешивании камеры от футбольного мяча, надутой воздухом при атмосферном давлении (камера еще не приняла шарообразной формы), и той же камеры, не надутой воздухом?