Расчет подъемной силы самодельного аэростата

 

Цель работы: наглядно увидеть, как при помощи горячего воздуха самодельный шар поднимается в воздух.

Оборудование: специальный бумажный материал, каркас из деревянной лозы, крестовина из тонкой проволоки, сухой спирт, спички.

Ход работы:

1. На каркас из деревянной лозы и тонкой проволоки прикрепляется купол из бумажного материала размером 70Х70 см;

2. В середину крестовины закрепляется кусочек сухого спирта;

3. Руками расправляем купол нашего воздушного шара;

4. С помощью спичек поджигаем спирт;

5. Ждем, когда купол нашего воздушного шара наполнится теплым воздухом.

Результат: внутри воздушного шара  находится воздух, температура которого выше, чем температура окружающего воздуха. Поскольку плотность теплого воздуха ниже, он по закону Архимеда стремится вверх под действием выталкивающей силы. При этом сама оболочка и полезная нагрузка притягиваются к Земле. Равенство этих сил позволяет аэростату «зависать» в воздухе на определенной высоте.

Рассчитаем теоретически и определим экспериментально, подъёмную силу проектируемого воздушного шара:

Для этого сначала нужно рассчитать V(шара)

Чтобы это сделать я вначале выполнил необходимые измерения, а именно измерил радиус его окружности. Находил его по формуле: 4/3*π*R³ .

Результаты получились следующие: Объем шара, V=0.1795 м³,

Для дальнейших вычислений нам потребуются табличные значения плотностей: плотность воздуха ρ=1, 2250 кг/м³

Плотность горячего воздуха ρ=1, 2041 кг/м³

Подъемная сила вычисляется по формуле: F (подъемная сила) = (ρ_в-ρ_г)*g*Vш

Где ρ_в-плотность воздуха, ρ_г - плотность нагретого воздуха, g- ускорение свободного падения, V_ш – объём шара.

Найдем подъемную силу:

F_под=(1.2250-1.2041)*10*0.1795= 0,0375H

Итак, один воздушный шар может поднять тело весом 0,0375 Н.

m=F/g=0,0375/10=0.00375кг

0.00375кг=3.75г

Вывод: исходя, из произведенных расчетов можно сделать заключение, что подъемная сила такого шара сможет поднять пустой спичечный коробок массой 3,5 грамма, а уже полный спичечный коробок нет.

То есть, грузоподъемность зависит от нескольких взаимосвязанных вещей: размера оболочки и пламени.

Заключение

Воздушный шар – на первый взгляд простейшее изобретение человеческой мысли, но, как говорят, все гениальное - просто. Сколько познавательного и интересного кроется в этом изобретении.

Подводя некоторые итоги, хочется отметить, что аэростаты стали не только транспортным средством, но и своеобразным символом нашего времени. Дело в том, что эти аппараты первыми осуществили извечную мечту человека подняться в воздушное пространство. Кроме того, они стали служить человеку во многих областях его деятельности (наука, военное дело, спорт, развлечения и другие), то есть органично влились в его жизнь.

В своем проекте я не только рассмотрел историю изобретения аэростатов и получил представление о видах, строении и принципе работы, но и рассчитал подъемную силу самодельного воздушного шара. Я научился многим, пусть простым, но для меня новым практическим действиям, поэтому я считаю, что моя работа имеет практическое значение. Я научился ставить цель, обдумывать пути ее достижения и работать над ними.

Цели, которые я ставил в проекте - выполнены, механизм полета воздушного шара перестал быть для меня загадкой.

 

Список источников информации

1. Кириллова, И. Г.Книга для чтения по физике. -М,: Просвещение. 2000

2. Перельман. Я.И. Занимательная физика. Книга 1.-М,: Наука. 2010

3. Перельман. Я.И. Знаете ли вы физику.// Библиотека «Квант» выпуск 82. –М,: Наука. 2006

4. https://www.wikipedia.org/

5. https://partymania-shop.ru/stati/11-vozdushnyj-sharik.html

6. https://stud-baza.ru/vozduhoplavanie--aeronavtika--referat-istoriya

7. https://www.liveinternet.ru/users/aydaya/post169430340

8. http://kharkivaerostat.blogspot.com/p/blog-page_31.html

9. https://kratkoe.com/kto-pervyim-poletel-na-vozdushnom-share/

10. https://vk.com/wall-28059490_9

11. https://vozduhoplavateli.ru/index.php?id=1483

12. https://www.bestreferat.ru/referat-190356.html

13. https://otherreferats.allbest.ru/transport/00745050_0.html

14. https://studbooks.net/612191/istoriya/vozduhoplavanie_rossii

15. http://freefly.club/vozdushnye-shary/vopros-otvet/

16. https://www.yaklass.ru/p/fizika/7-klass/davlenie-tverdykh-tel-zhidkostei-i-gazov-sila-davleniia-11881/vytalkivaiushchaia-sila-v-gazakh-vozdukhoplavanie-11891/re-f7e956f4-e6ed-42c6-93e5-c83439a8872f

Приложение