Сколько нужно воздушных шариков, чтобы поднять человека? Как горячий воздух поднимает воздушный шар? Сколько стоят воздушные шарики с гелием.
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?
Поднимают вверх какой-либо аксессуар. Например, поздравительную надпись, мягкую игрушку или большое сердечко. Выглядит это эффектно, и сегодня мы расскажем, как это делается и что нужно для подобного действа.
Сколько может поднять воздушный шарик
Рассчитаем подъемную силу такого подарка. По-другому она еще называется архимедова сила. Грузоподъемность гелия, которым наполняют латексные шарики – 1 кг на 1 м3. То есть, один стандартный 25-ти сантиметровый шарик поднимает около 4 граммов. Металлизированный шарик того же размера осилит чуть больше – 5 граммов. Получается, чтобы поднять вещь на 100 граммов, нужно 25 шаров, а на 200 – соответственно, 50 штук. Для понимания: 200 граммов весит небольшая мягкая игрушка. На цветок, растяжку или открытку уйдет меньшее количество. Но есть один момент.
Парить ваш сюрприз будет недолго в силу особенностей обычных гелиевых шаров. Через несколько часов газ постепенно выходит и презент уже не летает под потолком. Поэтому для подобных сюрпризов берут объем шариков с запасом: в среднем на 10-20 штук больше. Если вас волнует только сам момент, эффект неожиданности и восторга – можете обойтись и основным количеством. И не забудьте заранее взвесить предмет, который планируете привязать, чтобы четко понимать вес презента, а значит, сколько придется купить шаров.
Учитывайте следующие моменты:
1. Полет подарка идеален в закрытом пространстве.
2. На воздухе его может отнести порывом ветра, если привязана длинная лента.
3. Чем длиннее веревка – тем больше шаров потребуется для поднятия на высоту.
4. Чтобы сэкономить, привязывайте к подарку леску: она легкая и надежная.
Где взять гелий для воздушных шаров
Для наполнения газом продаются специальные баллоны с переходниками. Купить или взять в аренду вы их можете в любом магазине «все для праздника» или в специализированных магазинах доставки шаров на заказ.
Чем надуть воздушный шарик вместо гелия
Некоторые интересуются, чем заменить этот газ в бытовых условиях. Как вариант - водородом. Получить его можно , используя соль, медный купорос, воду и фольгу. Но это очень смелое решение и прибегать к нему мы не советуем. Если же вы прирожденный химик и хотите смастерить аналог гелия – делайте это на улице, а не в закрытом помещении. Еще вариант – надуть без гелия, обычным воздухом. Но тогда облачка не будут взлетать вверх.
Сколько стоят воздушные шарики с гелием
Цена в магазинах слегка варьируется. Это зависит от качества поставляемого материала, наличия обработки для длительного полета, размеров изделий и других факторов. Гелиевые шары в интернет магазине стоят:
- Наборы: от 1000 рублей
- Фольгированные фигуры: от 330 рублей
- Композиции с фигурками: от 1599 рублей
- Ходячие шары: от 499 рублей
- Поющие: от 1499 рублей
Это далеко не весь ассортимент, а если вы хотите уточнить, сколько штук понадобится для красивого поднятия подарка в воздух – переходите на любой подходящий интернет-сайт и вам там обязательно все расскажут. Или помогут с этой оригинальной затеей от начала и до конца. Удачной организации праздника!
На видео: Сколько нужно шариков, чтобы поднять человека в воздух?
На воздушном шаре нет ни моторов, ни привычного нам руля. Из всего технологического арсенала — только горелки, мешки с песком и специальный клапан в верхней части купола для травления воздуха. Как же управлять этим летательным аппаратом?
Из истории воздухоплавания
Появление на свет воздушных шаров стало первым реальным воплощением вековой мечты человечества о покорении пятого океана. В 1306 году французский миссионер Бассу впервые описал, как находясь в Китае, стал свидетелем полета воздушного шара при вступлении на престол императора Фо Киена.
Однако родиной воздухоплавания считается французский городок Аннонэ, где 5 июня 1783 года братья Этьен и Жозеф Монгольфье подняли в небо созданный ими шарообразный аэростат, наполненный нагретым воздухом.
Полет летательного аппарата весом около 155 кг и диаметром 3,5 метров длился всего 10 минут. За это время он преодолел около километра на 300-метровой высоте, что стало выдающимся событием для своего времени. Позже, воздушные шары в честь создателей стали называть монгольфьерами.
Воздушный шар братьев Монгольфье состоял из льняной оболочки, обклеенной бумагой. Чтобы ее наполнить горячим воздухом был разведен костер из мелко нарубленной соломы. А 3 месяца спустя, в конструкцию летательного аппарата было внесено дополнение в виде специальной корзины для пассажиров.
Современные воздушные шары несомненно более совершенны, но сделаны практически по той же схеме. Для изготовления сферической оболочки шара используется специальный тонкий и прочный полиэфирный материал. Изменилась система нагрева воздуха. Функцию костра выполняет регулируемая пропановая газовая горелка, установленная в корзине прямо под куполом.
Несмотря на большую зависимость от ветра, современные воздушные шары управляемы. Высота полета регулируется выпускным отверстием в верхней части купола с помощью разрывного шнура. Для изменения курса предусмотрен боковой клапан. Существуют и более сложные конструкции, где внутри основного купола может размещаться еще один, заполненный гелием.
Как управлять воздушным шаром с корзиной
Управление воздушным шаром – занятие, требующее серьезной подготовки и немалых финансовых затрат. Достаточно сказать, что курс обучения пилота аэростата стоит сегодня около 200 тыс. рублей. Цена самого аэростата (в зависимости от модели) соизмерима с ценой легкового автомобиля.
Подготовка
Полету предшествует тщательная подготовка. Прежде всего необходимо изучить метеоусловия – облачность, видимость и скорость ветра. В соответствии с полученными данными планируется маршрут полета. Ввиду непредвиденных изменений метеоусловий выбирается именно такой маршрут, где на пути есть достаточно мест для безопасных посадок.
Взлет
Чтобы воздушный шар взлетел, необходимы усилия всего экипажа. Оптимальный вариант места для старта – ровная площадка 50 х 50 метров в открытом поле, где рядом нет никаких посторонних объектов – столбов, деревьев, ЛЭП.
Затем начинается сборка шара: к корзине крепятся горелки, которые соединяются специальными шлангами с газовыми баллонами. После пробного запуска горелки экипаж приступает к растягиванию купола (обязательно по направлению ветра). Далее растянутый купол специальными карабинами пристегивается к корзине.
Следующий этап – заполнение купола холодным воздухом с помощью вентилятора, после чего запускается горелка для нагрева воздуха. Разогретый воздух поднимает купол с земли, и экипаж (с пассажирами) занимает свои места. Чтобы шар не улетел, его предварительно привязывают к автомобилю.
Полет
Несмотря на отсутствие мотора и крыльев, воздушный шар управляем, что требует определенных навыков. Основные средства управления – горелки и выпускной клапан. Для набора высоты горелка включается и воздух дополнительно нагревается, а для снижения – клапан приоткрывается. Горизонтальный полет происходит за счет попутного ветра. Именно здесь проявляется мастерство пилота. Так, чтобы лететь быстрее, он может увеличить высоту полета, где скорость ветра сильнее.
Спуск
Место посадки выбирается заранее. Оно должно быть большим и безопасным. Идеальный вариант – футбольное поле рядом с автомобильной дорогой. О месте посадки экипаж по радио сообщает на землю. Далее пилот выпускает воздух из купола при помощи клапана. Шар плавно опускается на землю.
Вечеринка — это всегда здорово. Украсьте свой праздник яркими воздушными шариками, которые будут летать. Не волнуйтесь, если на гелий нет денег и времени. В домашних условиях можно легко надуть шары содой и уксусом.
Для детей это станет наглядным пособием простейшего химического эксперимента . И физических усилий много не потратится.
Кстати, ученые рассказывают, что надувание воздушных изделий полезно для легких и сердца, это растрачивает калории, а значит, к тому же, помогает похудеть.
Но если речь идет не об одном экземпляре, а о десяти, двадцати и более шаров — согласитесь, приятное развлечение станет мукой…
Читайте также:
Сода и уксус для шарика
Все просто. В основе «волшебства» — обыкновенная химическая реакция при соединении кислоты и гидрокарбоната натрия . Так выделяется углекислый газ, который вместо гелия помогает шарику летать. Все происходит моментально, результат порадует вас уже через несколько секунд.
Проводим эксперимент
Нам понадобятся:
- уксус
- воздушный шар
- воронка
- пластиковая бутылка (0,5)
Важно соблюсти правильные пропорции — от этого зависит конечный результат.
Работайте в перчатках! Не допускайте до самостоятельного приготовления смеси маленьких детей — только под присмотром взрослых!
- В пластиковую бутылку необходимо налить 100 мл уксуса. Вставляем воронку в горлышко, всыпаем туда 1 столовую ложку соды.
- Реакция только началась. В это время надеваем на горло бутылки резиновое изделие. Под действием углекислого газа и выделения тепла наш шарик начинает раздуваться.
- Не пропустите момент, когда его надо снять с бутылки и перевязать ниткой. Попробуйте запустить вверх — он способен летать под потолком!
Вот как надуть шарик с помощью гашеной соды. Способ не затратен, увлекателен и прост. Это плюсы.
Однако, внутри изделия могут остаться частички укуса и соды (поэтому выбирайте цвет потемнее или разрисуйте его фломастерами). Ну, и с уксусом работать надо только при контроле взрослых.
Это, если перечислять, минусы.
Мы все видели их своими глазами или на картинках - огромные цветные шары, поднимающиеся все выше и выше в голубое небо. Потом они превращались в маленькое пятнышко, а затем исчезали совсем. Они кажутся такими чистыми - что может быть чище нагретого свежего воздуха, верно?
Но раньше воздушные шары были куда необычнее. В июне 1783 года братья Жозеф и Жак Монгольфье первыми провели эксперименты с воздушными шарами. Они заметили, что дым поднимается вверх, поэтому взяли охапку сырой соломы и шерсти, подожгли их и заполнили шар диаметром 10 м, сделанный из холста и оклеенный бумагой, черным, едким и удушливым дымом. Опыт прошел удачно - шар взлетел.
Несколько месяцев спустя, в сентябре, братья проявили еще большую изобретательность.
Они оба отправились в Версаль, чтобы продемонстрировать свое изобретение королю и королеве Франции. Зачем-то они решили подбросить в костер из соломы и шерсти еще и старую обувь и подгнившее мясо - великолепная идея! Запах был таким ужасным, что король и королева, которые подошли поближе полюбоваться на диковину, тут же пустились наутек - по-царски, не теряя при этом достоинства.
Однако пассажирам воздушного шара такой возможности никто не предоставил. Братья Монгольфье привязали к ужасно пахнущему шару утку, петуха и овцу и отправили их в полет. К счастью, все приземлились целыми и невредимыми.
Воздушные шары поднимают научные приборы на высоту до 40000 м (это в 4 раза выше, чем летают пассажирские самолеты). Затем шар лопается из-за слишком низкого давления, а приборы начинают падать вниз, по пути снимая необходимые показания.
В ноябре шар братьев поднял в воздух двух человек, балансировавших на противоположных концах плетеной корзины из ивовых прутьев. Эти люди подбрасывали солому в жарко пылающую печь над их головами. Удивительно, но сами братья предпочли остаться на земле. Современные воздушные шары намного безопаснее и, конечно, куда менее зловонны. Пропановые горелки нагревают газы в шаре над ними. В современных шарах используется горячий воздух, а для дальних рекордных перелетов - смесь гелия и горячего воздуха. Гелий - второй по легкости элемент во Вселенной (понаблюдайте, что произойдет с детским воздушным шариком, наполненным гелием, если его выпустить из рук).
Многие спросят, почему бы не использовать в воздушном шаре самый легкий элемент - водород? Так иногда делают, но водород очень огне- и взрывоопасен. (Это стало причиной гибели немецкого дирижабля «Гинденбург», наполненного водородом, который воспламенился и мгновенно сгорел дотла в Нью-Джерси в 1937 году. Можно вспомнить и американский многоразовый космический аппарат «Челленджер», который потерпел катастрофу из-за взрыва водородного топлива.)
Воздушный шар плывет по воздуху, потому что наполняющие его газы весят меньше, чем воздух, окружающий его. Но как может шар из пластика или шелка, наполненный воздухом, весить меньше, чем окружающий его воздух? Все очень просто: газ при нагревании расширяется. Таким образом, литр горячего воздуха содержит молекул меньше, чем литр более плотного холодного воздуха, а значит, воздушный шар с горячим воздухом весит меньше, чем холодный воздух. Благодаря этой разности воздушный шар и летит!
Древнегреческий ученый Архимед вывел такой закон: на всякое тело, погруженное в жидкость или плавающее в воздухе, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости или воздуха. Если эта сила больше веса тела, то тело плавает, если меньше - тело опускается вниз.
Чтобы увидеть этот принцип в действии, попытаемся утопить шар с воздухом в ведре воды. Поскольку шар с воздухом весит меньше, чем такой же объем воды, шар плавает.