Воздухоплаватель птичкин находясь на большой высоте. Реферат: Воздухоплавание (аэронавтика). Воздухоплавание: принцип действия
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.
Реферат: Воздухоплавание (аэронавтика)
Реферат
Воздухоплавание
Выполнил
Маслов Дмитрий
Воздухоплавание (аэронавтика) - управляемые или неуправляемые полёты в атмосфере Земли на летательных аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации, использующей летательные аппараты тяжелее воздуха).
До начала 20-х годов XX века термин «воздухоплавание» обозначал передвижение по воздуху вообще.
Во многих языках, в частности в английском и французском, словом «аэронавтика» называют процесс освоения воздушного пространства при помощи летательных аппаратов всех типов. Иногда в этом же значении слово «аэронавтика» используется и в русском языке.
Виды воздухоплавательных средств
Что такое воздухоплавание? Это полеты на летательных аппаратах «легче воздуха». Аэростаты поднимаются в воздух, согласно закону Архимеда: они взлетают благодаря подъемной силе используемого газа, плотность которого меньше плотности атмосферного воздуха. Чаще всего в современном воздухоплавании используют теплый воздух и гелий.
Все воздухоплавательные средства можно разделить на две группы: воздушные шары и дирижабли. Воздушные шары бывают трех основных видов: газовыми, тепловыми (они же термальные) и комбинированными. Самые первые воздушные шары были тепловыми. Горячий воздух в шар загонялся с помощью жаровен. Подобные летательные средства часто называют монгольфьерами, по фамилии французских изобретателей братьев Монгольфье. Современный облик тепловые аэростаты приобрели после усовершенствований американского инженера Пола Эдварда Йоста. В 1960 году он спроектировал компактную, но мощную горелку, работающую на пропане. Кроме того, ученый предложил изготавливать оболочку воздушных шаров из легкого, но прочного материала – нейлона. Новинки, предложенные американцем, пришлись по душе воздухоплавателям. И в настоящее время тепловые аэростаты – это самые распространенные воздухоплавательные аппараты в мире.
В современном воздухоплавании также используются и газовые аэростаты. Их часто именуют шарльерами в честь их изобретателя – профессора Жака Александра Шарля. Раньше в качестве газа использовался аммиак, водород и даже каменноугольный газ, теперь шары заправляют в основном гелием. Этим же газом частично заправляют и комбинированные аэростаты, или розьеры (по имени первого пилота Пилатра де Розье). Они представляют собой связку нескольких шаров, наполненных разными газами.
Главный недостаток воздушный шаров – их неспособность летать горизонтально без помощи воздушных потоков. Аэростаты могут без труда подниматься и опускаться, для этого воздухоплаватели сбрасывают балласт, выпускают лишний газ/воздух из шара, изменяют температуру газа/воздуха в шаре. Однако пролететь из одного города в другой при отсутствии ветра воздушные шары не могут. Эту проблему пытались решить еще инженеры XIX века. Результатом их трудов стало появление дирижаблей – управляемых аэростатов (по-французски dirigeable – управляемый). Поначалу это были простые воздушные шары, к корзинам которых крепились винтовые двигатели. В отличие от воздушных шаров, дирижаблями легко управлять, они могут перевозить большее количество людей, а также летать на дальние расстояния. Современные дирижабли развивают скорость до 100-135 км/ч.
Дирижабли, как и воздушные шары, бывают газовыми (гелиевыми и водородными) и тепловыми. К газовым управляемым аэростатам принадлежали знаменитые «цепеллины», которые выпускали в Германии с начала XX века. Тепловой дирижабль был сконструирован позднее – в 1973 году британским изобретателем Дональдом Камероном.
Кроме деления на тепловые и газовые воздухоплаватели классифицируют дирижабли и по их конструкции. Так, бывают аэростаты мягкой, полужесткой и жесткой систем. Дирижабль мягкой системы уступает своему полужесткому коллеге в размерах, у него отсутствуют металлические конструкции, предотвращающие деформацию оболочки. Дирижабль жесткой системы состоит из крепкого каркаса, внутрь которого помещают мешки с газом, и оболочки.
История мирового воздухоплавания
Если космическая эра начиналась с Белки и Стрелки, то эпоха воздухоплавания – с утки, петуха и овцы. В сентябре 1783 года в пригороде Парижа Версале братья Жозеф и Этьен Монгольфье подняли трех животных в небо на огромном голубом воздушном шаре. Изобретение братьев представляло собой полотняную оболочку, оклеенную бумагой, и прикрепленную к ней корзину. Заполненный горячим воздухом шар в присутствии короля Франции Людовика XVI успешно поднялся на высоту 500 метров и пролетел за восемь минут около двух километров. Спустя полгода первое путешествие на воздушном шаре совершили и люди. Ими стали французы Жан-Франсуа Пилатр де Розье и маркиз дАрланд. Долгое время достойную конкуренцию французским инженерам не могли составить ученые остального мира. Французские леди стали первыми женщинами, поднявшимися в небо на воздушном шаре. А изобретатель из Парижа Андре-Жак Гарнерен стал первым человеком, совершившим прыжок с парашютом с аэростата. Это произошло в 1797 году.
Первые полеты на воздушных шарах носили развлекательный характер, но вскоре аэростаты стали применять с научными (для изучения атмосферы, географических исследований и др.) и военными целями. В феврале 1805 года участники русской кругосветной экспедиции под командованием адмирала Ивана Крузенштерна, находясь в японском городе Нагасаки, впервые использовали воздушный шар для наблюдения воздушных течений. В 1849 году во время борьбы Италии за независимость австрийские войска сбрасывали на Венецию с помощью аэростатов зажигательные и разрывные бомбы. Во время франко-прусской войны 1871 года посредством аэростатов была налажена связь окруженного немцами Парижа с остальной Францией. За четыре месяца на аэростатах переправили 3 млн. писем и депеш общим весом почти 17 тонн, а также 150 пассажиров.
До середины XIX века большинство аэростатов были неуправляемыми. Поднявшись в воздух, они просто дрейфовали по ветру. Когда горячий воздух остывал, агрегат терял высоту. Чтобы улучшить маневренность и управляемость аэростатов, инженеры стали прикреплять к ним воздушные винты. В сентябре 1852 года французский изобретатель Анри Жиффар совершил первый управляемый полет на шаре с паровым двигателем, развив скорость в 11 км/ч. Позже такие летательные аппараты стали называть дирижаблями.
Самыми известными дирижаблями в истории стали летательные аппараты, выпускаемые немецкой компанией графа Фердинанда фон Цеппелина. Управляемый аэростат Цеппелина совершил свой первый полет в 1900 году в Германии. В отличие от других летательных аппаратов того времени немецкий дирижабль имел жесткую систему в виде металлического каркаса, в который помещался газ в мешках из газонепроницаемой материи. Дирижабли Цеппелина использовались как в военных, так и в гражданских целях. За пять лет, с 1909 по 1914 гг., они совершили 15000 полетов и перевезли 35 тысяч человек без единой аварии. Вторая молодость «цеппелинов» пришлась на 1920-е годы, но стремительное развитие самолетов не могло не повлиять на уменьшение популярности дирижаблей.
Дирижабли использовались не только для транспортировки, но и в спортивных, научных и рекламных целях. В мае 1926 года дирижабль «Норвегия» достиг Северного полюса, а спустя пять лет швейцарцы Огюст Пикар и Пауль Кипфер на стратостате поднялись на высоту 15780 м, пробыли в воздухе 16 часов. В 1930-х годах в воздухоплавании особенно преуспели советские инженеры. Они один за другим ставили рекорды в продолжительности, дальности и высоте полетов. По состоянию на начало 1941 года из 24 официально зарегистрированных Международной Авиационной Федерацией мировых рекордов 17 принадлежали советским воздухоплавателям!
Возрождение дирижаблей пришлось на 1970-е годы и было связано с изобретением теплового дирижабля англичанином Дональдом Камероном. Инженер представил свое изобретение публике в январе 1973 года. Новинка быстро стала популярной. Главное преимущество теплового дирижабля состояло в том, что его изготовление стоило намного меньше, чем производство летательных аппаратов на гелии и других газах. Кроме того, заполняемый горячим воздухом дирижабль можно было быстро подготовить к полету и транспортировке. Уже в августе 1988 года в Люксембурге состоялся первый Чемпионат мира и в дисциплине «Тепловые дирижабли».
Воздухоплавание в России
История российского воздухоплавания началась 30 июля 1803 года. В этот день французский воздухоплаватель-изобретатель Андре-Жак Гарнерен, приехавший в Россию со своим воздушным шаром, предложил взять с собой в полет пассажира за 2000 рублей. Счастливчиком оказался престарелый генерал от инфантерии Сергей Лаврентьевич Львов. Одни историки считают, что император Александр I и его генералитет решили тайно выяснить возможность использования аэростатов в военных целях и дали соответствующее поручение Львову. По мнению других исследователей, военный часто жаловался Александру I, что ему не хватает в жизни острый ощущений. В ответ император предложил подчиненному слетать на воздушном шаре. Львов не мог не послушать главу государства. Так или иначе, в шесть часов вечера воздушный шар с Гарнереном и Львовым поднялся в петербургское небо с плаца кадетского корпуса (ныне на этом месте разбит Румянцевский сад) на Васильевском острове. Аэростат полетел в сторону Финского залива, постепенно набирая высоту в 2,5 км. Вскоре ветер неожиданно переменился, и Жак Гарнерен решил опустить шар на землю в районе Красного Села. Так Сергей Львов стал первым россиянином, поднявшимся в небо на воздушном шаре.
Спустя десять месяцев в небо поднялась первая русская женщина. Ей стала дочь пензенского помещика Александра Турчанинова. Однако в отличие от Львова, она вместе с женой Гарнерена наслаждалась на высоте двух километров не чудесным видом Петербурга, а красивой панорамой Москвы. Благодаря рекламным полетам, проводимым французом, воздухоплавание быстро стало популярным в России. Причем воздушные шары использовались не только в развлекательных, но и военных, а также научных целях. В июне 1804 года химик Яков Дмитриевич Захаров вместе с бельгийским физиком Этьен-Гаспаром Робертсоном поднялись на аэростате, чтобы исследовать атмосферу.
В октябре 1805 года штабс-доктор Лефортовского госпиталя И.Г. Кашинский сконструировал и построил на собственные деньги первый российский аэростат. Во время полетов в Нескучном саду в Москве медик доказал, что его летательный аппарат ничем не уступает зарубежным аналогам. Инициативу Кашинского поддержала госпожа Ильинская. В августе 1828 года она на спроектированном ею шаре поднялась в воздух на высоту 650 метров.
Российские инженеры не только копировали проекты зарубежных коллег, но и пытались усовершенствовать конструкцию воздушных аппаратов. Ученые старались придать аэростатам лучшую маневренность и легкость в управлении. Так, в 1856 году петербургский изобретатель Л.Лазов разработал проект аэростата, который двигался с помощью паруса по особым проволочным рельсам, натянутым на столбы.
Число воздухоплавателей в России быстро росло. В 1870 году было создано Русское общество воздухоплавания. А в 1880 году, по инициативе великого русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева, был основан воздухоплавательный отдел Русского технического общества. Спустя четыре года при Главном инженерном управлении появилась «Комиссия по применению воздухоплавания, голубиной почты и сторожевых вышек к военным целям». По ее заключению в феврале 1885 года была сформирована Кадровая военная команда воздухоплавателей. Это первое в русской армии регулярное подразделение под руководством полковника Александра Матвеевича Кованько готовило военных воздухоплавателей и проводило военные учения с использованием аэростатов. Уже в августе 1886 года российские воздухоплаватели участвовали в военных маневрах войск Петербургского военного округа. Боевое крещение аэронавты получили в русско-японской войне 1904-1905 гг. К этому времени было сформировано уже семь воздухоплавательных рот.
К началу XX века Россия вошла в число ведущих воздухоплавательных держав мира. В апреле 1911 года столица Российской Империи – Петербург – принимала Международную воздухоплавательную выставку. А в августе того же года российский экипаж установил мировом рекорд в скорости полетов на дирижабле – 47 км/ч.
Славные традиции российских аэронавтов были поддержаны и советскими воздухоплавателями. В октябре 1933 года экипаж под руководством Георгия Прокофьева на стратостате «СССР-1» поднялся на рекордную высоту в 18514 метров. В 1937 году советские аэронавты установили рекорд по продолжительности полета. Дирижабль «В-6» пробыл в воздухе 130 часов 27 минут, преодолев 4800 км. На начало 1941 г. советским воздухоплавателям принадлежали 17 из 24 официально зарегистрированных Международной Авиационной Федерацией (ФАИ) мировых рекордов!
В послевоенное время воздухоплавания в СССР развивалось не так бурно, как в1920-е и 1930-е годы. Возрождение аэронавтики пришлось на 1990-е годы. В 1992 года в Рыльске прошел первый чемпионат России по воздухоплаванию. Второй Чемпионат России по воздухоплаванию приняли в июне 1996 года Великие Луки. Постепенно Россия отвоевывала утраченные позиции в мировом воздухоплавании. В 1999 году Комиссия по воздухоплаванию ФАИ присвоила Чемпионату России по воздухоплаванию на тепловых аэростатах первую категорию. А в 2007 году Россия получила санкцию на проведение 8-го Чемпионата Мира 2008 по воздухоплаванию в дисциплине "Тепловые дирижабли". Он пройдет в Царском Селе под Санкт-Петербургом в июне 2008 года.
ФАИ и ФВР – ведущие организации воздухоплавания
Бурное развитие воздухоплавания и авиации на рубеже XIX и XX веков требовало создания международной организации по координации действий аэронавтов и авиаторов разных стран мира.
В июне 1905 года на проходившем в Брюсселе Олимпийском конгрессе руководители аэроклубов из Бельгии, Франции и Германии представили делегатам презентацию с предложением создать Международную Авиационную Федерацию (ФАИ). Присутствующие на конгрессе чиновники поддержали идею. Спустя четыре месяца на международной авиационной конференции, проходившей в Париже, была основана Международная Авиационная Федерация. Ее учредителями и первыми членами стали семь стран: Бельгия, Франция, Германия, Великобритания, Италия, Испания, Швейцария и США.
Советский Союз присоединился к ФАИ в 1935 году. Спустя 70 лет после своего основания федерация объединяла авиационные ассоциации 60 стран. В настоящее время ее членами являются почти 100 государств, в том числе Кения, Мозамбик, Монголия, Малайзия, Кувейт, Кипр, Гватемала, Суринам.
С появлением новых технологий и современного оборудования, а также развития новых авиационных дисциплин организационная структура ФАИ разрасталась, а федерация расширяла сферы своей деятельности. В разные годы ФАИ возглавляли ведущие авиаторы и воздухоплаватели мира. Среди почетных президентов были и россияне, например, заслуженный летчик-испытатель Владимир Коккинаки.
Одно из центральных мест в организационной структуре ФАИ занимает Международная комиссия по воздухоплаванию, которая координирует все вопросы, связанные с развитием мировой аэронавтики. В прошлом году впервые за более чем 100-летнюю историю федерации конференция Международной воздухоплавательной комиссии прошла на территории России. Делегатов из 34 стран мира принимал подмосковный город Дмитров.
Среди участников встречи были и чемпионы мира и Европы Дэвид Бэафорд (Великобритания) и Уве Шнайдер (Германия). Делегаты высоко оценили уровень российского воздухоплавания и единогласно решили провести 11-й Чемпионат мира по полетам на газовых аэростатах 2007 года в городе Дмитров. Более того, в марте 2007 года Россия получила санкцию ФАИ на проведение 8-го Чемпионата Мира по воздухоплаванию в дисциплине «Тепловые дирижабли». У российских воздухоплавателей, которые за последние годы добились больших успехов на тепловых воздушных шарах, появились замечательные возможности продемонстрировать миру свое мастерство как в полетах на свободных газовых аэростатах, так и тепловых дирижаблях.
Интересы России в Международной комиссии по воздухоплаванию представляет центральная воздухоплавательная организация нашей страны – Федерация воздухоплавания России (ФВР). Представители российской организации с правом решающего голоса принимают участие в ежегодных конференциях комиссии и в работе ее комитетов.
ФВР была организована в декабре 1990 года. Она объединяет как людей, профессионально занимающихся деятельностью в области воздухоплавания и авиации, так и пилотов-любителей и просто людей, заинтересованных в развитии воздухоплавания в России. За более чем 15 лет своего существования Федерация успешно провела ряд крупных общероссийских и международных мероприятий, в том числе Кубок Москвы 1993 года; ежегодные международные спортивно-зрелищные фестивали в Москве, в том числе фестиваль в честь 850-летия Москвы; Чемпионаты России по воздухоплаванию (1993 г., 1996 - 2006 гг.). ФВР организовала зрелищные фестивали воздухоплавателей в самых разных городах России: в Санкт-Петербурге и Рязани, Нижнем Новгороде и Орле, на Кавказских Минеральных Водах и в других регионах России.
Члены Федерации участвовали в престижных спортивных международных соревнованиях и способствовали развитию воздухоплавания в других странах, обучая пилотов в Египте, Ираке, Иордании. За короткое время Федерация воздухоплавания России приобрела международный авторитет. Он подтверждается и тем, что российская организация является одним из организаторов Кубка Мира МегаФон 2007 года по тепловым дирижаблям и Всемирной воздухоплавательной Фиесты «МегаФон – Поднимись над облаками!».
Современное состояние воздухоплавания в мире и России
Сегодня тепловые шары и дирижабли в основном используются для отдыха. Прогулка на воздушном аппарате – любимое времяпрепровождение сотен тысяч людей по всему миру. Только в США насчитывается 7500 воздушных шаров, в России же подобных летательных аппаратов около 300.
Ежегодно проходят около 400 самых разных воздухоплавательных фестивалей. Это и Бристольская воздухоплавательная фиеста, и фестиваль воздушных шаров «Большой медведь» в Нью-Джерси, и праздники воздушных шаров в Лондоне, Альбукерке, Шамбле. Особую радость зрителям подобных мероприятий приносит феерическое представление воздушных шаров «Ночное свечение». В вечернее время пилоты поднимаются в небо и меняют положение горелок так, что воздушные шары начинают светиться. По командам координатора пилоты координировано тушат и зажигают горелки, создавая в темном небе фантастические образы.
Воздухоплавательные праздники устраивают и в России. В последние годы фестивали воздухоплавания проходили в Перми, Ярославле, Казани, Абинске, Ессентуках, Переяславле-Залесском. Летом 2005 года жители 24 городов России стали участниками акции компании «МегаФон» «Поднимись над облаками!». Гвоздем программы был запуск самого большого в России теплового дирижабля (длиной 41 м и диаметром 13 м). Одновременно на земле проходила шоу-программа «МегаФона»: интерактивные конкурсы, различные соревнования с вручением тематических призов, а также выступления известных музыкальных коллективов: как местных, так и общероссийского уровня. Победители конкурсов получали уникальную возможность совершить небольшое путешествие в корзине воздушного шара или в гондоле дирижабля. Особое место тепловые аэростаты занимают в современном спортивном мире. Во время соревнований по воздухоплаванию команды выполняют самые затейливые трюки. Одно из известнейших упражнений называется «заяц и собаки». Шар-«заяц» пытается улететь от аэростатов- «собак», которые его преследуют. «Заяц» старается оторваться от соперников и, приземлившись, рядом со своей корзиной выложить цель в виде креста. «Собаки» пытаются поразить цель, с высоты бросая в нее небольшие мешочки с песком. Эти и другие воздухоплавательные задания выполняют также участники чемпионатов мира среди тепловых воздушных шаров, проводимых с 1973 года. В прошлом году в японском городе Точиги прошел уже 17-ый чемпионат мира в этой дисциплине. В соревновании приняли участие спортсмены из разных уголков планеты: Германии и России, США и Кореи, Франции и Финляндии, ЮАР и Австралии. В состязании успешно выступил и молодой российский воздухоплаватель Алексей Медведский. А чемпионом мира стал американец Джон Петрехн.
Герои мирового воздухоплавания
За более чем двухвековую историю воздухоплавания десятки людей из самых разных стран мира посвятили аэронавтике свои жизни. И говоря о героях воздухоплавания, нельзя не вспомнить в первую очередь братьев Монгольфье, французских изобретателей воздушного шара. Старший из братьев, Жозеф Мишель (1740-1810), в тринадцать лет бросил школу и сбежал из дома, впоследствии заинтересовался математикой и химией и даже организовал собственную лабораторию. Его брат Жак Этьен (1745-1799) был преуспевающим инженером и занимался производством бумаги. Первую модель будущего аэростата («монгольфьера») братья смастерили в 1782 году. Это был небольшой шар с оболочкой из шелка, имеющей внизу отверстие. Под отверстием изобретатели жгли бумагу, воздух внутри шара прогревался, и шар поднимался к потолку помещения, где проводился эксперимент. Затем братья сделали несколько оболочек больших размеров и начали запускать шары уже на открытом воздухе. Публике свое изобретение братья впервые показали в июне 1783 года во французском городке Анноне. Беспилотный воздушный шар с оболочкой из грубого льняного полотна, обклеенного бумагой, поднялся в небо и достиг высоты около 1800 м. Во второй полет, состоявшийся в сентябре 1783 года, аэростат отправился с «экипажем» – овцой, петухом и уткой. А спустя два месяца в небо впервые поднялись люди – Жан-Франсуа Пилатр де Розье и маркиз дАрланд.
Свое имя в историю воздухоплавания вписал и соотечественник братьев Монгольфье Жан-Пьер Бланшар (1753-1809). Долгое время этот изобретатель безуспешно пытался построить самолет, но после появления воздушных шаров занялся созданием аэростатов. В январе 1785 года Бланшар вместе с американским врачом Джоном Джеффрисом стали первыми людьми, перелетевшими через Ла-Манш. Путешественники поднялись в небо в британском порту Дувр, а через 2,5 часа уже приземлились в лесу близи французского города Кале. Бланшар был первым человеком, поднявшимся в воздух в Америке. Одним из свидетелей полета французского изобретателя был первый президент США Джордж Вашингтон.
Среди американских воздухоплавателей следует отметить заслуги современного аэронавта и путешественника Стивена Фоссета (родился в 1944 году). В 1995 году американец совершил первое в мире одиночное путешествие на воздушном шаре через Тихий океан. А летом 2002 года он стал первым человеком в мире, пролетевшим на воздушном шаре в одиночку и без остановок вокруг земного шара. Его кругосветное путешествие началось и закончилось в Австралии и заняло 13 дней 8 часов и 33 минуты. За это время Фоссетт пролетел более 33 тысяч километров. Американский воздухоплаватель вписал свое имя и в мировые рекордсмены по скорости полета. В октябре 2004 года на огромном дирижабле «Цеппелин НТ» он развил скорость в 115 км/ч.
Неоднократно рекорды в скорости, продолжительности и набранной высоте ставили и российские пилоты. Значительный вклад в развитие мирового воздухоплавания внесли и инженеры нашей страны. Выдающимся российским ученым является Николай Егорович Жуковский (1847-1921). Жуковский был одним из основоположников аэродинамики. Его работы по «теории летания» неизменно получали одобрение и высокие оценки мирового научного сообщества. В одной из своих речей «О воздухоплавании» ученый предсказывал: «Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы, но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».
Помимо научных трудов «отец русской авиации» собирал всевозможные летающие модели, воздушные змеи, заводные бабочки и т.п. Жуковский также – постоянный делегат российский делегаций на ведущих мировых встречах воздухоплавателей. Так, осенью 1906 года он представлял Россию на Воздухоплавательном съезде в Милане. Ранее, в сентябре 1900 года, он участвовал в Первом международном воздухоплавательном конгрессе в Париже и совершил полет на воздушном шаре. В одном из писем родным он писал: «Вчера вечером был конкурс баллонов (кто пролетит всего далее) в Венсеннском лесу. Конкурс производился от Парижского аэроклуба, и в нем принял участие 21 шар, между которыми были громадные… Зрелище небывалое, все небо заполнилось летящими шарами».
Важную роль Жуковский сыграл и в пропаганде знаний о воздухоплавании. В 1904 году он создал воздухоплавательную секцию в Московском обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии. В 1910 году при непосредственном участии ученого в Московском высшем техническом училище была открыта аэродинамическая лаборатория. А в конце 1918 года Жуковский основал Центральный аэрогидродинамический институт.
Достижения российских воздухоплавателей
В настоящее время российские воздухоплаватели входят в элиту мировой аэронавтики. Пилоты из России из года в год ставят мировые рекорды, завоевывают призы на крупнейших мероприятиях по воздухоплаванию. На сегодняшний день в реестре мировых рекордов Международной Авиационной Федерацией (ФАИ) представлено шесть россиян.
В феврале 2004 года Николай Галкин установил рекорд продолжительности полета. На небольшом тепловом дирижабле (объем 1600-3000 м³) пилот продержался в воздухе 6 часов и 1 минуту.
Спустя год российские воздухоплаватели Наталья Володичева и Екатерина Кочеткова переписали женский рекорд продолжительности полета (3 часа 22 минуты), а пилот Леонид Путинцев вписал свое имя в ряды мировых рекордсменов по скорости. Он разогнался на газовом дирижабле до 50 км/ч.
2005 год вообще оказался плодотворным на воздухоплавательные рекорды. В марте три российских воздухоплавателя на тепловых аэростатах разных классов установили сразу четыре национальных рекорда. Особенность рекордов состояла в том, что полеты проходили как в дневное, так и впервые в истории российского воздухоплавания, ночное время суток.
Один из самых крупных воздушных шаров в России тепловой аэростат «Дмитров-850» пилотировался двумя известными воздухоплавателями Станиславом Федоровым и Юрием Тараном. Они установили рекорд по продолжительности (16 часов 38 минуты) и дальности полета (345 км). А пилот Михаил Баканов на аэростате «Гранд Паркъ» поставил национальные рекорды в тех же номинациях, но для воздушных шаров среднего объема (3000-4000 м³).
В апреле 2005 года подмосковный воздухоплаватель Валерий Шкуленко на одноместном тепловом дирижабле «Зяблик» установил новый мировой рекорд продолжительности полета этого класса дирижаблей – 46 минут и 38 секунд. А спустя год на этом же аэростате пилот стал мировым рекордсменом по скорости полета.
Россиянин побил рекорд британца Дэвида Хемплеман-Адамса, который тот установил в декабре 2003 года. Скорость российского теплового дирижабля составила 27,45 км/час. 41-летний рекордсмен Валерий Шкуленко не сомневался, что «у дирижабля есть еще достаточный ресурс, чтобы перебить достигнутый результат».
В марте 2006 года пилот Сергей Баженов установил новый рекорд России по продолжительности полета на тепловых аэростатах объемом 1600-2200 м³. Рекордный полет прошел в Подмосковье на тепловом воздушном шаре 70ТА. Продолжительность полета составила 10 часов 20 минут.
В августе 2006 года Россия установила новый мировой рекорд для тепловых дирижаблей по набранной высоте. Станислав Федоров на аэростате «Полярный гусь» поднялся на высоту более восьми километров. Московскому пилоту потребовалось менее двух часов, чтобы побить, казалось, уже вечный рекорд немецкого «цеппелина», установленный почти 80 лет назад, в 1917 году. В ближайшем будущем Станислав Федоров намерен улучшить свое достижение, поднявшись на высоту 9 км.
В июне 2007 года Санкт-Петербург примет ведущих аэронавтов мира, которые выявят сильнейшего в Кубке Мира МегаФон по воздухоплавательному спорту в дисциплине «Тепловые дирижабли». Российские пилоты готовятся составить достойную конкуренцию своим зарубежным коллегам.
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?
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.
|
Очень многие законы физики мы используем в повседневной жизни, сами того не зная. Например, когда мы надуваем воздушный шарик и запускаем его в небо, то мы используем такое явление, как воздухоплавание.
Ровно то же самое делали ученые прошлых столетий при изобретении огромных воздушных шаров, которые сегодня используются в основном как развлечение. Тогда же воздушные шары были огромным рывком в попытке человека исследовать слои атмосферы. Как же так происходит? Почему воздушный шар поднимается в небо, вместо того, чтобы падать на землю, как все «нормальные» физические тела. Все дело в Архимедовой силе - той силе, при помощи которой любая среда выталкивает тела наверх.
Воздухоплавание и... водоплавание?
Легенда гласит, что древнегреческий ученый Архимед во время принятия ванны заметил, что если наполнить ванну до краев и лечь в неё, то часть воды выльется. Гениальная догадка Архимеда была в том, что объем вымещенной воды равен объему его тела. И всё, чем тело Архимеда отличалось от воды - это лишь плотность. И Архимед не всплывал на поверхность ванны, только потому, что плотность его тела была больше плотности воды. Если же взять вещества, чья плотность меньше плотности воды, то они благополучно всплывут на поверхность - все мы видели, как трудно утопить деревянный брусок или кусок пенопласта. Это и обуславливает плавание тел .
Ровно по такому же принципу осуществляется воздухоплавание. Вот у нас есть воздушный шар, наполненный самым обычным воздухом. Массу такого шара удобно разбить на массу самого шара (корзина, балласт и проч.) и массу того воздуха, которым шар наполнен. В роли жидкой среды у нас выступает воздух (словосочетание «жидкая среда» не должно ассоциироваться только с жидкостями - газы также являются жидкими средам).
Воздухоплавание: принцип действия
Архимедова сила
F1=g*ρ1*V1
где V1 - объем воздуха в шаре,
а ρ1 - плотность воздуха.
А сила тяжести , действующая на воздух в шаре:
F2=g*ρ2*V1
где ρ2 - плотность воздуха внутри шара.
Так как на данном этапе воздух в шаре абсолютно такой же, как и воздух вне шара, то ρ1=ρ2, а значит F1=F2, то есть Архимедова сила, действующая на воздух в шаре снизу верх, равна силе тяжести воздуха шаре, направленной сверху вниз, к земле. Силы эти равны и направлены друг против друга, а значит эффект от этого нулевой. А ведь еще есть корзина, балласт, человек и все остальное, что требуется поднять в небо. Как же быть?
Давайте рассуждать: нам нужно сделать так, что Архимедова сила, действующая на воздух в шаре стала больше силы тяжести, тогда сила, толкающая верх станет больше силы, тянущей вниз, и шар взлетит. Мы понимаем, что объем самого шара - постоянен, а значит объем V1 нам изменить не удастся (да и незачем). А вот изменить плотность воздуха внутри шара мы можем! Там нужно, чтобы F1 было больше, чем F2, то есть, чтобы ρбыло больше, чем ρ1. Как же уменьшить плотность воздуха в воздушном шаре? Его надо нагреть!
Если мы установим под шаром горелку и будем нагревать воздух внутри шара. При увеличении температуры воздуха, плотность его будет уменьшаться. Плотность воздуха внутри шара станет меньше плотности воздуха вне шара, Архимедова сила станет больше силы притяжения Земли, как следствие, шар начнет подниматься вверх. Но нам следует учесть, что поднять надо не только сам шар, но и кабину с грузом на борту. Значит объем шара должен быть достаточно большим, чтобы разницы сил (Архимедова сила минус сила тяжести) хватило для поднятия груза. Уменьшая или увеличивая пламя горелки, мы можем подниматься или опускаться на нужную высоту.
Иногда воздушный шар наполняют не воздухом, который надо нагревать, а скажем водородом или гелием, чья плотность в принципе меньше плотности воздуха. Для маневрирования шаром опять же можно использовать горелку и балласт. На этом же принципе работают и дирижабли. Дирижабль - это тот же воздушный шар, только с пропеллером, который позволяет двигаться не только под действием силы ветра, но и в любом выбранном направлении.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Плавание судов: как это происходит, значение ватерлинии и водоизмещенияСледующая тема: Механическая работа: определение и формула
