В каком случае подъемная сила у самодельного бумажного воздушного шара?

9 ответов на вопрос “В каком случае подъемная сила у самодельного бумажного воздушного шара?”

  1. Manarin Ответить

    1. В каком состоянии вещество принимает форму сосуда?
    А) в твердом
    Б) в жидком
    В) в газообразном
    Г) в твердом и газообразном
    2. В какой жидкости утонет кусок парафина?
    А) в воде
    Б) в ртути
    В) в морской воде
    Г) в бензине
    3. Внутренняя энергия свинцового тела изменится, если:
    А) сильно ударить по нему молотком
    Б) поднять его над землей
    В) бросить его горизонтально
    Г) изменить нельзя
    4. Какой вид теплопередачи наблюдается при обогревании комнаты батареей водяного отопления?
    А) теплопроводность
    Б) конвекция
    В) излучение
    Г) всеми тремя способами одинаково
    5. Какая физическая величина обозначается буквой L и имеет размерность Дж/кг?
    А) удельная теплоемкость
    Б) удельная теплота сгорания топлива
    В) удельная теплота плавления
    Г) удельная теплота парообразования
    6. В процессе кипения температура жидкости…
    А) увеличивается
    Б) не изменяется
    В) уменьшается
    Г) нет правильного ответа
    7. Если тела взаимно отталкиваются, то это значит, что они заряжены …
    А) отрицательно
    Б) разноименно
    В) одноименно
    Г) положительно
    8. В каком случае атом некоторого вещества превращается в отрицательный ион?
    А) если атом приобретает «лишний» электрон
    Б) если атом теряет свой собственный электрон
    9. Сопротивление вычисляется по формуле:
    А) R=I /U
    Б) R = U/I
    В) R = U*I
    Г) правильной формулы нет
    10. В каком состоянии вещества действуют наименьшие силы притяжения между молекулами?
    А) силы притяжения одинаковы во всех состояниях
    Б) в твердом
    В) в жидком
    Г) в газообразном

    Открытые вопросы

    Вопрос 1
    Девочки сделали снеговика, а мальчики соорудили точную его копию, но в два раза большей высоты. Какова масса копии, если масса оригинала равна 50 кг? (Плотность снега в обоих снеговиках одинаковая)
    Вопрос 2
    Группа туристов, двигаясь цепочкой по обочине дороги со скоростью 3,6 км/ч, растянулась на 200 м. Замыкающий посылает велосипедиста к вожатому, который находится впереди группы. Велосипедист едет со скоростью 7 м/с; выполнив поручение, он тут же возвращается к замыкающему группы с той же скоростью. Через сколько времени после получения поручения велосипедист вернулся обратно?
    Вопрос 3
    В каком случае подъемная сила у самодельного бумажного воздушного шара, заполненного горячим воздухом, больше: когда ребята запускали его в помещении школы или на дворе школы, где было довольно прохладно?
    Вопрос 4
    В доску толщиной 5 см забили гвоздь длиной а=10 см так, что половина гвоздя прошла навылет. Чтобы вытащить его из доски, необходимо приложить силу 1,8 кН. Гвоздь вытащили из доски. Какую при этом совершили механическую работу?
    Вопрос 5
    Закрытый бидон из железа частично заполнен керосином. Предложите один из способов, позволяющих, не пользуясь никакими измерительными приборами (и не открывая бидон), определить примерный уровень керосина в бидоне.

    Ответы на тесты

    Тестовое задание
    № 1
    № 2
    № 3
    № 4
    № 5
    Ответ
    А
    А
    В
    В
    Б
    Тестовое задание
    № 6
    № 7
    № 8
    № 9
    № 10
    Ответ
    В
    А
    Б
    Б
    А

    Ответы на открытые вопросы

    Ответ на вопрос 1:
    При изготовлении точной копии все размеры (длина, ширина и высота) должны быть увеличены в 2 раза. Следовательно, объем снеговика, сделанного мальчиками, будет в 8 раз больше объема оригинала, а масса копии m =50 кг · 8=400 кг.
    Ответ на вопрос 2:
    Скорость велосипедиста в системе отсчета, связанной с группой, при движении к вожатому равна ??-?? при возвращении обратно равна ??+??. Поэтому время движения велосипедиста к вожатому t?= L/ ??-?? , а время возвращения велосипедиста к замыкающему t?= L / ??+?? , где L — длина цепочки. Общее время движения велосипедиста t= t?+ t?. Таким образом можно записать:
    t= L / ??-??+ L / ??+??= 2 L · ??/ ???-???
    Подставив числовые значения величин, получим: t ?58,3 с.
    Ответ на вопрос 3:
    Подъемная сила воздушного шара равна разности между весом воздуха в объеме шара и весом газа, заполняющего шар. Чем больше разница в плотностях воздуха и газа, заполняющего шар, тем больше подъемная сила. Поэтому подъемная сила шара больше на улице, где воздух менее прогрет.
    Ответ на вопрос 4:
    Чтобы переместить гвоздь на пути а, надо совершить работу А?=F·а. При дальнейшем перемещении гвоздя сила будет убывать от F до 0. Поэтому работу надо находить для средней силы: А?=1/2·F·а. Следовательно, полная работа
    А= А?+А?=F·а +1/2·F·а= 3/2· F·а=1,5 · F·а
    135 Дж
    Ответ на вопрос 5:
    Можно, например, вначале хорошо охладить бидон с керосином. Затем поместить его в теплое помещение. В помещении в результате конденсации пара бидон покроется капельками воды. По мере нагревания бидона в теплом помещении вода на нем будет испаряться. Так как масса воздуха и паров бензина в верхней части его значительно меньше массы керосина, находящегося в нижней части бидона, то при нагревании бидона в тёплом помещении испарение будет происходить быстрее с верхней части его. В результате в какой-то момент времени можно будет наблюдать резкую границу между сухой поверхностью бидона и частью его, еще покрытой капельками воды. Эта граница и укажет на уровень керосина в бидоне.

  2. Felar Ответить


    Ответ: Плотность ядовитых рожков спорыньи меньше, а плотность зерна больше плотности раствора.
    Задача №37
    В сосуд налили крепкий раствор поваренной соли, а сверху осторожно прилили чистой воды. Если в сосуд поместить сырое куриное яйцо, оно будет держаться на границе между раствором и чистой водой. Объясните явление.
    Ответ: Плотность чистой воды меньше средней плотности яйца, поэтому оно в ней тонет. Плотность раствора поваренной соли больше плотности яйца, поэтому оно в нём всплывает.
    Задача №38
    Возьмите блюдце и опустите его на воду ребром, оно тонет. Если блюдце аккуратно опустить на воду дном, оно плавает на поверхности. Почему?
    Ответ: Фарфор или фаянс обладает большой плотностью, чем вода, поэтому при опускании блюдца ребром оно тонет. При опускании блюдца дном на воду оно погружается в воду на такую глубину, при которой объём вытесненной воды по силе тяжести равен силе тяжести блюдца, что соответствует условию плавания тел на поверхности воды.
    Задача №39
    На чашках равноплечих весов стоят два одинаковых стакана, до края наполненные водой. В одном стакане плавает деревянный брусок. В каком положении находятся весы?
    Ответ: В равновесии.
    Задача №40
    К концам равноплечего рычага подвешены две одинаковые гири. Что произойдёт, если одну гирю поместить в воду, а другую в керосин?
    Ответ: Равновесие нарушится.
    Задача №41
    На коромысле равноплечих весов уравновешены латунный и стеклянный шары. Нарушится ли равновесие, если прибор поместить в безвоздушное пространство (в углекислый газ, в воду)?
    Ответ: В пустоте опустится стеклянный шар, в углекислом газе и воде латунный.
    Задача №42
    Из какого материала надо сделать гири, чтобы при точном взвешивании можно было не вводить поправку на потерю веса в воздухе?
    Ответ: Гири необходимо сделать из того же материала, что и взвешиваемое тело.
    Задача №43
    Будет ли вода в сообщающихся сосудах находиться на одном уровне, если в одном из сосудов на её поверхности плавает деревянная ложка?
    Ответ: Так как деревянная ложка находится на поверхности воды в равновесии, то вес её равен весу вытесняемой ей воды. Поэтому, если бы ложку заменили водой, то она заняла бы объём равный объёму погружённой части ложки, и уровень воды не изменился бы. Следовательно, вода в сообщающихся сосудах будет находиться на одном уровне.
    Задача №44
    Ко дну сосуда с водой приморожен массивный шарик изо льда. Как изменится уровень воды в сосуде, Когда лёд растает? Изменится ли при этом сила давления воды на дно сосуда?
    Ответ: Понизится; уменьшится. Плотность льда меньше плотности воды, поэтому объём шарика изо льда больше объёма воды, образовавшейся из этого шарика. Отсюда следует, что уровень воды в сосуде понизится.
    Задача №45
    В стакане, наполненном до краёв водой, плавает кусок льда. Перельётся ли вода через край, когда лёд растает? Что произойдёт, если в стакане находится не вода, а: 1) жидкость более плотная (например, очень солёная вода), 2) жидкость менее плотная (например, керосин)?
    Ответ: По закону Архимеда вес плавающего льда равен весу вытесненной им воды. Поэтому объём воды, образовавшийся при таянии льда, будет в точности равен объёму вытесненной им воды, и уровень воды в стакане не изменится. Если в стакане находится жидкость, более плотная, чем вода, то объём воды, образовавшейся после таяния льда, будет больше, чем объём жидкости, вытесненной льдом, и вода перельётся через край. Наоборот, в случае менее плотной жидкости, после того как лёд растает, уровень понизится.
    Задача №46
    В сосуде с водой плавает кусок льда с вмёрзшим в него стальным шариком. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лёд растает? Сделайте детальное пояснение.
    Ответ: Понизится. Кусок льда со стальным шариком весит больше, чем кусок льда, того же объема, следовательно, он погружён в воду глубже, чем чистый кусок льда, и вытесняет больший объём воды, чем тот, который займёт вода, образовавшаяся при таянии льда. Когда лёд растает, уровень воды понизится. Шарик при этом упадёт на дно, но его объём останется прежним, и он непосредственно уровня воды не изменяет.
    Задача №47
    В сосуде с водой плавает кусок льда, в котором находится пузырёк воздуха. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лёд растает?
    Ответ: При наличии пузырька воздуха лёд весит меньше, чем сплошной кусок льда того же объёма и, следовательно, погружён в воду на меньшую глубину. Однако, поскольку весом воздуха можно пренебречь то уровень воды в сосуде не изменится.
    Задача №48
    В сосуде с водой плавает брусок изо льда. Как изменится глубина погружения бруска в воде, если поверх воды налить керосин?
    Ответ: Уменьшится. С добавлением керосина поверх воды увеличивается давление на нижнюю грань бруска.
    Задача №49
    В сосуде с водой плавает брусок изо льда, на котором лежит деревянный шар. Плотность вещества шара меньше плотности воды. Изменится ли уровень воды в сосуде, ели лёд растает?
    Ответ: Не изменится. Брусок изо льда и шар плавают в оде. Это означает, что они вытесняют столько воды, сколько весят сами. Поскольку после таяния льда вес содержимого в сосуде не изменится, поскольку не изменится и сила давления воды на дно сосуда. Это означает, что уровень воды в сосуде останется прежним.
    Задача №50
    Плотность тела определяется взвешиванием его в воздухе и в воде. При погружении небольшого тела в воду на его поверхности удерживаются пузырьки воздуха, из-за которых получается ошибка в определении плотности. Больше или меньше получается при этом значение плотности?
    Ответ: Прилипшие пузырьки воздуха незначительно увеличивают массу тела, но существенно увеличивают его объём. Поэтому значение плотности получается меньшим.
    Задача №51
    Объясните сущность работы отстойников воды. Почему отстаивание воды ведёт к очищению воды от нерастворимых в ней веществ? А как быть с растворимыми примесями?
    Ответ: На каждую частицу в воде действует сила тяжести и архимедова сила. Если первая из них больше второй, то под действием их равнодействующей частица опускается на дно, то вода после отстаивания становится пригодной для питья.


    Аристотель
    Рембрандт ван Рейн
    1653 год

    Задача №52
    Древнегреческий учёный Аристотель для доказательства невесомости воздуха взвешивал пустой кожаный мешок и тот же мешок, наполненный воздухом. В обоих случаях показания весов были одинаковы. Почему заключение Аристотеля, что воздух не имеет веса, неверно?
    Ответ: Потому что вес мешка с воздухом увеличивался на столько, на сколько увеличивалась выталкивающая сила воздуха, действующая на раздутый мешок. Для доказательства весомости воздуха достаточно было бы откачать воздух из какого-либо сосуда или накачать его в прочный сосуд.
    Аристотель (384 до н.э.–322 до н.э.) – древнегреческий философ. Ученик Платона. С 343 до н. э. – наставник Александра Македонского. Наиболее влиятельный из диалектиков древности; основоположник формальной логики. Аристотель разработал множество физических теорий и гипотез, основываясь на знаниях того времени. Собственно и сам термин «физика» был введён Аристотелем.
    Рембрандт Харменс ван Рейн (Rembrandt Harmenszoon van Rijn; 1606–1669) – голландский художник, рисовальщик и гравёр, великий мастер светотени, крупнейший представитель золотого века голландской живописи.
    Задача №53
    В земных условиях для подготовки и испытания космонавтов в состоянии невесомости применяются различные способы. Один из них заключается в следующем: человек в специальном скафандре погружается в бассейн с водой, в которой он не тонет и не всплывает. При каком условии это возможно?
    Ответ: Это возможно при условии, что сила тяжести, действующая на человека в скафандре, будет уравновешиваться архимедовой силой.
    Задача №54
    Какое заключение можно сделать о величине архимедовой силы, проводя соответствующие опыты на Луне, где сила тяжести в шесть раз меньше, чем на Земле?
    Ответ: Такое же, как и на Земле: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила (архимедова сила), равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа).
    Задача №55
    Будет ли тонуть в воде стальной ключ в условиях невесомости, например, на борту орбитальной станции, внутри которой поддерживается нормальное атмосферное давление воздуха?
    Ответ: Ключ может находиться в любой точке жидкости, поскольку в условиях невесомости на ключ не действует ни сила тяжести, ни архимедова сила.
    § Ещё семь качественных задач по физике на тему «Архимедова сила» на зелёной страничке «Шкатулка качественных задач по физике «сборная солянка».

    Легендарный рассказ о задаче Архимеда с золотой короной

    Архимед (287 до н.э.–212 до н.э.) – древнегреческий математик, физик и инженер из Сиракуз. Сделал множество открытий в геометрии. Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений.


    Задумавшийся Архимед
    Доменико Фетти
    1620 год

    Доменико Фетти (ок. 1589–1623) – итальянский художник эпохи барокко.
    Легендарный рассказ о задаче Архимеда с золотой короной передаётся в различных вариантах. Римский архитектор Витрувий, сообщая о поразивших его открытиях разных учёных, приводит следующую историю:
    «Что касается Архимеда, то изо всех его многочисленных и разнообразных открытий то открытие, о котором я расскажу, представляется мне сделанным с безграничным остроумием.
    Во время своего царствования в Сиракузах Гиерон после благополучного окончания всех своих мероприятий дал обет пожертвовать в какой-то храм золотую корону бессмертным богам. Он условился с мастером о большой цене за работу и дал ему нужное по весу количество золота. В назначенный день мастер принёс свою работу царю, который нашёл её отлично исполненной; после взвешивания корона оказалась соответствующей выданному весу золота.
    После этого был сделан донос, что из короны была взята часть золота и вместо него примешано такое же количество серебра. Гиерон разгневался на то, что его провели, и, не находя способа уличить это воровство, попросил Архимеда хорошенько подумать об этом. Тот погружённый в думы по этому вопросу, как-то случайно пришёл в баню и там, опустившись в ванну, заметил, что из неё вытекает такое количество воды, каков объём его тела, погружённого в ванну. Выяснив себе ценность этого факта, он, не долго думая, выскочил с радостью из ванны, побежал домой голиком и громким голосом сообщал всем, что он нашёл то, что искал. Он бежал и кричал одно и то же по-гречески: «Эврика, эврика» (Нашёл, нашёл!)».
    Затем, исходя из своего открытия, но, говорят, сделал два слитка, каждый такого же веса, какого была корона, один из золота, другой из серебра. Сделав это, он наполнил сосуд до самых краёв и опустил в него серебряный слиток, и… соответственное ему количество воды вытекло. Вынув слиток, он долил в сосуд такое же количество воды…, отмеряя вливаемую воду секстарием, чтобы, как прежде, сосуд был наполнен водой до самых краёв. Так он нашёл, какой вес серебра соответствует какому определённому объёму воды.
    Произведя такое исследование, он таким же образом опустил золотой слиток…, и, добавив той же меркой вылившееся количество воды, нашёл на основании меньшего количества секстантов воды, насколько меньший объём занимает слиток».
    Потом тем же методом был определён объём короны. Она вытеснила воды больше, чем золотой слиток, и кража была доказана.
    Секстарий (sextarius) – римская мера объёма, равная 0,547 л
    Секстант (sextans) – римская мера массы, равная 54,6 г (1 секстант = 2 унции; вес 1 секстанта = 0,53508 Н)
    А теперь, внимание, вопрос: Можно ли по методу Архимеда вычислить количество золота, подменённое в короне серебром?
    Ответ: По тем данным, которыми располагал Архимед, он вправе был утверждать лишь, что корона – не чисто золотая. Но установить в точности, сколько именно золота утаено мастером и заменено серебром, Архимед не мог. Это было бы возможно, если бы объём сплава из золота и серебра строго равнялся сумме объёмов составных его частей. В действительности только немногие сплавы отличаются таким свойством. Что касается объёма сплава золота с серебром, то он меньше суммы объёмов входящих в него металлов. Иными словами, плотность такого сплава больше плотности, получаемой в результате расчёта по правилам простого смешения. Другое дело, если бы золото было заменено не серебром, а медью: объём сплава золота с медью в точности равен сумме объёмов его составных частей. В этом случае способ Архимеда, описанный в выше изложенной истории, даёт безошибочный результат.
    Довольно часто эту историю связывают с открытием закона Архимеда, хотя она касается способа определения объёма тел неправильной формы и методики определения удельного веса тел путём измерения их объёма погружением в жидкость.

  3. @Plyahan@ Ответить

    Тело плавает, если плотность жидкости _ плотности тела
    (*ответ*) равна
    Установите соответствие между понятиями
    (*ответ*) тело тонет < FAрх < FТ (*ответ*) тело всплывает Fтяж (*ответ*) тело плавает на поверхности жидкости < FAрх = mg. Чем _ вес груза, тем меньше осадка судна (*ответ*) меньше Чем больше вес груза, тем _осадка судна (*ответ*) больше Верны ли утверждения? А) Если тело плавает в жидкости, то на него действует только сила Архимеда B) Если плотность жидкости равна плотности тела, то тело тонет (*ответ*) А - нет, В - нет А - да, В - да А - да, В - нет А - нет, В - да Верны ли утверждения? А) Если тело плавает на поверхности жидкости, то сила Архимеда равна силе тяжести B) Если плотность жидкости больше плотности тела, то тело всплывает (*ответ*) А - да, В - да А - да, В - нет А - нет, В - да А - нет, В - нет Верны ли утверждения? А). При равных размерах «монгольфьеров» и «шарльеров» водородные шары имеют меньшую выталкивающую силу В) Дирижабли являются управляемыми воздушными шарами (*ответ*) А - нет, В - да А - да, В - да А - да, В - нет А - нет, В - нет Верны ли утверждения? А) Если плотность жидкости меньше плотности тела, то тело плавает В) Если тело находится в жидкости, то на него действуют сила Архимеда и сила тяжести (*ответ*) А - нет, В - да А - да, В - да А - да, В - нет А - нет, В - нет Верны ли утверждения? А) Ватерлиния определяет наибольшую допустимую осадку нагруженного судна В) Вес груза, перевозимого судном, определяется грузоподъемностью судна (*ответ*) А - да, В - да А - да, В - нет А - нет, В - да А - нет, В - нет Верны ли утверждения? А) Принцип работы ареометра по определению плотности жидкости основан на Законе Архимеда В) Сила тяжести, действующая на судно, равна весу вытесненной судном жидкости (*ответ*) А - да, В - да А - да, В - нет А - нет, В - да А - нет, В - нет Верны ли утверждения? А). Подъемная сила воздушного шара зависит от плотности газа, наполняющего шар, и от объема шара В) Шар повиснет в воздухе, вес шара и кабины будет равен выталкивающей силе (*ответ*) А - да, В - да А - да, В - нет А - нет, В - да А - нет, В - нет

  4. mnnkuf Ответить

    Введение
    Летом я была в гостях у Дедушки с Бабушкой, которые живут в деревне Пирогово, это не далеко от нашего города, а еще там же рядом есть Ижевский аэроклуб. Однажды я увидела, как со стороны аэроклуба в небо поднимался воздушный шар. Мне стало очень интересно, как и почему летают воздушные шары. На эту тему я прочитала разную литературу, энциклопедии. В Интернете нашла интересные материалы по истории воздухоплавания.
    Объектом нашего исследования является воздушный шар.
    Цель работы: проверить условия воздухоплавания при помощи воздушного шара, наполненного гелием и горячим воздухом.
    Задачи исследования:
    1. Изучить теоретический материал о воздухоплавании;
    2. Провести эксперимент с поплавком и жидкостью, с воздушным шаром на примере шара с гелием и горячим воздухом;
    3. Выявить параметры, от которых зависит условие подъема шара.
    Гипотеза исследования: Я думаю, что шар взлетает, когда он становится легче воздуха.
    2.История воздухоплавания
    2.1 “ПАССАРОЛА” ЛОРЕНЦО ГУЗМАО
    K числу пионеров воздухоплавания, чьи имена не были забыты историей, но чьи научные достижения оставались неизвестными или ставились под сомнение на протяжении столетий, относится бразилец Бартоломмео Лоренцо. Это его подлинное имя, а в историю воздухоплавания он вошел как португальский священник Лоренцо Гузмао, автор проекта “Пассаролы”, которая до последнего времени воспринималась как чистая фантазия. После длительных поисков в 1971 году удалось найти документы, проливающие свет на события далекого прошлого. Эти события начались в 1708 году, когда, перебравшись в Португалию, Лоренцо Гузмао поступил в университет в Коимбре и зажегся идеей постройки летательного аппарата. Проявив незаурядные способности в изучении физики и математики, он начал с того, что является основой любого начинания: с эксперимента. Им было построено несколько моделей, ставших прообразами задуманного судна.
    В августе 1709 года модели были продемонстрированы высшей королевской знати. Одна из демонстраций была успешной: тонкая яйцеобразная оболочка с подвешенной под ней маленькой жаровней, нагревающей воздух, оторвалась от земли почти на четыре метра. В том же году Гузмао приступил к осуществлению проекта “Пассаролы”. История не располагает сведениями о ее испытании. Но в любом случае Лоренцо Гузмао был первым человеком, который, опираясь на изучение физических явлений природы, сумел выявить реальный способ воздухоплавания и попытался осуществить его на практике (Рис. 1).
    2.2 ИЗОБРЕТЕНИЕ ЖОЗЕФА МОНГОЛЬФЬЕ
    “Скорее приготовь побольше шелковой материи, веревок, и ты увидишь одну из удивительнейших в мире вещей”, – такую записку получил в 1782году Этьенн Монгольфье, владелец бумажной мануфактуры в маленьком французском городке, от своего старшего брата Жозефа. Послание означало, что наконец-то найдено то, о чем братья не раз говорили при встречах: средство, с помощью которого можно подняться в воздух. Этим средством оказалась наполненная дымом оболочка. В результате нехитрого эксперимента Ж. Монгольфье увидел, как матерчатая оболочка, сшитая в форме коробки из двух кусков ткани, после наполнения ее дымом устремилась вверх. Открытие Жозефа увлекло и его брата. Работая теперь уже вместе, они соорудили еще две аэростатические машины (так они называли свои воздушные шары). Одна из них, выполненная в виде шара диаметром 3,5 метра, была продемонстрирована в кругу родных и знакомых.
    Успех был полный – оболочка продержалась в воздухе около 10 минут, поднявшись при этом на высоту почти 300 метров и пролетев по воздуху около километра. Окрыленные успехом, братья решили показать изобретение широкой публике. Они построили огромный воздушный шар диаметром более 10 метров. Его оболочка, сшитая из холста, была усилена веревочной сеткой и оклеена бумагой с целью повышения непроницаемости. Демонстрация воздушного шара состоялась на базарной площади города 5 июня 1783 года в присутствии большого числа зрителей (Рис. 2). Шар, наполненный дымом, устремился ввысь. Специальный протокол, скрепленный подписями должностных лиц, засвидетельствовал все подробности опыта. Так впервые официально было заверено изобретение, открывшее путь воздухоплаванию.
    2.3 ИЗОБРЕТЕНИЕ ПРОФЕССОРА ШАРЛЯ
    Полет воздушного шара братьев Монгольфье вызвал большой интерес в Париже. Академия наук пригласила их повторить свой опыт в столице. В то же время молодому французскому физику профессору Жаку Шарлю было предписано подготовить и провести демонстрацию своего летательного аппарата. Шарль был уверен, что Монгольфьеров газ, как называли тогда дымный воздух, – это не лучшее средство для создания аэростатической подъемной силы. Он был хорошо знаком с последними открытиями в области химии и считал, что гораздо большие выгоды сулит использование водорода, так как он легче воздуха (Рис. 3). Но избрав водород для наполнения летательного аппарата, Шарль оказался перед рядом технических проблем. В первую очередь, из чего изготовить легкую оболочку, способную длительное время держать летучий газ. Справиться с этой проблемой ему помогли механики братья Робей. Они изготовили материал необходимых качеств, использовав легкую шелковую ткань, покрытую раствором каучука в скипидаре. 27 августа 1783 года на Марсовом поле в Париже стартовал летательный аппарат Шарля. На глазах 300 тысяч зрителей он устремился ввысь и вскоре стал невидимым. Когда кто-то из присутствовавших воскликнул: “Какой же во всем этом смысл?!” – известный американский ученый и государственный деятель Бенджамин Франклин, находившийся среди зрителей, заметил: “А какой смысл в появлении на свет новорожденного?” Замечание оказалось пророческим. На свет появился “новорожденный”, которому было предопределено великое будущее.
    3. Архимедова сила – подъемная сила
    На все тела в воздухе, как и в жидкости, действует выталкивающая или архимедова сила. Для того чтобы летательный аппарат поднялся в воздухе, необходимо, чтобы архимедова сила, действующая на шар, была больше силы тяжести. На этом основано воздухоплавание.
    Подъёмная сила воздушного шара равна разности между архимедовой силой и действующей на шар силой тяжести: F=F А −P тяж (Рис. 4).
    Чем меньше плотность газа, заполняющего воздушный шар данного объёма, тем меньше действующая на него сила тяжести и, поэтому, тем больше подъёмная сила. Чтобы аэростат поднимался вверх, его нужно наполнить газом, плотность которого меньше, чем у воздуха. Это может быть водород, гелий, нагретый воздух. Водород обладает одним большим недостатком — он горит и вместе с воздухом образует взрывчатую смесь.
    Негорючим и в то же время лёгким газом является гелий. Поэтому многие аэростаты в наше время наполняют гелием.
    Тёплый воздух удобен тем, что его температуру (а, значит, и его плотность, и подъёмную силу) можно регулировать с помощью газовой горелки, расположенной под отверстием, находящимся в нижней части шара. При увеличении пламени горелки, шар поднимается выше, при уменьшении пламени горелки шар опускается вниз. Можно подобрать такую температуру, при которой сила тяжести, действующая на шар вместе с кабиной, оказывается равной выталкивающей силе. Тогда шар повисает в воздухе, и с него легко проводить наблюдения.
    Плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты. Поэтому, по мере поднятия аэростата вверх, действующая на него архимедова сила становится меньше. После того как архимедова сила достигает значения, равного силе тяжести, подъём аэростата прекращается. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывают специально взятый для этого балласт (высыпают песок из мешков). При этом сила тяжести уменьшается, и выталкивающая сила вновь оказывается преобладающей. Для того чтобы опуститься на землю, выталкивающую силу, наоборот, следует уменьшить. Это достигается путём уменьшения объёма шара. В верхней части шара открывают клапан, часть газа из шара выходит, и он начинает опускаться вниз.
    4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
    4.1 Эксперимент с поплавком и водой.
    Проверим действие Архимедовой силы в жидкости на примере поплавка с грузилом. Возьмем любую емкость (для наглядности лучше стеклянную), поплавок с грузилом будет нашим воображаемым воздушным шаром (рис. 5). Опустим в емкость наш воображаемый воздушный шар (поплавок с грузилом) (рис.6), т.к. поплавок с грузилом плотнее и соответственно тяжелее воздуха, он опускается на дно емкости. Наполним емкость более плотным и соответственно более тяжелым веществом (например водой) (рис. 7). Мы видим как наш воображаемый воздушный шар (поплавок с грузилом) начинает подниматься, на него действует Архимедова – подъемная сила. После наполнения емкости поплавок с грузилом поднялся до уровня воды, именно на этом уровне сила тяжести нашего шарика сравнялась с Архимедовой силой (рис. 8). Дальнейший подъем прекратился.
    Вывод по данному эксперименту: для того, чтобы шар взлетел, плотность воздуха вокруг должна быть больше плотности воздуха внутри шара.
    4.2 Эксперимент с горячим воздухом.
    Для эксперимента взяли оболочку от китайского светящегося шара. Он большой, красивый и очень подошел для эксперимента с горячим воздухом. Эксперимент проводили в два этапа, дома при комнатной температуре (22 градуса) и на улице, при температуре минус 11 градусов.
    С помощью строительного фена наполнили наш шар. Во время эксперимента необходимо соблюдать технику пожарной безопасности и проводить только в присутствии взрослых, так как температура горячего воздуха от фена достигает 650 градусов (рис. 9). После того как отпустили шар (рис. 10), он поднялся на высоту около 2,5-3 метров (рис. 11, 12) Потолок был гораздо выше и не ограничивал подъем шара. Было сделано несколько попыток, результаты примерно совпадали.
    Затем провели эксперимент на улице. С помощью строительного фена наполнили наш шар горячим воздухом (рис.13) и отпустили. Подъем шара оказался значительно выше, примерно до уровня второго этажа дома, это видно по фотографии (рис. 14, 15, 16)
    Вывод по данному эксперименту: дома при комнатной температуре шар взлетает ниже, чем на улице, где холодный воздух. Сила Архимеда тем сильнее, чем холоднее воздух вокруг шара и горячее воздух внутри него.
    4.3 Эксперимент с шаром надутым гелием.
    Для эксперимента мы с Папой собрали конструкцию шара в миниатюре (рис. 17). В качестве балласта мы использовали 4 свинцовых грузика со скрепками, которые крепятся на корзинке с куколкой (рис. 18). Из теории мы знаем, что на шар действует Архимедова сила, она пытается поднять шар вверх, а сила тяжести опускает шар на землю. Сейчас на фото показаны условия, когда сила Архимеда не может победить силу тяжести.
    Изменим условия! Снимем 2 грузика и мы видим как шар оторвался от пола. Сила Архимеда победила силу тяжести (рис. 19). Шар поднялся примерно на 1 метр от пола, возникли условия, когда сила Архимеда не может победить силу тяжести, но и сила тяжести не может победить силу Архимеда, у них ничья. Если мы снимем еще один грузик, мы снова изменим условия, сила тяжести уменьшилась, шар поднялся выше до потолка. Если мы снова повесим грузик, сила тяжести увеличится, шар опустится ниже (рис. 20).
    Вывод по данному эксперименту: Добавляя или уменьшая грузики можно управлять силой тяжести. Для возникновения полета, сила Архимеда должна быть сильнее силы тяжести.
    5. Заключение
    Изучив теоретический материал и проведя эксперименты мы достигли поставленной цели и выяснили условие, при котором возможен полет воздушного шара. Полет воздушного шара возможен при условии, когда сила Архимеда больше силы тяжести и зависит от следующих параметров:
    – объем шара;
    – величина груза;
    – плотность воздуха внутри шара;
    – плотность воздуха вокруг шара;
    – температура воздуха внутри шара;
    – температура воздуха вокруг шара.
    С помощью балласта мы можем управлять силой тяжести. Повышая или понижая температуру воздуха внутри шара, можно управлять Архимедовой силой.
    Список используемой литературы
    Кириллова, И. Г.Книга для чтения по физике. -М,: Просвещение. 1986 г.
    Оксфорд. Энциклопедия школьника. – М. : Астрель. 2002.
    Перышкин, А. В. Физика 7. –М,: Дрофа. 2006 г.
    Перельман. Я.И. Занимательная физика. Книга 1.-М,: Наука. 1986 г.
    Перельман. Я.И. Знаете ли вы физику.// Библиотека «Квант» выпуск 82. –М,: Наука. 1992 г.
    Современная иллюстрированная энциклопедия. Техника.
    Материалы с Интернета.
    Приложения:
    Рис. 1 Первая демонстрация модели воздушного шара «Пассарола» в 1709 году.
    Рис. 2 Демонстрация воздушного шара братьев Монгольфье 5 июня 1783 года.
    Рис. 3 Наполнение первого водородного баллона профессора Шарля.
    Рис. 4 На все тела в воздухе, как и в жидкости, действует выталкивающая или архимедова сила.
    Рис. 5
    Рис. 6
    Рис. 7
    Рис. 8
    Рис. 9
    Рис. 10
    Рис. 11
    Рис. 12
    Рис. 13
    Рис. 14
    Рис. 15
    Рис. 16
    Рис. 17
    Рис. 18
    Рис. 19
    Рис. 20

  5. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *