Исследовательская работа "Воздушный шар :история, динамика, реальность"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Бекасовская средняя общеобразовательная школа

Исследовательская работа

на тему:

«Воздушный шар: история, динамика, реальность».

Выполнил ученик 7 класса Погода Данил.

Руководитель: Старкова Людмила Александровна

2016г.

Содержание

1.Введение……………………………………………………………………..3

1.1. Актуальность выбранной темы ……………………………………...3

1.2. Цели и задачи исследования………………………………………….3

1.3. Гипотеза………………………………………………………………...4

1.4.Методы исследования …………………………………………………4

2. Основная часть ……………………………………………………………..5

2.1.Предистория полетов по воздуху…………………………………...5

2.2. Первые полеты на воздушном шаре………...………………………6

2.3.Полеты в России………………………………………………………..7

2.4. Это интересно -военное и научное прошлое ………………………..10

2.5. Конструкции современного воздушного шара……………………..13

2.6. Конструирование модели и расчет подъемной силы…………………15

3. Воздушный шар- первая ступень к авиации………………………………18

4. Заключение………………………………………………………………......20

5. Библиография………………………………………………………………..21

6. Приложения………………………………………………………………..22-29

Введение

Актуальность исследования: «Познание начинается с удивления»- древнегреческий философ Аристотель.

• Изучая физику в 7 классе, мы познакомились с принципами полета воздушного шара и с самим воздушным шаром как простейшим средством передвижения по воздуху. Но за столь короткое время невозможно было исследовать этот вопрос глубоко. Поэтому в своей работе я решил более детально познакомиться с историей изобретения воздушного шара, принципами полета, современными применениями воздушного шара.

• Материал моей работы можно использовать как дополнительный на уроках физики в 7 классе при изучении соответствующей темы

• Материал моей работы можно использовать в цикле бесед для младших школьников в целях развития интереса к физике и расширения кругозора

• В процессе выполнения работы была выполнена модель воздушного шара, просчитана его подъемная сила и проведены опыты по проверке расчетов.

• Я на опыте убедился в выполнении физических законов , научился выполнять технические расчеты.

Цели исследования:

1) проследить историю возникновения и совершенствования воздушных шаров

2)Создание модели воздушного шара, расчет подъемной силы и проверка опытом.

Задачи:

1. Познакомиться с историей происхождения воздушного шара.

2. Воздухоплавание в России.

3. Конструкции современного воздушного шара

4. Конструирование модели и расчет подъемной силы.

5. Проведение эксперимента

6. Воздушный шар - первая ступенька авиации.

Объект исследования: Воздушный шар.

Гипотеза: Полет воздушного шара осуществляется за счет выталкивающей силы, действующей на него со стороны атмосферы.

Методы исследования:

Экспериментально-теоретического уровня:

• Исторический

• Моделирование

• Эксперимент

• Логический

• Анализ

Методы эмпирического уровня:

• Фотографирование

• Счет

• измерение

История полетов по воздуху

I. Познание начинается с удивления - полеты птиц завораживали людей с глубокой древности. Человек мечтал оторваться от Земли и воспарить в небеса. Свои помыслы он отражал в рисунках и легендах.

Десятилетиями ученые и дилетанты пытаются объяснить загадку этих геометрических узоров, протянувшихся на километры и занимающих площадь около 500 квадратных километров. В общих чертах история их возникновения понятна. На протяжении нескольких столетий жители Южного Перу. (слайд2)

Первым примером такого рода объектов стал так называемый колумбийский золотой самолетик. Он датируется 500 г. до н. э. и относится к культуре толима, представители которой населяли возвышенности Колумбии в 200-1000 гг. н. э. Обнаруженные рисунки археологи традиционно считают изображениями животных и насекомых, однако некоторые их элементы могут быть связаны с технологией создания летательных аппаратов. К ним в частности относятся: дельтовидное крыло и высокая вертикальная плоскость хвостового оперения.( слайд3)

В Перу во время археологической экспедиции ученые нашли рисунок на

стене одной из гробниц. На нем был изображен аппарат в виде гигантской

четырехгранной пирамиды, которая парила в воздухе, а  внизу к ней была

привязана корзина, в которой находились люди. Рисунок тщательно измерили и рассчитали примерные размеры изображенного на нем летательного аппарата. После этого построили каркас пирамиды и гондолу,

применяя материалы, которые обычно использовали перуанские индейцы для

строительства. После того как аппарат обтянули материалом, получилось огромное сооружение, имеющее почти 10 м в высоту и до 30 м у основания.

Под пирамидой развели костер,  и через некоторое время пирамида поднялась в небо и потянула за собой корзину! (Слайд4)

Широко известен миф о Дедале и Икаре: Когда-то, в глубокой древности, в Афинах жил талантливый художник, резчик и строитель Дедал - отпрыск царского рода….Властелин поселил отца и сына на острове, где они продолжали работать, но сильно тосковали о родине. Дедал смастерил из воска и перьев крылья себе и сыну, и они отправились в полет. Испытав восторг от полета Икар забыл обо всем и взмыл в небо, солнце опалило крылья , воск растаял и юноша погиб.«Оглянулся Дедал - и не увидел в синеве неба летящего сына. Он глянул на море - лишь белые перья плыли на волнах.В отчаянии опустился Дедал на первый встретившийся ему остров, сломал свои крылья и проклял своё искусство, погубившее его сына. Но люди запомнили этот первый полёт, и с тех пор в их душах жила мечта о покорении воздуха, о просторных небесных дорогах.»( слайд 5)

2.1 Первые полеты на воздушном шаре. Предположительно первый успешный полет  на  воздушном  шаре   совершил   священник иезуит, Бартоломео Лоренцо де Гусмао. Произошло это  торжественное событие  в 1709 г. в присутствии королевских особ и знати.

Воздушный шар  представлял собой бумажную оболочку, заполненную нагретым воздухом. Нагретый воздух  поступал из  глиняного горшка, установленного на подвешенном снизу шара поддоне.  В горшке что-то сгорало.  Шар быстро набрал высоту.(слайд6)Во Франции в 1783 гoду сыновьям владельца бумажной фабрики братьям Этьену и Жозефу Монгольфье удалось изготовить воздушный шар, который мог поднять человека. .( слайд3)Состоялась демонстрация полета воздушного шара диаметром 12 метров. Он представлял собой огромный мешок, сшитый из холста и обклеенный бумагой, который был подвешен на площади города Аннона выше трехэтажных домов, и никто не верил, что это может подняться в воздух В топке под оболочкой сжигали шерсть, бумагу, дерево, мокрую солому. "... одновременное сжигание шерсти и соломы соединяет животное начало с растительным и образует дым, обладающий электрическими свойствами", - это описание движущей силы воздушного шара с точки зрения братьев Монгольфье. .( слайд7)Мокрая солома использовалась не случайно, но объяснение этому нашли позднее. Если оболочку наполнять нагретым сырым воздухом, то подъемная сила аэростата будет больше, чем при заполнении его сухим воздухом той же температуры. Оболочка стала наполняться теплым воздухом и вскоре приобрела форму шара. Грузоподъемность шара была около 205 кг.(слайд 8)Этьен и Жозеф безумно боялись высоты и не решались отправиться в воздушный полет сами. Кроме того, бумажная оболочка воздушного шара была непрочной и часто сгорала в воздухе при подъеме. Поэтому первыми живыми существами, совершившими полет на воздушном шаре, были овца, утка и петух. При этом событии присутствовали король Людовик XVI и Мария-Антуанетта. За 8 мин. шар пролетел на высоте 520 м около 3 км . Пострадал при полете только петух, т.к. на него наступил баран. (слайд 9)Через некоторое время состоялся новый полет на воздушном шаре братьев Монгольфье. (слайд 10) (слайд 11)

В 1783 году Людовик XVI вызывает Этьена и Жозефа из Аннона в Париж, жалует им дворянский титул и герб с девизом "Так поднимаются к звездам". За выдающиеся достижения в области воздухоплавания Людовик XVI наградил Этьена и Жозефа Монгольфье орденом Святого Михаила. Воздушные шары братьев Монгольфье получили название "монгольфьеры" и применяются до сих пор. Это современные тепловые аэростаты, поднимающиеся за счет нагретого воздуха. Оболочка выполняется из легкой термостойкой синтетической, очень прочной ткани (слайд 12)

2.3. Полеты в России: За 50 лет до полета братьев Монгольфье 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. За это его хотели сжечь!

1730-40 годы попов сын Симеон, изобретатель парашюта, заморен голодом по показанию Бирона, желавшего воспользоваться его изобретением.

В 1783 член Петербургской АН Л. Эйлер вывел формулы для расчёта подъёмной силы аэростатов.

В ноябре 1783 года в день именин императрицы Екатерины Великой, при дворе в Петербурге был запущен маленький воздушный шар диаметром всего 1,5 фута. 

Впервые в России полет воздушного шара без пассажиров продолжительностью 6 часов осуществил француз Минель 30 марта 1784 года, чем вызвал огромный интерес среди русского населения. Русский посланник Иван Барятинский доложил о полетах на воздушных шарах в Европе Екатерине Второй. Та, убоявшись опасности возникновения пожаров по причине работающих жаровен и горячего воздуха, издала указ, в котором запретила с марта по декабрь кому-либо использовать их. А зимой летать никто не решался!

Александр I снял запрет, введенный еще Екатериной II на воздухоплавание в России, и француз Гарнерен в 1803 году получил привилегию подниматься на воздушном шаре перед публикой в Москве и Петербурге. Воздушный шар был заполнен водородом и был пожароопасен. С Гарнереном на воздушном шаре в разное время летали наши соотечественники: 60-летний генерал С.Л. Львов и первая русская воздухоплавательница Тушенинова.

Отправиться в небо предлагалось отнюдь не бесплатно, билет на воздушный шар стоил 2000 рублей серебром. Если учесть, что в те времена можно было купить лошадь на ярмарке за пятьдесят рублей, то можно себе представить, кто были его пассажиры.Однако князья да купцы боялись садится в летающую лодку (так называли корзину воздушного шара) и Гарнерен решил уговорить на полет этакую личность, после полета которой отказываться богатым москвичам было бы просто стыдно. И он уговорил полететь с ним самую красивую женщину Москвы в ту пору - княжну Трубецкую. Как красавицу, ее знали под псевдонимом Прасковья Кологривова. Как уговорил, – остается тайной, она-то особой смелостью не отличалась. Наверное ее привлек персональный пиар.

Считается, что именно о Прасковье Юрьевне Кологривовой, в первом браке Гагариной, урожденной Трубецкой, на всякий случай переименованной в Татьяну Юрьевну, упоминает грибоедовский Молчалин в «Горе от ума»:

Татьяна Юрьевна!!! Известная, — притом 
Чиновные и должностные — 
Все ей друзья и все родные; 
К Татьяне Юрьевне хоть раз бы съездить вам… 
Как обходительна! добра! мила! проста! 
Балы дает нельзя богаче, 
От рождества и до поста, 
И летом праздники на даче.

Андре Жак Гарнерен и княжна Трубецкая поднялись на шаре 2 октября 1803 года в 17.25 возле сегодняшнего Курского вокзала, а благополучно опустились в районе усадьбы Остафьево, в которой в то время проживал князь Петр Вяземский. Тридцать километров пролетели за час, а публика заранее их ждала на месте приземления, где встречала с восторгом.. После этого в России появились свои воздухоплаватели и воздухоплавательницы.

1804 год - в Петербурге состоялся полет на воздушном шаре француза Робертсона и Я.Д. Захарова с целью исследования атмосферы.

Первым российским воздухоплавателем стал штабс-лекарь Кашинский, который в октябре 1805 года самостоятельно совершил полет на шаре-монгольфьере...

1828 год – в Москве поднялась в воздух на воздушном шаре собственной конструкции на высоту 650 метров мещанка Ильинская. Но происхождение сыграло с ней злую шутку: воздухоплавание все еще относили к дворянской привилегии, и потому героиней своего времени она не стала. История не сохранила ни ее имени-отчества, ни биографии

1870 год - создано Русское общество воздухоплавания.

В 1875 году Д.И. Менделеев на заседании Русского физико-химического общества предложил проект стратостата( шар для полетов в стратосфере) для высотных полетов с герметичной гондолой.

(Слайд13)

В конце 19 века полеты на воздушных шарах стали развлечением . Так в Петербурге по выходным в парке на Крестовском острове давались представления с полетами на воздушных шарах.

(Слайд14)

2.4 Это интересно - военное и научное прошлое

Шел 1812 год ... 

В мае 1812 г. А.Н. Волконская (владелица усадьбы "Воронцово") предоставила территорию усадьбы для строительства большого воздушного шара. Предполагалось, что он станет "последним словом" военного дела - с шара можно будет бомбардировать неприятельскую армию взрывчатыми снарядами.
Работами руководил механик Франц Липпих..По согласованию с А.Н. Волконской Леппиха пригласили в ее имение. Московский военный губернатор граф Ф.В. Ростопчин в июне 1812 г. поставил в известность императора о придуманном способе сохранить конфиденциальность работ.(Слайд15)

Начало Отечественной войны с Наполеоном заставило форсировать строительство шара.22 августа Ростопчин, чтобы воодушевить москвичей, опубликовал в газете "Московские ведомости" сообщение о целях работ Липпиха и о предполагаемом пуске через несколько дней пробного маленького шара. После этого зеваки стали стекаться в Воронцово, чтобы посмотреть на новое чудо-оружие. Этот эпизод впоследствии нашел отражение в литературе: один из главных героев романа Л.Н. Толстого "Война и мир" Пьер Безухов, чтобы развлечься, поехал смотреть на воздушный шар. Говорили, что мастерскую Липпиха в Воронцове тайно посетил сам АлександрI во время пребывания в Москве.
Пуск пробного шара так и не состоялся. 

Известный русский ученый-химик Д.И. Менделеев не был новичком в полетах на воздушных шарах, хотя никогда не поднимался на них в одиночку. Менделеев был командирован Морским министерством за границу для изучения воздухоплавания. На Всемирной выставке в Париже он поднимался на привязном аэростате А. Жиффара и встречался со многими французскими учеными. Сохранилась фотография большого аэростата Жиффара, на котором Д.И.Менделеев поднимался в воздух в 1878 году в Париже.(Слайл16)

Специалисты были обеспокоены тем, что подъемная сила аэростата оказывается малой и что двоим лететь нельзя. Менделеев, простившись с родными, вошел в корзину. Подъемная сила аэростата оказалась недостаточной для подъема двух человек. Тогда Менделеев сказал Кованько, что летит один.

Веревки были отпущены, аэростат начал подниматься и на высоте 600 метров вышел из облаков. К этому моменту солнце находилось в полной фазе затмения.(Слайд17)

Прежде всего нужно сказать, что темноты совсем не было. Были сумерки.     Весь вид был свинцово-тяжелый, гнетущий. Увидев солнце с "короною", я, прежде всего, был поражен им и обратился к нему ... ». 
Полет продолжался в течение трех  часов. За это время Менделеев сделал  измерения давления и температуры и подготовился к спуску, распутав запутавшуюся веревку от выпускного клапана и подняв в корзину якорный канат. Спустившись на землю в Калязинском уезде Тверской губернии,  он  вернулся в Клин через Москву.(Слайд18)

11 июля 1897 года шведский инженер Соломон Август Андре вместе со своими товарищами К. Френкелем и Н. Стриндбергом стартовал на воздушном шаре "Орел" к Северному полюсу. (Слайд19)Воздушный шар был оснащен особыми парусами, с помощью которых предполагалось изменять направление полета вопреки движению ветра. Подготавливая воздушный шар к старту, механики очень сильно перетянули винты, соединяющие гондолу и канаты.На следующий день, 12 июля полет уже проходил не так, как предполагалось. Из-за оборванных канатов «Орел» раз за разом ныряет вниз, и гондола в это время бьется об острые торосы. Путешественники пытаются заставить шар подняться, выбрасывая даже необходимый груз. Но все напрасно. И дальше условия полета мало меняются – туман, удары гондолы о ледяную поверхность.(Слайд20) Три дня такого "ада" привели к тому, что Андре принимает решение прекратить полет. Но спустившись, путешественники оказываются в ледяном безмолвии в районе северной оконечности Шпицбергена. До ближайшей земли – 300 км ... (Слайд21)Только в 1930 году норвежская экспедиция обнаруживает на острове Белом лодку и два скелета, во внутреннем кармане куртки одного из них лежал дневник Андре. Неподалеку нашли и могилу третьего участника экспедиции. Оказалось, что за три дня они преодолели на шаре около 500 км, а до полюса было еще 780.

И это небольшая часть того, что можно рассказать об истории воздушного шара- познавательного, необычного, смешного и трагичного. Но перейдем к современности.

2.5 Конструкции современного воздушного шара .(Слайд23)

Купол теплового воздушного шара шьется из прочных нейлоновых тканей – полиэстера или полиамида, внутренняя сторона которых покрывается полиуретаном (силиконом). Покрыв ткань полиуретаном, она не пропускает воздух. Куски ткани - сегменты – сшиваются в колонки, которые потом сшиваются между собой. Отверстие надувания купола обшивают лентой из защитного материала Nomex, который является устойчивым к жару и защищает купол от обжигания во время надувания. Далее на куполе зашиваются вертикальные и горизонтальные ленты нагрузки. Количество лент разное, в зависимости от количества колонок и формы купола. Чем больше у шара колонок, тем больше надо лент для сшивания, тем менее прочными они могут быть. На верхушке ленты крепятся к кольцу верхушки, а внизу лента обвода крепится к канатам подвески купола. Соединения прячутся в мешочках из материала Nomex. Таким образом, получается однородный каркас купола. Купола квалифицируются по объему и грузоподъемности, т. е. максимальному весу, который купол поднимает.

Тип	Объем
A	2970-15000м3(AX-8- AX-13)
N	890-5950 м3(AX-4 - AX-10)
O	890-4530 м3 (AX-4-AX-10)
V	590 - 2550 м3 (AX3 -AX-8)
Z	1840 - 2970 м3(AX-7 - AX-8)

Горелки, говоря образно, являются силовой станцией горячего воздуха воздушного шара. С механической точки зрения это самая сложная часть шара. Горелками накаляется воздух при надувании шара и поддерживается температура при полете. Горелки «питаются» жидким пропаном, который до сгорания в спиралях горелки превращается в газ. Поэтому почти половину горелки составляет спираль. В горелку сжиженный газ попадает из газового цилиндра. В спирали жидкий пропан накаляется, и прогревшись он превращается в газ. Накаленная горелка работает более производительно, чем холодная. Современные горелки изготавливаются с защитными коробками, которые защищают руку пилота от ожогов и удерживают тепло, излучаемое вниз от накаленной горелки. Горелка изготавливается из очень крепкой нержавеющей стали, поскольку температура сгорания пропана - около +500 C. Поэтому горелки должны выдержать температуру больших разниц. Современные горелки воздушных шаров являются мощными – их мощность достигает 4500-6000 мегаватт.

Корзина обычно изготавливается из лозы, дно корзины – из устойчивой к влаге морской фанеры. Для структурного каркаса корзины используются 6 мм тросы из нержавеющей стали. Ими корзина крепиться к куполу. В гнезда рамы корзины и рамы горелки вставляются стояки из полиуретана. Они укрепляют и делают стабильной систему нагревания. Эти стояки и тросы покрываются кожаными оболочками, которые защищают стояки и тросы от механических повреждений. Газовые цилиндры, как правило, закрепляются кожаными ремнями в углах корзины. Устройства, футляр для карты, огнетушитель и другие принадлежности также крепятся в корзине в предназначенных для них местах.Стоимость современного воздушного шара для полетов от 1миллиона рублей.

2.6 Конструирование модели и расчет подъемной силы.

Как можно самому дома сделать маленький монгольфьер, который будет летать в комнате?

• понадобится для построения Пакеты. Я сделал модель из тонких пакетов для мусора (на 30л., 50х60см). Преимущества: малый вес, большая площадь, выкройка помещается целиком. Недостатки - тонкий и нежный материал, легко растягивается и рвется.

• Скотч. Понадобится 2 вида: узкий (ширина 1 см) - для растягивания пакетов и склеивания полотнищ - и широкий (5 см.) - для оклейки низа монгольфьера

• Металлическая линейка

• Ножницы

• Бумага для выкройки

• Ручка или фломастер1. Выкройка Проще всего делать выкройку на рулоне миллиметровки. Длина выкройки - 103 см. Если рулона нет, можно склеить нужный размер из листов миллиметровки. А если и листов нет - из листов в клеточку. Сторона клеточки 0,5 см., две клеточки - 1 см.(Слайд24 )По середине готового листа проводим осевую линию и начинаем откладывать по обе стороны от нее точки из Таблицы по этой ссылке.Точки соединяем линией и вырезаем готовую выкройку. (Слайд 25 )

2. Подготовка пакетов .(Слайд26 ) .(Слайд27 )

Аккуратно отрежь сварной шов внизу пакета и ручки сверху, а потом ещё аккуратнее разрежь образовавшийся рукав сбоку - и у тебя получится полиэтиленовый лоскут, из которого мы будем выкраивать куски оболочки (их называют клиньями). Нам понадобится шесть 30-литровых мусорных пакетов. Если длина пакетов недостаточна, можно склеивать куски скотчем.

 Из мусорных пакетов у меня получилось выкроить целые полотнища. Если пакеты окажутся короче, не беда: склеим полотнище из двух или трех клиньев.Для клиньев одного и того же полотнища лучше брать лоскуты разных цветов - так шар будет выглядеть наряднее. При вырезании клина из лоскута лучше брать небольшой припуск (1-2 мм), чтобы склеивать их не встык, а внахлёст - иначе при склейке могут появляться небольшие участки скотча, не прикрытые полиэтиленом, и эти участки будут липнуть ко всему на свете.Пакеты растягиваем на ровной поверхность, закрепляя середины коротких сторон и углы кусочками скотча. (Слайд 28 )

3. Крой На наклеенные пакеты по центру накладываем выкройку и обводим ручкой или фломастером. .(Слайд29 ) Вырезаем сначала по боковым сторонам, потом отрезаем верхний и нижний участки. Не выбрасывайте отрезанное, нам еще нужно будет выкроить верхушку! .(Слайд30 ) 4. Выклейка оболочки При склеивании полотнищ надо:

1. Положить их рисунком вверх,

2. Затем маленьким кусочком скотча прихватить друг к другу углы их концов (наложенные с тем небольшим нахлёстом, о котором говорилось выше),

3. Потом таким же кусочком скотча закрепить край нижнего полотнища на расстоянии 8-10 см от угла.

4. Аккуратно наложить на него край верхнего полотнища и зафиксировать его ещё одним таким же кусочком скотча,

5. Наложить полоску скотча на закреплённый нахлёст.

После этого можно повторять шаги 3-5, продвигаясь каждый раз на 8-10 см от уже склеенной части шва, пока будет хватать линейки-основы. Если её уже не хватает для удобной работы, надо аккуратно отделить от линейки-основы те кусочки скотча, которым к ней крепились края нижнего полотнища, и отрезать их (либо, подвернув, подклеить их к полотнищу).

Так собираются все шесть полотнищ оболочки

5. Верх и низ Отверстие на её вершине закрывается шестиугольным кусочком плёнки со стороной (и радиусом) 6 см. Помните, у нас оставались кусочки от выкройки оболочки? Самое время использовать их. (Слайд 27 )

Что делать с нижним отверстием? Усиливать. Так как нагревать воздух будем феном, то понадобится более тугоплавкий и прочный материал - широкий скотч. Проклеим им нижние части полотнищ с двух сторон. При желании, можно прикрепить скотчем скрепки, на которые можно вешать веревочки-стропы и груз - человечка.

6. Запуск

Конечно, запуск - самая интересная часть в изготовлении модели. Наш комнатный монгольфьер взлетел под потолок школьного спортзала. Максимальное время нахождения в воздухе - 10 секунд с грузом - пластмассовым солдатиком. Нагревали воздух обычным феном. Внимание! Не используйте самый горячий режим нагрева! Оболочка может расплавиться. Но даже если это произошло, заклеиваем дырочки кусочками скотча с обоих сторон и все снова летает.

Расчет подъёмной силы:

Если мы из всей величины подъемной силы воздушного шара вычтем массу оболочки, то получим полезную подъемную силу воздушного шара, т. е. массу груза, который воздушный шар своими руками может поднять, не считая его собственной массы.

Как же рассчитать подъемную силу воздушного шара? Я применяю новый способ, с которым я познакомился, работая над проектом:

Масса 1 м3 теплого воздуха (60° С) равна 1062 г, при температуре 20⁰ С — 1206 г. Значит, подъемная сила воздушного шара Р, 1 м3 теплого воздуха при температуре окружающей среды 20° С: P=1206-1062=144г

Объем воздушного шара определяется по формуле:, где R — радиус шара. Его мы найдем , измерив длину окружности большого сечения-2,16 м.

-длина окружности, отсюда,

V=(4*3,14*(0,344м)³):3=0.17м³

Зная объем воздушного шара, определим подъемную силу воздушного шара, учитывая, что масса самой оболочки составляет m=10 г.:

P1=V*P-m

P1=144*0, 17-10=14,48 (г)

Результат я проверил на опыте.(Слайд 27 )

Вывод: В ходе работы я сделал действующую модель воздушного шара, испытал ее в полете, рассчитал подъёмную силу, используя новый способ, и проверил результат опытом.

Воздушный шар - первая ступенька авиации

Воздушные шары после многих десятилетий практически полного забвения постепенно возвращаются в нашу жизнь. И речь идет не только о развлекательных и спортивных летательных аппаратах, но также об их промышленном и научном использовании. В этом обзоре я собрал нескольконаиболее наглядных примеров того, как современном мире используются воздушные шары, а также в каких направлениях они могут быть полезны в будущем.

а)Bloostar – орбитальные спутники на воздушных шарах

проект с названием Bloosta r от испанской компании Zero2Infinity. Он подразумевает запуск на орбиту искусственных спутников Земли при помощи воздушных шаров. Воздушные шары будут поднимать их на высоту 20 километров, после чего аппараты отделятся и дальше полетят самостоятельно, используя традиционную ступенчатую ракетную систему. Эта технология позволит значительно сэкономить ресурсы при выводе спутников на орбиту, ведь больше всего топлива расходуется ракетами при старте, в момент отрыва от земной поверхности. Технология Bloostar позволит запускать на высоту до 600 километров объекты весом до 75 килограммов.(Приложение)
б)Bloon – туристические полеты на воздушных шарах на сверхбольшую высоту(Zero2Infinity) проект планирует создать воздушные шары с прикрепленными герметичными капсулами, рассчитанными на четырех человек. Пассажиры смогут почувствовать себя настоящими астронавтами
Поднявшись на максимальную высоту, аэростаты от Zero2Infinity смогут находиться на ней на Полет будет проходить на максимальной высоте на протяжении трех часов, а затем еще плавно спускаться на поверхность Земли в течение пяти-шести часов. При этом сам подъем будет происходить в режиме воздушного шара, а спуск – в режиме параплана.
пару десятков тысяч американских долларов. Для сравнения, цены на полеты

в)COSI Balloon – новое поколение научных аэростатов от NASA

В конце 2014 года группа ученых и инженеров из NASA со станции Мак-Мердо в Антарктиде запустила первый экземпляр нового поколения воздушных шаров, научный аэростат с максимальным объемом 538 000 м³.
Такого рода воздушные шары станут основой для научных изысканий в ближайшие десятилетия. Ведь они могут поднимать груз весом 2300 килограммов на высоту до 33 километров. Данный аэростат может беспрерывно находиться в небе в течение примерно ста дней, притом, что современный рекорд максимальной длительности полета составляет 55 суток. Первый научный воздушный шар нового поколения поднял на высоту гамма-лучевой телескоп COSI, который способен обнаружить в небе участки, излучающие гамма-лучи, изучение которых позволит разгадать огромное количество космических тайн.
г)Pont de Singe или «Обезьяний мост»– подвесной мост на трех воздушных шарах, декоративное украшение парка. Никакой практической функции он не выполняет. Небольшой мост, раскинувшийся над озерцом в одном из парков при поместье в северо-западной Англии.
держится над водой лишь за счет трех больших воздушных шаров, прикрепленных к конструкции. При этом чтобы мост не улетел, он фиксируется к земле при помощи нескольких привязанных мешков с песком
английской усадьбы. Эта конструкция, по замыслу автора, стремится оживить поэтичность и мечтания в суматохе современной жизни.
Заключение.

Воздушный шар-на первый взгляд простейшее изобретение человеческой мысли, но, как говорят, все гениальное- просто. Сколько познавательного и интересного кроется в этом изобретении. Шар - это, можно сказать , первая ступенька к авиации. В своем проекте я не только рассмотрел историю изобретения, но и практически осуществил свой собственный полет, в котором проверил свои теоретические предположения. Я научился многим, пусть простым, но для меня новым практическим действиям, поэтому я считаю, что моя работа имеет практическое значение. Я научился ставить цель, обдумывать пути ее достижения и работать над ними.

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

Библиография:

1. Электронная энциклопедия «Кирилла и Мефодия». 2007г

2.Интернет ресурсы.

http://www.physissledovanie.narod.ru/gost.htm

http://aviamodeling.ru/vozdushnie-shari-i-aerostati/zapusk-vozdushnogo-shara-svoimi-rukami.html

http://rifmovnik.ru/lib/2/book20_2.htm

http://aerostat4all.narod.ru/pattern.html

http://class-fizika.narod.ru/mm9.htm

ПРИЛОЖЕНИЯ

таблица 1. ВЫКРОЙКА 1/6 ЧАСТИ ОБОЛОЧКИ. ВЕРХ.

x	y	-y
0	2,8	-2,8
1	3,3	-3,3
2	3,9	-3,9
3	4,5	-4,5
4	5,0	-5,0
5	5,6	-5,6
6	6,1	-6,1
7	6,6	-6,6
8	7,1	-7,1
9	7,7	-7,7
10	8,2	-8,2
11	8,6	-8,6
12	9,1	-9,1
13	9,6	-9,6
14	10,1	-10,1
15	10,5	-10,5
16	11,0	-11,0
17	11,4	-11,4
18	11,8	-11,8
19	12,2	-12,2
20	12,6	-12,6
21	13,0	-13,0
22	13,3	-13,3
23	13,7	-13,7
24	14,0	-14,0
25	14,3	-14,3
26	14,6	-14,6
27	14,9	-14,9
28	15,2	-15,2
29	15,5	-15,5
30	15,8	-15,8
31	16,0	-16,0
32	16,2	-16,2
33	16,4	-16,4
34	16,6	-16,6
35	16,8	-16,8
36	17,0	-17,0
37	17,2	-17,2
38	17,3	-17,3
39	17,4	-17,4
40	17,6	-17,6
41	17,7	-17,7
42	17,7	-17,7
43	17,8	-17,8
44	17,9	-17,9
45	17,9	-17,9
46	18,0	-18,0
47	18,0	-18,0
48	18,0	-18,0

x	y	-y
48	18,0	-18,0
49	18,0	-18,0
50	18,0	-18,0
51	17,9	-17,9
52	17,9	-17,9
53	17,8	-17,8
54	17,7	-17,7
55	17,7	-17,7
56	17,6	-17,6
57	17,4	-17,4
58	17,3	-17,3
59	17,2	-17,2
60	17,0	-17,0
61	16,8	-16,8
62	16,6	-16,6
63	16,4	-16,4
64	16,2	-16,2
65	16,0	-16,0
66	15,8	-15,8
67	15,5	-15,5
68	15,2	-15,2
69	14,9	-14,9
70	14,6	-14,6
71	14,3	-14,3
72	14,0	-14,0
73	13,7	-13,7
74	13,3	-13,3
75	13,0	-13,0
76	12,6	-12,6
77	12,2	-12,2
78	11,8	-11,8
79	11,4	-11,4
80	11,1	-11,1
81	10,7	-10,7
82	10,3	-10,3
83	9,9	-9,9
84	9,6	-9,6
85	9,2	-9,2
86	8,8	-8,8
87	8,4	-8,4
88	8,0	-8,0
89	7,7	-7,7
90	7,3	-7,3
91	6,9	-6,9
92	6,5	-6,5
93	6,2	-6,2
94	5,8	-5,8
95	5,4	-5,4
96	5,0	-5,0
97	4,6	-4,6
98	4,3	-4,3
99	3,9	-3,9
100	3,5	-3,5
101	3,1	-3,1
102	2,8	-2,8
103	2,4	-2,4

Таблица 2. ВЫКРОЙКА 1/6 ЧАСТИ ОБОЛОЧКИ. НИЗ.

процесс изготовления шара

Bloostar – орбитальные спутники на воздушных шарах

Bloon – туристические полеты на воздушных шарах на сверхбольшую высоту

COSI Balloon – новое поколение научных аэростатов от NASA

Pont de Singe – подвесной мост на трех воздушных шарах

Рецензия

Данил свою исследовательскую работу посвятил проблеме полета на воздушном шаре. Мальчика на уроке заинтересовал этот вопрос, и он решил подойти к нему более детально. В процессе выполнения им были прочитаны и рассмотрены многие интернет - ресурсы и электронные издания. Предоставленная им в работе информация является достаточно интересной, оригинальной. Большое внимание он уделил российскому следу в воздухоплавании, что тоже приятно.

В практической части мальчик терпеливо работал над созданием шара, не всегда все сразу получалось, но цели добился- шар полетел.

Данил более детально познакомился с устройством и принципом действия современных шаров, а также их применение в настоящем времени, динамику их развития, показал, что тема воздухоплавания и сегодня актуальна.

Отмечу, что в своей работе мальчик рассмотрел еще один способ расчета подъёмной силы, который чаще всего применяется в реальных технических процессах.

Хочется надеяться, что выполнение этой работы разовьет его интерес к авиа полётам в дальнейшем.

Все цели , поставленные учеником, выполнены, работу можно считать успешной.

Руководитель- учитель физики Старкова Людмила Александровна.

7