Mille tõttu õhupall tõuseb. Miks õhupall lendab. Kupli põhinõuded on

Tšernõšova Jekaterina, õpilane 1. "A" klass MBOU keskkooli nr 18

Lae alla:

Eelvaade:

Esitluste eelvaate kasutamiseks looge Google'i konto (konto) ja logige sisse: https://accounts.google.com

Slaidide pealdised:

Projekt teemal: "Miks õhupall lendab?" Lõpetanud: MBOU 18. keskkooli "A" 1. klassi õpilane Tšernõšova Jekaterina Aleksandrovna teaduslik nõunik: Didenko Olga Nailevna

Asjakohasus: õhupalle võib leida igal puhkusel Eesmärk: teha kindlaks põhjus, miks õhupall tõuseb. Hüpotees: Ballooni sees oleva gaasi ja välisõhu erinevad omadused lükkavad õhupalli üles.

Ülesanneteks on välja selgitada, millise ainega on õhupall täidetud, kaaluda massi kaudu tiheduse mõistet uurida erinevate meetoditega majas saadaolevate ainete tihedust Meetodid ja meetodid: katsed ligipääsetavates tingimustes.

Õhupall oli täidetud heeliumiga. See tõuseb õhku, kuna heeliumi tihedus on väiksem kui õhu tihedus (kehade hõljumise tingimus).

Tihedus näitab, kui palju ainet mahuühikus sisaldub. Mida suurem on mass, seda suurem on aine tihedus. ρ (ro) - kg/m³

Vee mass – Mw Nafta mass – Mm Mw > Mm => ρw > ρm Vee tihedus – ρw Vee tihedus – ρm Mw =114 g Mm=108 g

ρ in > ρ m

Ujukkehade seisukorra alusel ρ d - puu tihedus, millest kuup on tehtud ρ in > ρ d

Järeldus: heeliumiga täidetud õhupall kipub tõusma, kuna selle tihedus on väiksem kui õhu tihedus. Tõestasin tiheduse määramisega, et õli tihedus on väiksem kui vee tihedus. Ta viis läbi ka katseid ja võrdles erinevate saadaolevate ainete tihedust.

Kuumaõhupalliga sõitmise entusiaste on üle kogu maailma ja nad saavad pakkuda kuumaõhupallireisi kas raha eest või vabatahtlikuna, et aidata oma maapealset meeskonda. Kui olete juba maitsnud selliste lendude mõnusid ja soovite nüüd üksinda reisides ise nöörid tõmmata ja põleti süüdata, siis kõigepealt peate läbima koolituse ja sertifitseerimise. Kuumaõhupalli tööpõhimõtte teadmine annab teile eelise ja aitab teil otsustada, kas see hobi on teie jaoks õige.

Sammud

1. osa

Saame aru, miks pall lendab.Õhupallide tööpõhimõte on väga lihtne. Kui soojendate õhku või mõnda muud gaasi, muutub see vähem tihedaks. Nii nagu akvaariumis tõusev õhumull, tõuseb kuum õhk seda ümbritseva tihedama ja külmema õhu kohale. Õhupallis olevat õhku tasub soojendada soovitud temperatuurini ja ta saab ise nii kupli kui ka korvi koos kogu sisuga üles tõsta.

Uurime palli kujundust. Selle seade on nii lihtne, et saate selles juba hõlpsalt navigeerida, vajaliku terminoloogia õppimine aitab teil ja teie meeskonnal omavahel suhelda:

Me kanname kaitseriietust. Piloot peab kandma kaitseprille, kuna ta viibib leekide läheduses. Samuti peavad piloot ja meeskond kandma vastupidavaid kindaid, pikki varrukaid ja pikki pükse, mis on valmistatud nailonist, polüestrist või muudest kergestisüttivatest materjalidest.

• Kõik, kes on korvis, peaksid silmas pidama, et õhupall võib maanduda mudas või raskesti ligipääsetavas maastikus ning seetõttu peaksid riided ja jalanõud olema võimalikult mugavad.

1. Kõrgemale tõusmiseks peate vabastama rohkem propaani. Propaani tulekahju suurendamiseks peate avama vooliku külge kinnitatud plahvatusventiili. gaasiballoon, mis asub tavaliselt otse põleti all. Mida rohkem klappi avate, seda rohkem kuuma õhku õhupalli sisse tormab ja seda kiiremini see üles tõuseb. .

   • Ballast või õhupalli külgedele asetatud raske eseme mahakukkumine vähendab selle üldist tihedust ja põhjustab ka selle tõusu. Arusaadavatel põhjustel ei ole see tehnika soovitatav asustatud alade kohal lennates.

2. Stabiilsel kõrgusel püsimise õppimine. Nagu iga ümbritsevast soojem objekt, jahtub õhupall pika aja jooksul maha, pannes selle järk-järgult alla laskuma. Samal kõrgusel püsimiseks peate kasutama ühte järgmistest nippidest:

   Langetamiseks avage langevarju klapp. Pidage meeles, et langevarju klapp on ümbriku ülaosas asuv klapp. Tavalises olekus on see hermeetiliselt suletud ja selle avamiseks peate tõmbama punast tropi, mida nimetatakse purunemistropiks. See võimaldab kuumal õhul läbi ülaosa välja pääseda. Hoidke joont pingul, kuni pall langeb õige märgini. Seejärel vabastage see ja klapp sulgub uuesti.

   Meie kontrollime languse või tõusu suunda.Õhupalli liikumise suunda on võimatu otseselt mõjutada. Neid on mitu õhuvoolud mis kattuvad üksteisega. Tõstke või langetage pall, püüdes kinni erinevad ristsuunalised õhuvoolud, ja see muudab suunda. Piloodid on sageli sunnitud muutma oma liikumismarsruuti, kohanedes soovitud õhuvooluga.

   Kontrollige tuule tugevust. Teadmine, millal lend tühistada, on piloodi koolitusel väga oluline tegur. Tugeva tuulega lendamine on äärmiselt ohtlik ja keelatud. Algajad peavad järgima lihtne reegel: lennata kas esimestel tundidel pärast päikesetõusu või paar tundi enne päikeseloojangut, kui tuule suund on prognoositavam ja selle kiirus väike.

   Kontrollige elu toetavaid esemeid. Korvis peaks olema vähemalt: tulekustuti, esmaabikomplekt, topograafiline kaart, lennukaart, kõrgusmõõtur (kõrguse mõõtmise seade) ja sõidupäevik, kus piloot jäädvustab kõik lennu üksikasjad. Kontrollige propaanipaagi andurit. Peate olema kindel, et neil on lendamiseks piisavalt kütust – tavaliselt umbes 30 gallonit (114 liitrit) tunnis. Pikkade lendude jaoks on vaja ka raadiot ja võib-olla ka elektroonilisi navigatsiooniseadmeid.

   õhkutõusmiseks täitke õhupall. Peaaegu kõik õhupallid vajavad maapinnast tõusmiseks mitme inimese abi. Esiteks tuleb põleti kinnitada korvi raami külge ja asetada maas lebava ümbriku küljele. Tõstke ja sirutage ümbriku suu ning kümme minutit kasutage võimsa pumba abil õhku, mida seejärel põleti soojendab. Tavaliselt, kui õhupall valmistub lendama, hoiavad inimesed maas korvi või seotakse auto külge. Kui reisijad ja piloot istuvad korvis, laseb piloot põletist välja võimsa leegijoa ja pall tõuseb maast üles.

   Stardi ajal peate olema eriti ettevaatlik. Piloot peab olema väga keskendunud ja jälgima, kuidas ümbris pumbatakse, ning maapealne meeskond kontrollib kõiki jooni. Vaadake pidevalt igas suunas ringi, et märgata õigel ajal puid või muid objekte, millele pall võib stardi ajal komistada. Kohe, kui tunned tõusul esimest tuuleiili, suuna koheselt pilk takistusele, mis asub stardiraja ääres ja ära rebi end sealt eemale enne, kui õhupall takistuse ületab. See aitab kursilt kõrvalekallet kiiresti fikseerida ja sellele koheselt reageerida, kiirendades õhkutõusmist.

   Uurige kõiki lennupiirkonna ilmastikunähtusi.Õhupallipiloodi sertifikaadi saamiseks peavad nad läbima meteoroloogiatesti, et mõista, kuidas temperatuur, kõrgus ja õhuniiskus üksteist vastastikku mõjutavad ja mõjutavad ning mida nad võivad teile õhu oleku kohta öelda. erinevat tüüpi pilved. Loomulikult ei toimi selles juhendis kõige loetlemine, kuid võib tuua paar näidet:

   • Tuule suuna olulisi muutusi tõusmisel või laskumisel nimetatakse puhanguteks ja need nõuavad erilist tähelepanu, kuna need võivad kiirendada või aeglustada. Kui tugev tuuleiil kustutab teie põleti leegi, süütage see uuesti ja kukkumise vältimiseks soojendage pall nii kiiresti kui võimalik.
   • Kui õhupall reageerib teie tegevusele aeglaselt või märkate, et õhku raisatakse, selle asemel, et teid üles tormata, siis olete "inversioonis" – olekus, kus mida kõrgemale tõused, seda soojemaks muutub õhk sinu ümber. Inversiooni saate kompenseerida kuumutatud õhu koguse suurendamisega või vastupidi, selle vähendamisega, olenevalt liikumissuunast.

3. Kontrolli tuule suunda ja kiirust, õpi lugema ilmakaarti, kasuta neid andmeid õhuvoolude kiirusest ja suunast üldpildi saamiseks. Kohalike olude väljaselgitamiseks sülita või pihusta korvi servale raseerimiskreemi.

Archimedese jõud ehk üleslükkejõud ei toimi mitte ainult vedelikes (näiteks vees), vaid ka gaasides (näiteks õhus). Kuid kuna õhu tihedus (1,29 kg / m 3) on palju väiksem kui vee tihedus (1000 kg / m 3 ), on ujuvusjõud siin tühine.

Seetõttu ei hõlju paljud esemed õhus nii nagu vees. Kehale mõjuv gravitatsioonijõud on tugevam kui õhu üleslükkejõud.

Kuid nagu vees, mida suurema mahu konstantse massiga keha hõivab, st mida rohkem selle keskmine tihedus väheneb, seda suurem üleslükkejõud sellele mõjub.

Lisaks on gaase, mille tihedus on väiksem kui õhul. Need on vesinik ja heelium. Samuti paisub õhk ise kuumutamisel ja selle tihedus väheneb.

Kui täidate õhupalli õhust kergema gaasiga, tõstab õhu üleslükkejõud selle üles. Aga kuna õhu üleslükkejõud pole suur, palli materjalil on tuntav mass ning pallide külge on kinnitatud inimeste ja muude koormatega korvid, peavad pallid ise olema tohutud. Need peavad sisaldama piisavalt kergemat gaasi, et täita suur maht, nii et sellele mahule mõjuv üleslükkejõud ületab kogu õhupalli kaalu.

Praegu on lendavad õhupallid tavaliselt täidetud heeliumiga, kuna see ei põle nagu vesinik, seega on see ohutu. Varem olid õhupallid täidetud kuumutatud õhuga. Palli all oli põleti. Tuletase selles võiks reguleerida kõrgust, milleni pall tõuseb.

Kõrgusega õhk muutub haruldasemaks, st vähem tihedaks. Seetõttu ei saa õhupallid kõrgele tõusta.

Õhupallid tõusevad üles, kuna neid täitev gaas on ümbritsevast õhust kergem. Paljudel gaasidel, eriti vesinikul ja heeliumil, on väiksem tihedus kui õhul. See tähendab, et antud temperatuuril on neil väiksem mass ruumalaühiku kohta kui õhul.

Kui sellised kerged gaasid pumbatakse õhupalli, tõuseb see seni, kuni gaasiümbrise, korvi, raskuse ja kaablite kogumass on väiksem kui õhupalli poolt tõrjutud õhu kaal. (Kuna õhku käsitletakse füüsikas nagu vedelat keskkonda, kehtib siin sama seadus nagu vedelikku sukeldatud kehade puhul.) Samuti tõuseb üles kuum õhk, mille tihedus on väiksem kui külmal õhul. Kuigi kuum õhk ei ole nii kerge kui mõned gaasid, on seda ohutum ja kergem toota õhupalli kesta kaela alla paigaldatud propaanipõletite abil, mis on tavaliselt valmistatud kergest kangast, näiteks tugevdatud nailonist. Kuumaõhupallid jäävad tavaliselt lendu mitu tundi, kuid ilma ümbrises oleva õhu täiendava kuumutamiseta kaotavad nad järk-järgult kõrgust.

Molekulid erinevatel temperatuuridel

• Kui õhk on külm, liiguvad molekulid aeglaselt ja on üksteise lähedal.
• Kui õhk soojeneb,molekulid hakkavad kiiremini liikuma ja lahknema külgedele, täites suurema mahu.
• Kuna kuumutatud õhkjätkab laienemist, muutub see vähem tihedaks.
• Kui õhk on jahtunudmolekulid kaotavad oma kiiruse, maht väheneb ja tihedus suureneb.

1. Õhupall asub külili. Propaanipõletid soojendavad kesta sees olevat õhku, mistõttu see paisub ja tõuseb üles.
2. Kuum kerge õhk (pilt teksti all) tõuseb kesta sees ja voolab seejärel mööda selle seinu alla. Kaela kaudu pressitakse välja külm õhk, kesta kaal õhuga väheneb ja õhupall tõuseb üles.
3. Piloodid hoiavad või suurendavad lennukõrgust põleteid perioodiliselt sisse lülitades. Kuni kesta sees olev õhk on kuumem kui väljas, ületab tõstejõud tõmbejõu.
4. Õhupall laskub alla, kui seda täitev õhk jahtub ja tõmbub kokku. Piloodid saavad oma laskumist kiirendada, tuues kuuma õhku õhupalli ülaosas oleva augu kaudu.

Rõhu, mahu ja temperatuuri koostoime

Kolme parameetri vastastikune sõltuvus. Gaasi rõhk, maht ja temperatuur on omavahel seotud. Toatemperatuuril (parempoolse joonise lähedal) tekitab gaasimolekulide liikumine anumas teatud rõhu. Kui ruumala on > alla poole (parempoolne keskmine näitaja), kahekordistub siserõhk. Kui õhku kuumutatakse (paremal ääres), suureneb selle rõhk ja maht suureneb proportsionaalselt temperatuuri tõusuga.

Miks heeliumi õhupallid lendavad?

Tundub väga lihtne küsimus, kuid mõnikord tekitab see segadust. Tõenäoliselt sellepärast, et koolis seletati seda meile igavates tundides kuivas numbrikeeles. Kuid täna tahame lõbusaid õhupalle ja meid piinavad lihtsad küsimused, kui kaua nad võivad lennata ja kui palju raskust nad tõstavad. Seega peate tundma heeliumi mõningaid omadusi.

Heelium on gaas. Nad täidavad õhupalli. See gaas on õhust palju kergem. Üks kuupmeeter õhku, mis koosneb erinevate gaaside segust, kaalub 1,293 kg ja üks kuupmeeter heeliumi kaalub 0,178 kg. Selgub, heelium on õhust 7,26 korda kergem. Samuti selgub, et üks kuupmeeter heeliumi suudab tõsta 1,115 kg, see tähendab veidi rohkem kui kilogrammi.

Selgub, et õhupallid lendavad, kuna need on täidetud heeliumgaasiga, mis on õhust 7,26 korda kergem. Selgub, et pall on nagu õhumull vees, mis tõuseb põhjast üles. Muidugi on olemas ka selline gaas nagu vesinik, selle tõstejõud on veelgi suurem. Seda aga kasutada ei saa, erinevalt heeliumist on see plahvatusohtlik ja tuleohtlik. Rõõmu ja rõõmu asemel võime saada põletushaavu, tulekahjusid, vigastusi ja surma. Aga huvitav, kui palju raskust see pall tõsta suudab?

Tavalise 30 sentimeetri suuruse palli maht on umbes 14 liitrit. Seetõttu suudab heelium, mis täidab kogu õhupalli mahu, tõsta umbes 15,61 grammi. Kuid pallil endal on ka oma kaal, mis on umbes 3 grammi. Seetõttu suudame selle tulemusel pallile tõsta vaid 12,61 grammi.

Kuid me ei ela ideaalses maailmas ja praktikas ei ületa standardpalli tõstejõud 10 grammi. Sellel on palju põhjuseid, kõige olulisem on see, et heelium imbub väga kiiresti läbi õhupalli seinte, nii et kohe pärast täitmist kaotab õhupall tõstejõud. Praktikas lõpetab tavaline 30 sentimeetri suurune õhupall pärast täispuhumist lendamise 12–18 tunni pärast.

Muidugi saab palli töödelda spetsiaalse koostisega, et ta kaotaks heeliumi palju aeglasemalt, kuid kompositsioonil on ka oma kaal ja mõju ilmneb pärast selle tahkumist ning selle aja jooksul on pallil aega “kaalu langetada ”. Kuid kui mõju ilmneb, suudab õhupall õhus püsida 3 kuni 30 päeva. Kuna heeliumi hoitakse selles koguses, mis võib tõsta palli enda kaalust suuremat tõstejõudu.

Kuid nüüd jõuame kõige huvitavama küsimuseni ja mitu palli on vaja inimese õhku tõstmiseks? Kui teie kaal on 70 kilogrammi, siis lihtsate matemaatiliste arvutustega võime järeldada, et selleks on vaja 7000 (seitse tuhat) õhupalli.

Jällegi, kui õhupallid on täis pumbatud, hakkavad nad kohe kaotama tõstevõimet. 7000 õhupalli täispuhumiseks terve päeva ja võib-olla kogu öö oleks vaja 4-liikmelist meeskonda. Seetõttu võib tegelikkuses vaja minna palju rohkem palle. Niisiis, inimese tõstmiseks on vaja suur meeskond, ja tohutu hulk palle marginaaliga. Arvan, et kümnest tuhandest õhupallist (!!!) piisab, et inimene õhku tõsta.

Aga tavaliselt tahetakse tõsta kingitust, mis kaalub 200. Nüüd teame kindlalt, et 20 palli tõstejõud on 200 grammi. 200 grammi nad aga ei jõua tõsta, tõstejõud kompenseerib kingituse raskuse ja kõik. Nii et meil on vaja vähemalt 21 palli, nii et saadud tõstejõud oleks 10 grammi. Kuid loomulikult on parem võtta pallid varuga, 25-30 tükki. Et olla kindel!

Selgub, et õhupall lendab, kuna see on täidetud heeliumiga, mis on õhust 7,26 korda kergem, tavalise õhupalli tõstejõud on umbes 10 grammi ja see on võimeline ilma ravita lendama 12-18 tundi, 3 kuni 30 päeva. raviga.