что такое аэростат физика 7 класс
Что такое аэростат физика 7 класс
1. Каковы условия плавания воздушного шара в воздухе?
Для воздухоплавания можно использовать воздушные шары (или иначе аэростаты), наполняя их нагретым воздухом или газом легче воздуха: водородом, гелием.
Чтобы возздушный шар поднялся в воздух, надо, чтобы архимедова сила, действующая на шар, была бы больше силы тяжести.
Условие плавания воздушного шара в воздухе: FA > Fтяж.
2. Почему уменьшается выталкивающая сила, действующая на шар, по мере его подъема?
Величина архимедовой силы зависит от плотности воздуха FA = gpV.
Плотность воздуха в верхних слоях атмосферы меньше, чем у поверхности Земли.
Поэтому при поднятии шара архимедова сила уменьшается.
3. Как регулируют высоту подъема воздушного шара?
Чтобы подняться выше, можно уменьшить силу тяжести, действующую на шар, для этого с шара сбрасывают специальный груз-балласт.
Для спуска шара из его оболочки при помощи клапана можно выпустить часть газа, уменьшая объем шара и тем самым архимедову силу.
Подъем и спуск шара, наполненного горячим воздухом осуществлять проще.
Под отверстием в нижней части шара располагают газовую горелку.
При помощи газовой можно регулировать температуру воздуха, т.е. его плотность и выталкивающую силу.
Чтобы шар поднялся выше, надо сильнее нагреть воздух в шаре.
При уменьшении пламени горелки температура воздуха в шаре уменьшается, и шар опускается.
Подбирая температуру шара, можно добиться, что вес шара будет равен выталкивающей силе.
Тогда шар зависнет в воздухе..
По горизонтали воздушный шар перемещают ветры.
4. Какой груз может поднять воздушный шар?
Воздушный шар кроме оболочки поднимает в воздух еще и кабину, людей, приборы.
Чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъемную силу.
Согласно условию плавания воздушного шара в воздухе должно выполняться: FA > Fтяж.
Подъемная сила равна разности между архимедовй силой и общей силой тяжести, действующей на шар вместе с оболочкой и грузом.
5. Задача на расчет подъемной силы воздушного шара
Воздушный шар имеет объем 40 м 3 и наполнен гелием.
Масса гелия и вес гелия в оболочке шара:
Подъемная сила водорода больше, чем гелия.
Но водород горючий газ.
Поэтому чаще используют безопасный гелий, так как он не горит.
Что такое аэростат физика 7 класс
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.
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.
Как же добиться, чтобы сила тяжести Fт была меньше силы Архимеда Fa?
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.
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?
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?
А ТЕПЕРЬ ЗАДАЧИ С ВОЗДУШНЫМИ ШАРАМИ
1. В 1852 году аэростат с паровым двигателем французского инженера Жиффара при первом же подъеме в небо перевернулся и выскочил из сетки.
2. Представь себе картонный ящик, уравновешенный на весах.
. если в ящик положить детский воздушный шар, наполненный водородом, и закрыть ящик крышкой, то чашка весов, на которой стоит ящик, поднимется. Шар с водородом вытеснит из ящика воздух, вес которого больше, чем вес шара с водородом.
. а если в ящик поместить шар с привязанным к нему грузом такого веса, чтобы шар мог висеть в воздухе, то равновесие чашек весов не нарушится!
Аэростат
Содержание
Различают привязные, свободнолетящие и аэростаты с двигателем — дирижабли.
По типу наполнения аэростаты делятся на:
Для наполнения шарльеров применялись и применяются водород и (реже) светильный газ; но эти газы горючи, а их смеси с воздухом взрывоопасны, что требует дополнительных мер предосторожности. Данного недостатка лишён инертный гелий, который также используется в шарльерах; однако гелий достаточно дорог, что препятствует его повсеместному применению в воздухоплавании.
Монгольфьеры наполняют нагретым воздухом.
Применение
Аэростаты впервые позволили человеку подняться в воздух, а позднее и достичь стратосферы.
В России одним из организаторов полётов на аэростатах для научных исследований атмосферы был А. М. Кованько.
Одна из основных областей применения — подъём на необходимую высоту систем видеонаблюдения, связи, получения метеоданных.
Во время Второй мировой войны аэростаты широко применялись для защиты городов, промышленных районов, военно-морских баз и других объектов от нападения с воздуха. Действие аэростатов заграждения было рассчитано на повреждение самолётов при столкновении с тросами, оболочками или подвешиваемыми на тросах зарядами взрывчатого вещества. Наличие в системе ПВО аэростатов заграждения вынуждало самолеты противника летать на больших высотах и затрудняло прицельное бомбометание с пикирования.
Кроме использования в системе ПВО привязные аэростаты применялись для наблюдения за полем боя, корректировки артиллерийского огня и разведки.
Рекорды
27 мая 1931 года Огюст Пиккар и Паул Кипфер первыми сумели достичь стратосферы на воздушном шаре.
31 августа 1933 года Александр Даля, находясь на борту открытого воздушного шара запечатлил первый снимок на котором видна округлость Земли.
Гелиевый аэростат Explorer II, пилотируемый офицерами Авиационного корпуса Сухопутных войск США (капитаном Оврилом А. Андерсеном, майором Уильямом Кепнером и капитаном Альбертом У. Стивенсом), достиг новой рекордной высоты в 22066 м (72395 футов) 11 ноября 1935 г. В 1934 году рекорд высоты в 22000 м (72178 футов) был взят на советском стратосферном аэростате «Осоавиахим-1».
Предыдущий рекорд высоты для пилотируемых аэростатов был установлен на высоте в 34668 м (113739 футов) 4 мая 1961 г. Малькольм Росс и Виктор Пратер на шаре Stratolab V стартовали с палубы корабля USS Antietam в Мексиканском заливе.
Текущий рекорд установил 14 октября 2012 года Феликс Баумгартнер, поднявшись на высоту около 39045 метров в капсуле, прикрепленной к воздушному шару Red Bull Stratos над американским штатом Нью-Мексико.
1 марта 1999 года Бертран Пиккар и Брайан Джонс отправились на аэростате Breitling Orbiter 3 из швейцарской деревни Шато-д’О (Château d’Oex) в первый беспосадочный кругосветный полет. Они приземлились в Египте после 40814 километров полета спустя 19 дней, 21 час и 55 минут (средняя скорость 85,4 км/ч).
Рекорд высоты для беспилотного шара составляет 53,0 км (173882 футов). Шар был запущен JAXA 25 мая 2002 года из префектуры Ивате, Япония. Это самая большая высота, когда-либо достигнутая средством передвижения в атмосфере. Только ракеты, ракетные самолеты и баллистические снаряды могут лететь выше.
Что такое аэростат физика 7 класс
Письмо с инструкцией по восстановлению пароля
будет отправлено на вашу почту
Еще на заре цивилизации, наблюдая за полетом птиц, люди мечтали так же свободно парить в воздухе. Истории известны попытки создать разные летательные аппараты. В 1783 году был запущен воздушный шар, созданный братьями Монгольфье во Франции. Он был сделан из двух сшитых кусков ткани и наполнен теплым воздухом и дымом. Шар поднялся на высоту 300 метров и продержался в воздухе 10 минут, пролетев расстояние около километра. Сейчас воздушные шары наполняют водородом или гелием, оболочку шара делают из легких, прочных, морозоустойчивых, огнестойких материалов.
Известно, что на тела, погруженные в жидкость или газ, действует выталкивающая – архимедова сила. Для того чтобы шар поднялся в воздух, нужно, чтобы архимедова сила была больше силы тяжести. Плотность теплого воздуха, плотность водорода, гелия меньше плотности окружающего шар воздуха, поэтому шар поднимается вверх. По мере поднятия плотность атмосферного воздуха уменьшается и архимедова сила, действующая на шар, становится меньше. Шар постепенно достигает максимальной высоты полета.
Воздушный шар может не только сам подниматься вверх, но и поднять груз: людей, приборы для проведения исследований и пассажиров. Сколько груза может поднять воздушный шар? Для этого нужно определить его подъемную силу.
З А Д А Ч А :Запущен воздушный шар объемом 40 м3, наполненный гелием. Масса оболочки шара составляет 10 кг. Рассчитать подъемную силу шара.
По условию задачи И З В Е С Т Н О :
– объем шара V= 40 м3,
– плотность гелия ρ гелия =0,19 кг/м3,
– плотность воздуха ρ воздуха =1,29 кг/м3,
– масса оболочки шара m = 10 кг.
Н А ЙТ И :подъемную силу F подъемн.
Р Е Ш Е Н И Е :На шар действуют две силы: сила тяжести и архимедова сила. Архимедову силу определим по формуле: Fa = g ⋅ ρ воздуха ⋅ Vшара
Подставим числовые значения и вычислим: Fa = 516 Н.
Из-за действующей силы тяжести шар обладает весом. Вес шара складывается из веса гелия, которым шар наполнен, и веса оболочки. Вес гелия определим по формуле mg, где масса гелия равна произведению его плотности на объем шара. Подставив числовые значения, получим
76 Н. Итак, вес гелия 76 Н.
Вес оболочки также определим по формуле mg, что составит 100 Н.
Видим, что архимедова сила значительно больше веса воздушного шара, поэтому шар поднимается вверх. Подъемная сила шара равна разности между архимедовой силой и весом шара и составляет 340 Н.
Fподъемн. = Fa – (P гелия+ Pоболочки) = 516 Н – (76 Н + 100 Н) = 340 Н
Шар такого же объема, но наполненный водородом, может поднять груз большей массы, так как плотность водорода меньше плотности гелия. Но воздушные шары обычно наполняют гелием, так как он не горит и потому безопаснее. Водород – горючий газ, он может взорваться.
Воздушные шары, наполненные теплым воздухом, удобны тем, что можно регулировать высоту подъема шара, изменяя температуру воздуха внутри шара, при этом меняется его плотность, следовательно, объем шара и архимедова сила. Для этого под отверстием в нижней части шара помещают газовую горелку. Если сильно нагреть газ, то шар поднимается выше. Если уменьшить пламя горелки, то воздух внутри шара остывает и шар опускается вниз.
Для увеличения высоты подъема воздушного шара, наполненного водородом или гелием, с шара скидывают специально взятый груз – балласт. Для спуска шара из его оболочки выпускают часть газа, для этого служит специальный клапан.
В горизонтальном направлении воздушный шар перемещается под действием ветра, поэтому он называется аэростатом (от греческих слов аэр – воздух, стато – стоящий). Для исследования верхних слоев атмосферы служат стратостаты. Управляемые аэростаты – дирижабли – применялись для перевозки пассажиров и грузов по воздуху.
Воздушные шары используются для метеонаблюдений, изучения потоков воздуха в атмосфере, географических, биологических исследований в нижних слоях атмосферы. Аэростаты и дирижабли в настоящее время широко применяются в рекламных целях. Большой интерес вызывают соревнования по полету на воздушных шарах.
Аэростат – летательный аппарат легче воздуха, использующий для полёта подъёмную силу заключённого в оболочке газа, плотность которого меньше, чем плотность окружающего воздуха.
Подъемная сила аэростата равна разности между архимедовой силой и весом шара (газа и оболочки).
Управляемые аэростаты называются дирижаблями.
Аэростаты используются для метеонаблюдений, географических, биологических исследований в нижних слоях атмосферы, в рекламных целях.
Презентация по физике на тему «Воздухоплавание» (7класс)
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
ВОЗДУХОПЛАВАНИЕ Работу выполнила: Байбакова Вероника Андреевна, ученица 7б класса Руководитель: Чумакова Ирина Александровна, учитель физики МОУ СОШ х.Бурковский
Актуальность Воздух это истинное чудо и без него не возможна наша жизнь! Человек издавна наблюдая за полетом птиц, мечтал им подражать. Прошло много лет и люди стали летать на различных летательных аппаратах. Но знаем ли мы, почему это стало возможно. Кто и когда впервые осмелился подняться над Землёй, не зная, что его ждёт в том мире, который у него над головой? Эти вопросы помогли выбрать тему моего исследования из множества других. Думаю, что найденная информация станет полезной для меня и моих сверстников, а данная презентация поможет представить ее наиболее интересно и увлекательно.
Гипотеза В основе исследования положена гипотеза: Является ли воздушный шар летательным аппаратом?
Задачи: 1) Изучить основы воздухоплавания 2) Рассмотреть различные виды летательных аппаратов 3) Проследить за историей развития воздухоплавания 4) Познакомиться с применением летательных аппаратов 5) Великие путешествия на аэростатах 6) Понять действие Архимедовой силы
Методы исследования: 1) Изучение научной литературы, материалов СМИ, сайтов сети Интернет. 2) Анкетирование 3) Экспериментирование 4) Анализ и выводы Анкета : Что такое воздухоплавание? а) явление; б) авиация; в) аэронавтика. Какие летательные аппараты вам известны? Можно ли облететь вокруг Земли на воздушном шаре? На каком школьном предмете вы об этом можете узнать?
Основы воздухоплавания Fа = g pVт – Архимедова сила Если эта сила окажется больше силы тяжести, действующей на тело, то тело взлетит. Чтобы воздушный шар поднялся выше, его надо наполнить газом, плотность которого меньше, чем у воздуха. Это может быть водород, гелий или нагретый воздух.
Основы воздухоплавания Для того чтобы определить, какой груз может поднять воздушный шар, надо знать его подъемную силу. Fп = FA – FT Сравним подъемную силу воздушных шаров, наполняемых разными газами:
История развития воздухоплавания Монгольфьеры и Шарльеры. 1783 год. ИЗОБРЕТЕНИЕ ПРОФЕССОРА ШАРЛЯ ПЕРВЫЕ ВОЗДУШНЫЕ ПАССАЖИРЫ (Утка, петух и баран)
Виды летательных аппаратов 1.Легче воздуха (дирижабль, стратостат, аэростат) 2. Тяжелее воздуха (самолёт, вертолёт, дельтаплан…)
Применение аэростатов для рекламы
Путешествие на аэростатах 24 июля 2016 года великий русский путешественник Фёдор Конюхов решился на кругосветный перелёт в воздушном шаре. Почти 35 тысяч километров он преодолел за 11 дней, побив таким образом мировое достижение ( 14 дней) другого прославленного любителя приключений американца Стива Фоссета.
ЭТО ИНТЕРЕСНО! Представь себе картонный ящик, уравновешенный на весах. 100г
100г Если в ящик положить детский воздушный шар, наполненный водородом, и закрыть ящик крышкой, то чашка весов, на которой стоит ящик, поднимется.
100г Шар с водородом вытеснит из ящика воздух, вес которого больше, чем вес шара с водородом.
Выводы Узнала историю воздухоплавания Определила подъёмную силу шара Лучше поняла формулу Архимедовой силы Выяснила где применяется воздухоплавание в жизни людей
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс профессиональной переподготовки
Методическая работа в онлайн-образовании
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-431802
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Псковских школьников отправили на дистанционку до 10 декабря
Время чтения: 1 минута
Утверждены сроки заключительного этапа ВОШ
Время чтения: 1 минута
Трехлетнюю олимпиаду среди школ запустят в России в 2022 году
Время чтения: 1 минута
Школьники из Москвы выступят на Международной олимпиаде мегаполисов
Время чтения: 3 минуты
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.