Как найти подъемную силу шара с гелием

У нас часто спрашивают, сколько гелиевых шаров нужно чтобы поднять цветок, открытку или игрушку? Какая подъемная сила гелия? Постараемся подробно рассказать секреты наших расчетов и все формулы.
Один стандартный шарик 10″ (дюймов) или 25-27см поднимает всего 3-4 грамма. Перламутровые шары 12″ металлик поднимают до 5 грамм. Поэтому, чтобы поднять игрушку весом 200 грамм, нам понадобиться 200/4 = 50 шаров. Вроде как все просто. Но, т.к. гелий из обычных шаров постоянно выходит, то со временем шарик с гелием теряет часть своей подъемной силы. И поэтому, если Вам надули 50 шаров и Ваш подарок летает, то через несколько часов он летать будет только с сильного пинка.

Когда Вы покупаете подарок, то лучше его сразу взвесить. Всегда рядом есть магазины с весами. Это нужно сделать хотя бы для того, чтобы прикинуть сколько Вы потратите на шары. Из нашей практики были случаи, когда приносили букет цветов, чтобы поднять любимой жене под окном. На вскидку он был достаточно легкий. Но его не смогли поднять даже 100 шариков. Мы обрезали почти все листья и укоротили ножки. Лишь после этого букет уверено держался в воздухе.

Вес больше одного килограмма дешевле поднимать с помощью больших шаров, т.к вес одного большого шара меньше, чем вес большого кол-ва маленьких гелиевых шариков при одном и том же объеме гелия. Рассчитывается подъемная сила большого шара с гелием по формуле. Условно объем гелия в шаре – 4/3 пr3, а дальше используем знания, что в 1 м3 гелия примерно 1 кг веса. К примеру берем шар 1 м в диаметре. Используя формулу или того, кто знает как считать по формулам, получаем объема шара (4/3)*3,14*0,53 = 0,522м3. Будем считать, что метровый шар поднимает 0,5 кг. От этого веса необходимо вычесть вес самого шарика и вес ленточки или лески за которую он зацеплен, это и будет расчетный вес. На улице на подъемную силу влияют некоторые коэффициенты в виде погодные условий – снег, дождь, ветер, солнце или низкая (высокая) температура. Например, стандартные шары, при небольших осадках, могут вообще не летать, т.к. вес налипших на них капель дождя увеличивает общий вес шара.

Источник: https://www.air-creative.ru/blog/interesnoe/skolko-podnimaet-vesa-odin-sharik/

Архимедова сила. Подъемная сила. Сила трения об воздух. Надувание шаров стандартной смесью гелия с воздухом. Получение воздушно-гелиевой смеси вручную.

Архимедова сила

Гелий — это газ, который легче воздуха (плотность гелия меньше плотности воздуха). Если надуть шарик гелием, то он станет легче, чем окружающий его воздух. Поэтому окружающий воздух будет выталкивать его из себя, и шарик станет всплывать. Этим и объясняется почему гелиевые шары взлетают.

Сила, выталкивающая шар наверх, называется архимедовой силой. Архимедова сила напрямую связана с объёмом гелиевого шара: чем больше гелиевый шар по размерам, тем больше у него объем, тем большая сила толкает его вверх.

При нормальных условиях воздух, занимающий объем 1 м. куб., будет весить 1293 г, а гелий, занимающий тот же объем, будет весить всего 178 г. В пересчёте на литры: литр гелия легче литра воздуха почти на 1 грамм.

Иными словами: каждый литр гелия, которым надули шарик, увеличивает архимедову силу на один грамм.

Пример 1.

Латексный шар 12″, надутый гелием до диаметра 28 см, вмешает в себя около 14 литров гелия. Значит, архимедова сила, действующая на такой шар, составит 14 грамм.

Пример 2

Фольгированный шар типа «сердце», размером 18″, вмещает в себя 21 литр гелия. Значит архимедова сила, действующая на такой шар, составит 21 грамм.

Чем больше архимедова сила, тем больше ускорение у взлетающего шарика. Иными словами, чем больше шар по размерам, тем быстрее он взлетает. И наоборот, чем меньше архимедова сила, толкающая шар, тем медленнее он набирает скорость взлета.

Подъемная сила

Кроме архимедовой силы, на воздушный шар действует сила тяжести (гравитация), которая тянет его вниз. Чем большую массу имеет сам шар, тем сильнее он притягивается к земле.

На шар обе силы действуют одновременно. Разница между архимедовой силой и силой тяжести называется подъёмной силой. Если подъемная сила больше нуля, то шар взлетает. Если подъемная сила равна нулю, или она имеет отрицательное значение, то шар не взлетает и остается на своём месте.

Пример 1

Латексный шар 12″, надутый гелием до диаметра 28 см, вмешает в себя около 14 литров гелия. Архимедова сила: 14 грамм.

Масса латексного шара 12″ составляет 3 грамма, масса ленточки: 1 грамм.

Результирующая подъёмная сила составит 10 грамм.

Пример 2

Фольгированное сердце 18″, вмещает в себя 21 литр гелия. Архимедова сила: 21 грамм.

Масса фольгированного шара составляет 17 грамм, масса ленточки: 1 грамм.

Итоговая подъёмная сила составит 3 грамма.

Пример 3

Латексный шар 5″, надутый гелием до диаметра 12 см, вмешает в себя около 1 литра гелия. Архимедова сила : 0,9 грамм.

Масса латексного шара 5 составляет 1 грамм.

Результирующая подъёмная сила составит -0,1 грамм, т.е. шар не взлетит.

Если этот же шар 5″ надуть гелием так, что его диаметр составит 15 см (передутый шар), то Архимедова сила составит 1,7 грамма.

Результирующая подъемная сила составит 0,7 грамма, и шар взлетит. Но когда шар покинет хоть немного гелия (это случится через несколько часов), то архимедова сила снизится и шар упадет вниз.

Сила трения об воздух

Чтобы взлететь шару необходимо преодолеть сопротивление воздуха. Сила сопротивления воздуха (сила трения шара об воздух) связана со скоростью движения шара: чем с большей скоростью взлетает шар, то тем больше возрастает сила трения шара об воздух.

Сила трения уменьшает подъемную силу так же, как и сила тяжести. Поэтому, вначале скорость взлетающего шара увеличивается быстро (шар разгоняется). Однако, при этом возрастает и сопротивление воздуха. В итоге, скорость шара перестает возрастать, и шар продолжает взлетать с постоянной скоростью, без ускорения.

Надувание шаров стандартной смесью гелия с воздухом

Если смешать гелий с воздухом, то полученная смесь так же будет легче воздуха. Если воздушный шар наполнить такой гелиево-воздушной смесью, то шар взлетит. Подъемная сила у такого шара будет меньше, чем подъемная сила у шара, надутого чистым гелием.

Стандартная гелиево-воздушная смесь состоит из 60% чистого гелия (марки Б) и 40% воздуха. Её называют смесью «60+40».

Стандартную смесь получают при помощи гелиевых редукторов — мешалок гелия с воздухом. Одним из популярных ректоров, позволяющих надувать шары смесью гелий+воздух (60+40), является редуктор CONWIN 81750.

Пример 1

Латексный шар 12″, надутый смесью гелий+воздух (60+40) до диаметра 28 см, вмешает в себя около 14 литров смеси. Архимедова сила составит 60% от архимедовой силы шара, надутого чистым гелием. Для смеси, архимедова сила составит: 14 грамм * 60% = 8,4 грамма.

Масса латексного шара 12″ составляет 3 грамма, масса ленточки: 1 грамм.

Результирующая подъёмная сила составит 4,4 грамма (вместо 10 грамм для аналогичного шара, надутого чистым гелием). Шар, надутый стандартной смесью, разумеется, взлетит, но не так быстро.

Пример 2

Фольгированный шар сердце размером 18″, надутый смесью гелий+воздух (60+40), вмещает в себя 21 литр смеси. Архимедова сила составит 60% от архимедовой силы шара, надутого чистым гелием. Для смеси, архимедова сила составит: 21 грамм * 60% = 12,6 грамма.

Масса фольгированного шара составляет 17 грамм, масса ленточки: 1 грамм.

Результирующая подъёмная сила составит -5,4 грамма. Это означает что фольгированный шар совсем не взлетит.

Пример 3

Шар из латекса, размером 36″, надутый до диаметра 78 см, вмещает в себя 226 литров. Сам шар весит 36 грамм

Если шар надувать чистым гелием, то Архимедова сила составит 226 грамм. Подъемная сила составит: 226 — 36 = 190 грамм.

Если такой шар надувать смесью гелий+воздух (60+40), то архимедова сила составит: 226*60% = 136 грамм. А подъемная сила составит: 136 — 36 = 100 грамм.

Разница в подъемной силе почти в 2 раза (190 и 100 грамм) почти никак не скажется на поведении метрового шара: подъемная сила все равно будет высока.

Выводы

Смесью 60+40 имеет смысл надувать большие шары из латекса, раздуваемые в диаметре до диаметра 30 см и более.

Надувать смесью латексные шары, которые раздуваются до диаметра менее 30 см не рекомендуется.

Фольгированные шары, фигуры и цифры нужно надувать только чистым гелием. Использование смесей для надувания фольгированных шаров и фигур не допустимо.

Получение воздушно-гелиевой смеси вручную

Чтобы получить внутри шара гелиево-воздушную смесь, можно обойтись и без редуктора мешалки, если использовать специальный способ надувания шаров:

Шар частично надувают воздухом при помощи ручного насоса или компрессора, потом, зажав шейку шара, натягивают шейку шара на вентиль баллона (или на носик редуктора) и додувают шар до необходимого размера уже гелием.

Пример 1

Например, надуем шар воздухом до половины желаемого диаметра и потом додуем гелием. В этом случае в шаре окажется гелиево-воздушная смесь, состоящая из 85% гелия + 15% воздуха. Это вполне подходит для надувания шаров размером 12″.

Пример 2

Например, надуем шар до трети желаемого диаметра и потом додуем гелием. В этом случае, в шаре окажется гелиево-воздушная смесь, состоящая из 75% гелия + 25% воздуха. Это вполне подходит для надувания шаров размером 14″ и более.

Экономия гелия

Шары надувают смесью гелия с воздухом для экономии гелия. Если смешивать гелий с воздухом, то из одного баллона можно надуть больше шаров.

Например, если надувать только шары 12″, то из одного баллона, чистым гелием их можно надуть около 400 шт. А если эти же шары надувать стандартной смесью 60+40, то из одного баллона их можно надуть уже около 670 шт., что на 33% больше. Иными словами 170 шаров с баллона мы получаем в подарок, или гелий в каждом четвертом баллоне мы получим бесплатно.

Главное: всегда нужно контролировать состав смеси (сколько гелия и сколько воздуха), а так же не допускать надувания смесь маленьких шаров или фольгированных шаров и фигур. Так же, недопустимо надувать шары и сферы баблс с конфетти: для подъем конфетти требуется большая подъемная сила, которую может обеспечить лишь надувание чистым гелием.

Калькулятор Подъемная сила воздушного шара рассчитывает параметры воздушного шара, где в качестве подъемного газа используется горячий воздух. В случае в гелием расчет становится проще. Опять же, если речь идет о задачах на молекулярно-кинетическую теорию, то просят найти либо массу гелия, требуемую для подъема шара с заданной массой оболочки и массой груза, либо массу груза, которую может поднять заданная масса гелия при заданной массе оболочки воздушного шара. Калькулятор ниже позволяет найти любое неизвестное значение, включая массу оболочки. Стоит заметить, что в задачах обычно приводится температура окружающего воздуха и его давление, но для расчета они на самом деле не нужны.

Как обычно, теория и формулы расчета приведены под калькулятором.

Расчет параметров воздушного шара, наполненного гелием

Воздушный шар поднимается под действием выталкивающей силы, или силы Архимеда, потому что закон Архимеда распространяется не только на жидкости, но и на газы. Соответственно, чтобы шар начал подниматься, выталкивающая сила, действующая на шар, должна превышать силу тяжести. Для решения задач обычно находят граничное условие (по массе), что позволяет приравнять силу тяжести и выталкивающую силу. То есть чуть больше масса гелия, или чуть меньше масса груза – и шар начинает подниматься. Уравнение равновесия выглядит таким образом:
,
где
M – масса оболочки,
m – масса груза,
mₐ – масса гелия в шаре,
mₑ – масса окружающего воздуха, вытесненного шаром,
g – ускорение свободного падения.

Сократив g и перенеся массу нагретого воздуха в правую часть, получим

Разберемся с массой воздуха, вытесненного шаром. Ключевой момент для шаров с гелием – его давление и температура равны давлению и температуре окружающего воздуха. Поэтому, если рассмотреть два одинаковых объема, равных объему, занимаемому гелием, то из уравнения Менделеева-Клапейрона можно записать:

Откуда, после сокращения RT

Молярная масса гелия 4 г/моль, молярная масса воздуха 28.98 г/моль (в задачах часто округляют до 29). Чтобы равенство выполнялось, масса гелия должна быть меньше массы вытесненного воздуха. Получаем следующее выражение для массы воздуха:

Подставив mₑ в равенство выше, получим итоговую формулу, которая связывает все параметры воздушного шара:

Из этого равенства можно получить формулы для вычисления нужного неизвестного.
Масса оболочки:

Масса груза:

Масса гелия:

Стоит заметить, что шары, наполненные гелием, используют для подъема в стратосферу. Давление воздуха там ниже, следовательно, чтобы вытеснить нужную массу воздуха, необходимую для подъема, нужно занять больше объема. Таким образом, шары, предназначенные для подъема в стратосферу, должны иметь возможность сильно расширяться, то есть их оболочка не должна оказывать сопротивления изменению объема шара (об этом, кстати, пишут и в условиях задач). Самый простой способ этого достичь – сделать оболочку “с запасом”, поэтому такие воздушные шары при запуске кажутся почти пустыми.

Как рассчитать подъёмную силу шара, наполненного гелием?

На все тела в воздухе, как и в жидкости, действует выталкивающая, или архимедова силаЧтобы найти архимедову (выталкивающую) силу, действующую на тело в газе, надо плотность газа умножить на ускорение свободного падения ((g=9,8Н/кг)) и на объём тела, находящегося в газе: FАρгазаgVтела.

Обрати внимание! Для того чтобы летательный аппарат поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила, действующая на шар, была больше силы тяжести.

На этом основано воздухоплавание.

None Подъёмная сила воздушного шара равна разности между архимедовой силой и действующей на шар силой тяжести: FFАFтяж.

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.

Источники: Громов С. В.  Физика: Учеб.

для 7 кл. общеобразоват. учреждений/ Громов С.

В. Родина Н. А.

— 4-е изд. — М. : Просвещение, 2002.

— 158 с. : ил.

Подъемная сила гелия. Сколько гелиевых шаров нужно чтобы поднять игрушку, открытку, шоколадку? Эти вопросы очень часто задают наши заказчики.

Рассчитать кол-во шаров достаточно просто, нужно знать точный вес изделия, которое необходимо поднять с помощью гелиевых шаров. Еще нужно четко понимать задачу : изделие нужно поднять в помещении или на улице, как долго нужно чтобы вся конструкция находилась в воздухе?

Первый примерный расчет такой: 1м3 гелия поднимает примерно 1 КГ. Или 1 стандартный шарик 27см в диаметре поднимает всего 3-4 грамма. Так например, чтобы поднять игрушку весом 250 грамм понадобиться 250/4 = примерно 62 шарика, на практике хватит и 50 шт.

, т. к даже лента на шарике имеет вес и ее можно укоротить. Когда вы покупаете подарок, то как правило не сложно где-то рядом найти весы и взвесить его, чтобы понять реальна ли Ваша задумка.

Большие веса дешевле поднимать с помощью больших гелиевых шаров, т. к вес одного большого шара меньше, чем вес большого кол-ва маленьких гелиевых шариков при одном и том же объеме гелия. Рассчитать подъемную силу большого шара можно условно рассчитав объем гелия в таком шаре по формуле 4/3 пr3 и дальше применив принцип 1 м3 гелия примерно 1 кг веса.

Например берем шар 1 м в диаметре. Получаем по формуле объема шара 4/3*3,14*0,53 = 0,522м3 что соответственно равно примерно 0,5 кг. От этого веса необходимо вычесть вес самого шарика и вес ленточки за которую он зацеплен, это и будет расчетный вес, который можно поднять с помощью этого шара в помещении.

На улице такие расчеты сделать сложно, т. к на гелиевый шарик постоянно могут воздействовать погодные условия: снег, дождь, ветер, солнце или наоборот низкая температура. Эти факторы, особенно ветер и осадки сильно влияют на подъемную силу шара.

Так например, затея с летающим возле окон любимой сердцем из воздушных шариков, иногда может просто провалиться если будет сильный ветер. Дата: 17. 01.

2018Сайт автора: https://zeppelin. kz

! Пометить как спам
Статьи рубрики Отдых и развлечения

Правила зимнего фитнеса или Как не впасть в спячку, когда холодно? Раздел справочника:   Красота и здоровье Дата: Зимой природа отдыхает… на сонях. Наш организм так же, как и все живое, подчиняется сезонным биоритмам. С первыми холодами обмен веществ постепенно замедляется, и запасы жира в самых неподходящих местах увеличиваются. Понятно, что такие “заготовки” нужны организму, чтобы защитить от мороза внутренние органы. Но каждый из нас предпочел бы, чтобы без ущерба для фигуры грели нас не “валики” на талии, а шубы, шапки, перчатки и шарфы. Увы и ах, природу нелегко уговорить на такой компромисс. Единственное, что остается – не клевать носом и продолжать вести активный образ жизни! Как это сделать, и какие правила нужно соблюдать зимой, чтобы не набрать лишний вес? 1. Не делайте из еды культа! Литературная цитата Ильфа и Петрова вполне может стать девизом по жизни. И не только зимой.

Сноркелинг на Ко Тао Раздел справочника:   Отдых и развлечения Дата: Кораллы начинаются прямо от песчаного берега. «На что это похоже? – играю я в игру, проплывая c маской над кораллами. Все они на что-то похожи. . . . на бледные поганки, на перевернутые пластинчатые сыроежки, на древесную чагу, на строчки, сморчки и на переросшие грузди. На розы и капусту. На плесень. На коровью лепешку. На лопоухие кактусы. На сталагмиты, на муравейник, на горы с самолета. На лосиные замшевые рожки. На головки иван-чая, качающиеся под ветром, на мелкие цветочки мать-и-мачехи на холме. На заиндевевшие веточки деревьев, на ледяные горки, на морозные узоры на стекле. На боровой мох. На выкопанную картошку. На торт со взбитыми сливками. На пустые напольные вазы. На мозг со всеми извилинами и полушариями. . . А все вместе похоже на сновидение. Вроде все как в реальности, но что-то не так. Размеры не совпадают. Цвета, как в преисподней. К примеру – роза как роза.  Но бледно-зеленая… Иван-чай,  но грязно-коричневый… Клубни картошки, но голубые… Человеческий.

Евпатория Раздел справочника:   Отдых и развлечения Дата: Крым – одно из лучших мест на Земле – постоянно привлекает к себе множество туристов. Обладая великолепными природными ресурсами, этот участок суши, расположенный в северной части Чёрного моря, может предложить туристам многочисленные возможности хорошо провести свой отпуск, поэтому отдых в Крыму  пользуется большим спросом у граждан Украины, ближнего и дальнего зарубежья. Миллионы туристов приезжают ежегодно сюда, чтобы совместить пляжный морской отдых с различными видами активного отдыха, и их ожидания полностью оправдываются: они возвращаются домой отдохнувшими, полными сил и набравшимися новых впечатлений. Лучшие курорты Крыма расположены вдоль южного берега полуострова, и многие из них имеют всемирную известность. Один из таких курортов – Евпатория, которая расположена в западной части крымского побережья, на берегу обширного Каламитского залива. Отдых в Евпатории пользуется большой популярностью у туристов, и они приезжают сюда с конца весны и до середины осени. Евпатория – признанный климатический и бальнеологический курорт. Кроме того, она давно стала центром детского отдыха, и туристы приезжают сюда отдыхать.

Заработать на карточной игре “дурак” вполне реально Раздел справочника:   Отдых и развлечения Дата: Если вы решите начать зарабатывать в сети интернет, то для этого вы найдете множество способов, но, как правило, все они требуют от желающего заработать наличие каких-либо специальных знаний. В связи с чем прежде, чем вы положите на свой счет первые сто долларов, вам придется приложить немало усилий направленных на то, чтобы приобрести некоторые навыки, которые помогут вам получить заработок в сети. Тем не менее, среди способов заработка существуют такие, которые потребуют от вас только проявления личностных качеств и уже имеющихся навыков. Одним из таких способов заработка является игра дурак.   В повседневной жизни вы наверняка не раз играли в эту игру. Практически невозможно встретить человека, который не знал бы правил данной игры, в связи с этим изучать правила, знакомится со стратегией указанной игры, вам наверняка не потребуется. Поэтому достаточно зарегистрироваться на сайте http://www. fartu. ru и вы получите возможность улучшить свое материальное благополучие.

Основной принцип работы воздушного шара заключается в использовании горячего воздуха для создания подъемной силы. Основные компоненты шара – оболочка, гондола или плетеная корзина, подвешенная под ним. Горелка, установленная в корзине, используется для нагрева воздуха через отверстие.

Горячий воздух (внутри оболочки) менее плотный, чем холодный (окружающий воздух). Разница в плотности вызывает подъемную силу. Выталкивающая сила, создаваемая окружающим воздухом, равна весу охладителя, вытесняемого при подъеме шара.

При этом, подъемная сила больше веса нагретого воздуха внутри оболочки, а точнее больше суммы веса: нагретого воздуха, оболочки, гондолы (корзины), пассажиров и оборудования на борту. В результате, воздушный шар испытывает достаточно высокую выталкивающую силу, обеспечивающую отрыв шара от земли.

Вес летательного аппарата сконцентрирован вблизи дна баллона (в месте нахождения пассажиров и оборудования), так что центр его веса всегда ниже центра плавучести. Таким образом, воздушный шар всегда устойчив во время полета, то есть всегда остается в вертикальном положении.

Определение высоты и направления воздушного шара.

Для уменьшения подъемной силы, отключается горелка, что приводит к охлаждению воздуха в оболочке. Уменьшение силы подъема обеспечивается и при помощи фала управления отверстием, расположенным в верхней части воздушного шара. Частичный выход горячего воздуха из отверстия, уменьшает вес воздуха в шаре, а значит, уменьшает выталкивающую силу, что также приводит к опусканию летательного аппарата.

Для того, чтобы найти подъемную силу воздушного шара и поддерживать устойчивую высоту, обеспечивается периодическое выключение горелки, когда аппарат достигает нужной высоты. Это приводит к тому, что шар то спускается, то поднимется, сохраняя высоту полета на почти одном уровне. Это единственный способ, позволяющий поддерживать приблизительно постоянную высоту, так как, поддержание строго постоянной высоты путем поддержания чистой нулевой выталкивающей силы, практически невозможно.

Для движения в горизонтальном направлении, необходимо заранее знать направление ветра, которое меняется с высотой. Поэтому просто поднимая или опуская летательный аппарат с горячим воздухом, с учетом направления ветра, обеспечивается его движение в нужное направление.

Так как, оболочка имеет отверстие в нижней области (выше местоположения горелки), расширяющийся горячий воздух, частично с этого отверстия выходит из оболочки, предотвращая перепады давления. Это означает, что давление нагретого воздуха внутри баллона лишь немного выше, давления воздуха охладителя (окружающего оболочку воздуха).

Эффективным летательным аппаратом называют тот, который «сводит к минимуму вес компонентов воздушного шара» (относительное понятие). Это обеспечивает снижение требуемой температуры воздуха внутри оболочки, необходимой для создания подъемной силы. Сведение к минимуму температуры воздуха, приводит к уменьшению расхода топлива.

[custom_ads_shortcode1]

Как рассчитать подъемную силу воздушного шара.

Нагретый воздух внутри оболочки давит на стенки приблизительно с таким же давлением, как наружный. Зная это, можно вычислить плотность нагретого воздуха при данной температуре, используя закон идеального газа: P = ρ R T , где

• P – абсолютное давление газа в Па
• ρ – плотность, в кг/м3
• R – газовая постоянная, в Дж/(кг·К) (отношение теплоемкости к массе при абсолютной температуре газа в градусах Кельвина)
• T – абсолютная температура газа в градусах Кельвина (К)

Нормальное атмосферное давление приблизительно составляет 101300 Па. Газовая постоянная для сухого воздуха равна 287 Дж/(кг·К). Воздух внутри оболочки обычно нагревают до средней температуры около 100 градусов Цельсия, что составляет 373 K101300 = ρ*287*373     ρ = 101300/287*373 = 0,946 кг/м 3Подставляя вышеуказанные три значения в уравнение, получаем плотность нагретого воздуха внутри оболочки. Затем, сравнивая эту величину с плотностью окружающего воздуха, которая приблизительно равна – 1,2 кг/м 3, вычисляем подъемную силу летательного аппарата.

Объем оболочки среднего воздушного шара равен 2800 м3. Зная это, можно определить подъемную силу. Она определяется как разница между плотностью окружающего и нагретого воздуха, умноженного на объем оболочки. Таким образом, чистая подъемная сила равна:

None На данном примере, мы постарались предоставить полную и понятную информацию о том, как вычислить подъемную силу воздушного шара.

В тепловом воздушном шаре горячий воздух используется для создания подъемной силы. Внутри оболочки нагретый воздух имеет меньшую плотность, чем окружающий, благодаря чему создается выталкивающая сила. Принцип этого лифта называется принципом Архимеда, суть которого заключается в том, что на любой объект (независимо от его формы) в жидкости воздействует выталкивающая сила, равная массе вытесненной жидкости.

[custom_ads_shortcode2]

Чему равна подъемная сила воздушного шара и как ее определить?

Нагретый в оболочке воздух имеет меньшую плотность, чем окружающий. Поэтому, подъемная сила больше массы нагретого в оболочке воздуха. Чтобы найти подъемную силу воздушного шара, необходимого помнить, что выталкивающая сила должна быть больше веса нагретого воздуха и аэростата.

Вес аэростата сконцентрирован в нижней его части (в месте нахождения пассажиров и оборудования). Центр массы ниже центра плавучести, за счет чего обеспечивается устойчивый вертикальный полет.

[custom_ads_shortcode3]

Какова подъемная сила воздушного шара – управление!

Снижение аэростата производится с помощью включения/выключения горелки, или открытия верхнего небольшого отверстия. Выход горячего воздуха из шара, приводит к уменьшению выталкивающей силы. А для плавучести шара в горизонтальном направлении, пилоту приходится заранее узнавать о направлении ветра.

[custom_ads_shortcode1]

Как вычислить подъемную силу воздушного шара – физика!

На горячий воздух в оболочке действует почти такое же давление, что и на наружный. Зная это, вычислим плотность внутреннего воздуха при заданной температуре, по формуле: Р = ρ R Tгде:

• Р – абсолютное давление, измеряемое в Па (Паскаль);
• ρ – плотность, в кг/м3;
• R – универсальная постоянная, в Дж/кг*К;
• T – абсолютная температура.

None Постоянная универсальная величина для сухого воздуха – 287 Дж/кг*К.

None ρ = Р/RT = 101300:(287*373) = 0,946 кг/м3Средняя плотность окружающего воздуха – 1,2 кг/м3 .

Узнать, какова подъемная сила воздушного шара, объемом V = 2800 м3, можно по формуле:

F чистая выталкивающая сила = (ρ внешнего воздуха – ρ внутреннего воздуха)* VF = (1.2-0.946)*2800 = 711 кг = 711*9.8 = 6967.8 Н    (1 кг = 9.8 Н)Следует отметить, что тепловые воздушные шары довольно большие, для обеспечения высокой выталкивающей силы.

Источники:

• www.yaklass.ru
• belarus.bestru.ru
• magicflight.ru
• magicflight.ru