Cuvintele „aviație” și „aeronautică” până în anii 20. Secolului 20 au fost sinonime. Totul s-a schimbat la începutul secolului trecut. Aeronautica a început să fie numită mișcare cu ajutorul unor dispozitive mai ușoare decât aerul, iar aviația - zborul în avioane. Adică nave care sunt mai grele decât aerul. În articol vom analiza în detaliu istoria aeronauticii, fizica procesului.
De ce decolează balonul
Amintiți-vă în ce condiții plutește un corp scufundat într-un lichid. Dacă densitatea sa este mai mică decât densitatea lichidului. Același lucru este valabil și pentru gaz, în special pentru aer. Un balon (aerostat) va decola dacă există un gaz mai ușor (comparativ cu aerul) în interiorul carcasei sale. De asemenea, balonul „plutește” în sus, deși este împiedicat de forța gravitațională care acționează asupra carcasei.
Să enumeram forțele care acționează asupra mingii. În primul rând, este gravitația cochiliei. Al doilea este gravitația gazului. Gazul din interiorul mingii are și masă, ceea ce înseamnă că este afectat și de gravitație. Să presupunem că aceste două forțe împreună nu sunt încapabil să învingă forța arhimediană, care acționează asupra gazului din aer. Dacă da, atunci balonul poate decola și ridica încărcătura.
Lift
Să luăm în considerare prevederile cheie ale fizicii aeronauticii. Dacă legăm balonul de pământ, acesta se va trage în sus, trăgând de frânghie cu o forță numită ridicare. Pentru a-l calcula, trebuie să scădeți greutatea gazului împreună cu carcasa din forța lui Arhimede. Greutatea este suma gravitației carcasei și a gravitației gazului. Forța lui Arhimede este egală cu produsul dintre densitatea aerului, accelerația căderii libere și volumul mingii.
Forța de ridicare este mai mare, cu atât carcasa este mai ușoară. Este cu cât este mai mare, cu atât volumul mingii este mai mare și cu atât este mai mare diferența dintre densitatea aerului și densitatea gazului. Deci, dacă doriți să obțineți o ridicare maximă, balonul trebuie umplut cu cel mai ușor gaz. Acesta este hidrogen. Cu toate acestea, există o problemă: este foarte inflamabilă, mai ales atunci când este amestecată cu oxigen. Prin urmare, cel mai adesea baloanele sunt umflate cu heliu.
balon
Un balon este un aparat care este umplut cu gaz ușor. Fotografia prezintă un balon cu aer cald folosit pentru a studia vremea. Aceasta este așa-numita sonda-balon. Este umplut cu heliu, un transmițător radio este suspendat de jos, care transmite informații despre temperatură, presiune, umiditatea aerului la diferite înălțimi. Baloanele sunt folosite în meteorologie.
Este posibil să se creeze vehicule aeronautice care sunt atât relativ sigure, cât și foarte ieftine, care nu necesită nici hidrogen, nici heliu. În locul acestor gaze, carcasa este umplută cu aer obișnuit, dar mai fierbinte. Un astfel de balon a fost inventat de francezi, frații Montgolfier. Acest eveniment a fost grozav! Figura prezintă primul balon cu aer cald. Un foc a fost aprins de jos, aer fierbinte a umplut coaja, iar mingea s-a înălțat în sus. La o anumită înălțime, a încetat să se ridice. Pentru a continua ascensiunea, a fost aruncat balast din aparat. Dacă era nevoie să coboare, coborau focul.
Stratostat
La altitudini foarte mari, densitatea aerului scade. În consecință, forța de ridicare scade și ea. Cum poate fi crescut? Este necesară creșterea volumului, așa că acele vehicule aeronautice care se ridică foarte sus în stratosferă sunt uriașe. Astfel de nave se numesc stratostate.
Recent, un atlet extrem a stabilit un record: a urcat pe un balon stratosferic la o înălțime de 39 km și în cădere liberă a depășit viteza sunetului. Acesta este Felix Baumgartner. Fotografia arată stratostatul pe care l-a folosit. Dimensiunile sale sunt de aproximativ 100 m, ceea ce este proporțional cu înălțimea Statuii Libertății. Aeronava este plină cu 85 mii m33 heliu, așa-numita gondolă este suspendată dedesubt, unde se află pasagerul.
Dirijabil
Luați în considerare fizica aeronauticii. Balonul și balonul stratosferă se deplasează acolo unde bate vântul. Aeronauții cu experiență știu că vântul este diferit la diferite înălțimi. Așa că reglează înălțimea balonului astfel încât vântul să bată unde vor. Dacă trebuie să navigați din punctul A în punctul Bindiferent de vânt, atunci o elice specială ar trebui adaptată la aparat, ca într-un avion, care va ajuta la deplasarea în direcția corectă. Un astfel de dispozitiv se numește dirijabil. De regulă, acestea sunt sisteme foarte mari. Dispozitivul este umplut cu heliu, o gondolă este atașată dedesubt și o elice este situată sub fundul său. Cablurile care atârnă de partea de jos a aeronavei sunt folosite pentru a o fixa pe sol.
Una dintre cele mai faimoase aeronave din lume a fost construită de germani la începutul anilor '30. Secolul XX, a fost numit „Gendenburg”. Soarta acestui aparat este oarecum similară cu soarta Titanicului. Era o navă neobișnuit de confortabilă. Lungimea lui era de aproximativ un sfert de kilometru. Aproximativ 100 de persoane au fost puse la bord. Dirijabilul era propulsat de 4 motoare.
Pe 6 mai 1937, nava a suferit un accident. Trebuia umplut exclusiv cu heliu, iar la acea vreme heliul era disponibil doar în Statele Unite. Din moment ce acesta era vremea domniei lui Hitler, americanii au refuzat categoric să vândă gaze naziștilor. Aeronava era plină cu hidrogen. Au fost luate măsuri extraordinare de precauție pentru a evita un incendiu. În timpul aterizării, vremea era înainte de furtună, iar în aer era un câmp electric puternic. Aeronava a efectuat un zbor din Germania (Frankfurt) spre New York, peste Oceanul Atlantic. Când a fost plantat, a apărut o scânteie, din cauza unei scurgeri de hidrogen, dirijabilul a luat foc. Din cei 97 de pasageri, 35 au murit, iar o altă persoană a fost ucisă la sol.
Primii pași ai aeronauticii în țara noastră: un pic de istorie
Despre aeronautică în Rusiaînvăţat pe vremea Ecaterinei a II-a. Trimisul ei în Franța a anunțat invenția fraților Montgolfier.
Senzația a fost replicată de ziarele rusești, iar mai târziu a fost publicată o carte care explica principiul balonului. A fost citită de Euler, membru al Academiei de Științe din Sankt Petersburg. A studiat fizica aeronautică și a proiectat primul balon. După singurul zbor al acestui aparat, Ecaterina a II-a, prin decretul său, a interzis aeronautica din cauza riscului de incendiu. Pentru încălcarea decretului, a fost prevăzută o amendă de 20 de ruble.
Sub Ecaterina a II-a, nimeni nu a încălcat decretul, dar când Alexandru I a condus țara, balonul a zburat din nou. Acest lucru s-a întâmplat la Moscova, balonul a fost controlat de un bărbat pe nume Terzi. A promovat balonarea ca un circ și a câștigat mulți bani din asta.
În 1803, celebrul aeronaut Garnerin și soția sa au fost invitați în Rusia. Ei au demonstrat capacitățile balonului unui public uluit, printre care s-a numărat și împăratul Alexandru I.
Utilizarea aparatului în știință și afaceri militare
Garnerin a efectuat mai mult de un zbor demonstrativ înainte ca oamenii de știință să devină interesați de aeronautică. Academia de Științe l-a trimis pe unul dintre membrii săi, Zaharov, într-un zbor pentru a face observații atmosferice. Academicianul a luat cu el la bord o mulțime de instrumente de măsură și reactivi. Datorită faptului că balonul nu era prea mare, pentru a câștiga înălțime, a fost necesar să scadă nu numai balastul, ci și multe aparate, alimente șichiar și un frac.
În 1812, la curtea împăratului, erau siguri că Napoleon va intra totuși în război împotriva Rusiei. Am decis să folosim aeronava în scopuri militare. Au început lucrările la construcția aeronavei. 150 de dulgheri și fierari au creat gondola, în timp ce croitorele au lucrat la scoici. Aeronava avea cârmă pentru schimbarea altitudinii de zbor, precum și vâsle pentru manevră. Gondola avea o trapă pentru aruncarea minelor terestre asupra inamicului. Din păcate, aeronava nu a văzut niciodată acțiune.
