Читать «Самолеты, воздушные змеи и воздушные шары своими руками» онлайн - страница 50

Движение воздуха со скоростью 1–3 м/с можно ощутить на себе. При таком ветре флаги на зданиях колышатся. Можно заметить также колыхание травы и шелест листьев на деревьях. На поверхности водоемов при слабом ветре появляется легкая рябь.

Построение различных моделей воздушных шаров

Самодельные воздушные шары по своей конструкции напоминают настоящие, на которых осуществляются полеты людей. Для того, чтобы воздушный шар, сделанный своими руками, смог полететь и выдержал некий груз, необходимо при его создании учесть несколько физических параметров.

Воздушный шар поднимается при запуске вверх в том случае, если он наполнен газом, который легче воздуха. При этом масса самого воздушного шара также не должна быть выше определенных значений. Также разница между массой вытесняемого воздушным шаром воздуха и заполняющего воздушный шар воздуха должна превышать массу оболочки этого летательного аппарата. Такая разница соответствует подъемной силе воздушного шара. По этому значению определяют массу груза, который сможет поднять воздушный шар.

Для того чтобы рассчитать параметры воздушного шара, достаточно школьных знаний по физике.

Всем известно, что теплый воздух весит больше, чем холодный. Масса 1 м2 воздуха температурой 60 °C составляет 1040 г, а температурой 10 °C – 1240 г. разница между этими показателями составляет 200 г. Значит воздушный шар объемом 1 м2 имеет подъемную силу (Р 1 м2) при температуре атмосферного воздуха 10 °C равную 200 г. Для расчета объема (V) воздушного шара используется формула:

...

Vш = 4 × 3,14 × R3/3,

где R – радиус шара.

При упрощении эта формула приобретает вид:

...

Vш = 4R3.

Если допустить, что радиус шара равен 1 м, получиться, что его объем соответствует 4 м2.

Далее, по формуле можно рассчитать подъемную силу определенного воздушного шара:

...

Рш = Vш × Р 1 м2 = 4 × 200 = 800 (г).

По известным формулам рассчитывают и массу оболочки воздушного шара. Для этого необходимо знать площадь (S) поверхности шара:

...

Sш = 4 × 3,14 R2.

В данном случае, площадь поверхности равна 12 м2. Известно, что 1 м2 папиросной бумаги и масса клея, необходимая для склеивания деталей соответствуют 55 г. Значит можно рассчитать массу оболочки воздушного шара (Роб).

...

Роб = Sш × Р 1кв. м = 12 × 55 = 660 (г).

Теперь можно вычислить полезную подъемную силу воздушного шара:

...

Pпол = Рш – Роб = 800–660 = 140 (г).

По этому результату можно сделать вывод, что воздушный шар с радиусом 1 м при наполнении теплым воздухом полетит.

Для того чтобы сделать выкройку оболочки воздушного шара, нужно определить длину деталей. Для этого нужно знать радиус и длину окружности воздушного шара и число деталей, составляющих оболочку. Число деталей в оболочке воздушного шара может быть различным.