Le parole "aviazione" e "aeronautica" fino agli anni '20. 20 ° secolo erano sinonimi. Tutto è cambiato all'inizio del secolo scorso. L'aeronautica iniziò a essere chiamata movimento con l'aiuto di dispositivi più leggeri dell'aria e aviazione: volare sugli aeroplani. Cioè, navi più pesanti dell'aria. Nell'articolo considereremo in dettaglio la storia dell'aeronautica, la fisica del processo.
Perché il pallone decolla
Ricorda in quali condizioni galleggia un corpo immerso in un liquido. Se la sua densità è inferiore alla densità del liquido. Lo stesso vale per il gas, in particolare l'aria. Un pallone (aerostato) decollerà se c'è un gas più leggero (rispetto all'aria) all'interno del suo guscio. Anche il pallone "galleggia" verso l' alto, sebbene sia ostacolato dalla forza di gravità che agisce sul guscio.
Elenchiamo le forze che agiscono sulla palla. In primo luogo, è la gravità del guscio. Il secondo è la gravità del gas. Anche il gas all'interno della palla ha massa, il che significa che è influenzato anche dalla gravità. Assumiamo che queste due forze insieme non siano dentroin grado di vincere la forza di Archimede, che agisce sul gas dell'aria. In tal caso, il pallone può decollare e sollevare il carico.
Solleva
Consideriamo le disposizioni chiave della fisica dell'aeronautica. Se leghiamo il palloncino a terra, si solleverà, tirando la corda con una forza chiamata sollevamento. Per calcolarlo, devi sottrarre il peso del gas insieme al guscio dalla forza di Archimede. Il peso è la somma della gravità del guscio e della gravità del gas. La forza di Archimede è uguale al prodotto della densità dell'aria, dell'accelerazione della caduta libera e del volume della palla.
La forza di sollevamento è maggiore, più leggero è il guscio. È maggiore, maggiore è il volume della palla e maggiore è la differenza tra la densità dell'aria e la densità del gas. Quindi, se vuoi ottenere il massimo sollevamento, il pallone deve essere riempito con il gas più leggero. Questo è idrogeno. Tuttavia, c'è un problema: è molto infiammabile, soprattutto se miscelato con l'ossigeno. Pertanto, molto spesso i palloncini vengono gonfiati con elio.
Palloncino
Un pallone è un apparecchio riempito di gas leggero. La foto mostra una mongolfiera usata per studiare il tempo. Questa è la cosiddetta sonda a palloncino. È riempito di elio, un trasmettitore radio è sospeso dal basso, trasmettendo informazioni su temperatura, pressione, umidità dell'aria a diverse altezze. I palloncini sono usati in meteorologia.
È possibile creare veicoli aeronautici relativamente sicuri e molto economici, che non richiedono né idrogeno né elio. Invece di questi gas, il guscio è riempito con aria normale, ma più calda. Un tale pallone è stato inventato dai francesi, i fratelli Montgolfier. Questo evento è stato fantastico! La figura mostra la prima mongolfiera. Un fuoco è stato acceso dal basso, aria calda ha riempito il guscio e la palla si è alzata in volo. Ad una certa altezza, smise di alzarsi. Per continuare la salita, la zavorra è stata fatta cadere dall'apparato. Se era necessario scendere, abbassavano il fuoco.
Stratostat
A quote molto elevate, la densità dell'aria diminuisce. Di conseguenza, anche la forza di sollevamento diminuisce. Come si può aumentare? È necessario aumentare il volume, quindi quei veicoli aeronautici che salgono molto in alto nella stratosfera sono enormi. Tali navi sono chiamate stratostats.
Di recente, un atleta estremo ha stabilito un record: è salito su un pallone stratosferico a un' altezza di 39 km e in caduta libera ha superato la velocità del suono. Questo è Felix Baumgartner. La foto mostra lo stratostato che ha usato. Le sue dimensioni sono di circa 100 m, commisurate all' altezza della Statua della Libertà. L'aereo è riempito con 85mila m33 di elio, la cosiddetta gondola è sospesa al di sotto, dove si trova il passeggero.
Dirigibile
Considera la fisica dell'aeronautica. La mongolfiera e la mongolfiera si muovono dove soffia il vento. Gli aeronauti esperti sanno che il vento è diverso a diverse altezze. Quindi regolano l' altezza del pallone in modo che il vento soffi dove vogliono. Se devi navigare dal punto A al punto Bindipendentemente dal vento, è necessario adattare all'apparato un'elica speciale, come in un aeroplano, che aiuterà a muoversi nella giusta direzione. Tale dispositivo è chiamato dirigibile. Di norma, si tratta di sistemi molto grandi. Il dispositivo è riempito di elio, una gondola è attaccata sotto e un'elica si trova sotto il suo fondo. I cavi che pendono dal fondo del dirigibile servono per fissarlo a terra.
Uno dei dirigibili più famosi al mondo fu costruito dai tedeschi nei primi anni '30. XX secolo, si chiamava "Gendenburg". Il destino di questo apparato è in qualche modo simile al destino del Titanic. Era una nave insolitamente comoda. La sua lunghezza era di circa un quarto di chilometro. Circa 100 persone sono state imbarcate. Il dirigibile era azionato da 4 motori.
Il 6 maggio 1937, la nave subì un incidente. Doveva essere riempito esclusivamente con elio ea quel tempo l'elio era disponibile solo negli Stati Uniti. Poiché questo era il tempo del governo di Hitler, gli americani si rifiutarono categoricamente di vendere gas ai nazisti. Il dirigibile era pieno di idrogeno. Sono state prese precauzioni straordinarie per evitare un incendio. Durante l'atterraggio, il tempo era pre-tempestoso e c'era un forte campo elettrico nell'aria. Il dirigibile ha effettuato un volo dalla Germania (Francoforte) a New York, attraverso l'Oceano Atlantico. Quando fu piantato, scoppiò una scintilla, a causa di una perdita di idrogeno, il dirigibile prese fuoco. Dei 97 passeggeri, 35 sono morti e un' altra persona è rimasta uccisa a terra.
I primi passi dell'aeronautica nel nostro Paese: un po' di storia
Sull'aeronautica in Russiaappreso al tempo di Caterina II. Il suo inviato in Francia annunciò l'invenzione dei fratelli Montgolfier.
La sensazione è stata replicata dai giornali russi, e in seguito è stato pubblicato un libro che spiegava il principio del pallone. Fu letto da Eulero, membro dell'Accademia delle scienze di San Pietroburgo. Studiò la fisica dell'aeronautica e progettò il primo pallone. Dopo l'unico volo di questo apparato, Caterina II, con suo decreto, vietò l'aeronautica per il rischio di incendio. Per la violazione del decreto è stata prevista una multa di 20 rubli.
Sotto Caterina II, nessuno ha violato il decreto, ma quando Alessandro I ha governato il paese, il pallone è volato di nuovo. Questo è successo a Mosca, il pallone era controllato da un uomo di nome Terzi. Ha promosso la mongolfiera come un circo e ci ha fatto un sacco di soldi.
Nel 1803, il famoso aeronauta Garnerin e sua moglie furono invitati in Russia. Hanno dimostrato le capacità del pallone a un pubblico sbalordito, tra cui l'imperatore Alessandro I.
L'uso dell'apparato nelle scienze e negli affari militari
Garnerin ha effettuato più di un volo dimostrativo prima che gli scienziati si interessassero all'aeronautica. L'Accademia delle scienze ha inviato uno dei suoi membri, Zakharov, in volo per effettuare osservazioni atmosferiche. L'accademico portò con sé a bordo molti strumenti di misura e reagenti. A causa del fatto che il pallone non era troppo grande, per guadagnare altezza era necessario far cadere non solo la zavorra, ma anche molti elettrodomestici, cibo eanche un frac.
Nel 1812, alla corte dell'imperatore, erano sicuri che Napoleone sarebbe comunque entrato in guerra contro la Russia. Abbiamo deciso di utilizzare l'aereo per scopi militari. Iniziarono i lavori per la costruzione del dirigibile. 150 falegnami e fabbri realizzarono la gondola, mentre le sarte lavoravano alla conchiglia. Il dirigibile aveva un timone per modificare l' altitudine di volo, nonché remi per le manovre. La gondola aveva un portello per sganciare mine sul nemico. Sfortunatamente, l'aereo non è mai stato in azione.
