Воздухоплавание (окончание)

Почему воздушные шары такие большие?

Сила Архимеда действует на все находящиеся в воздухе тела — в том числе и на вас сейчас. Почему же вы не плаваете в воздухе, а воздушный шар плавает? Чтобы найти ответ на этот вопрос, решим задачу.

РЕШИМ ЗАДАЧУ

Каким должен быть объём воздушного шара, чтобы действующая на него сила Архимеда была равна силе тяжести, действующей на человека массой 70 кг?

Р е ш е н и е. Обозначим объём воздушного шара V. Тогда действующая на него сила Архимеда F_А = ρ_возд gV. На человека действует сила тяжести F_T = mg, где m — масса человека. Из равенства F_A = F_T получаем ρ_воздV = m, откуда

Это — объём комнаты, причём довольно большой!

Итак, огромные размеры воздушных шаров объясняются малой плотностью воздуха. Она примерно в 800 раз меньше плотности воды, поэтому для возникновения одной и той же силы Архимеда вытесненный объем воздуха должен быть примерно в 800 раз больше, чем вытесненный объём воды.

Чем наполняют воздушные шары?

Большого объёма ещё недостаточно для того, чтобы воздушный шар плавал в воздухе. Чтобы выталкивающая сила уравновешивала силу тяжести, надо, чтобы воздушный шар имел ещё и достаточно малую массу, поскольку шар (вместе с корзиной и пассажирами) должен весить столько же, сколько и воздух такого же объёма.

Поэтому воздушный шар надо наполнять газом, имеющим меньшую плотность, чем окружающий воздух. Первые воздушные шары — монгольфьеры наполняли горячим воздухом: его плотность меньше плотности холодного воздуха. Горячим воздухом часто наполняют воздушные шары и сегодня — его нагревают газовой горелкой, расположенной под отверстием в нижней части шара. Такие воздушные шары используют, например, в аттракционах, в научных экспедициях. Они поднимаются на сравнительно небольшую высоту (сотни метров).

На большую же высоту (десятки километров) может подняться только шар, наполненный газом, плотность которого значительно меньше плотности воздуха. Такими газами являются водород и гелий. Наполненные водородом шары-зонды диаметром 1 — 2 м используют для исследования верхних слоёв атмосферы. Показания приборов, помещённых на этих шарах, передаются по радио — их используют, например, для предсказания погоды.

<<< К началу