Las palabras "aviación" y "aeronáutica" hasta los años 20. siglo 20 eran sinónimos. Todo cambió a principios del siglo pasado. La aeronáutica comenzó a llamarse movimiento con la ayuda de dispositivos que son más livianos que el aire y aviación: volar en aviones. Es decir, barcos que son más pesados que el aire. En el artículo consideraremos en detalle la historia de la aeronáutica, la física del proceso.
¿Por qué despega el globo?
Recuerda en qué condiciones flota un cuerpo sumergido en un líquido. Si su densidad es menor que la densidad del líquido. Lo mismo se aplica al gas, en particular al aire. Un globo (aerostato) despegará si hay un gas más ligero (en comparación con el aire) dentro de su caparazón. El globo también "flota" hacia arriba, aunque se ve obstaculizado por la fuerza de gravedad que actúa sobre el caparazón.
Hagamos una lista de las fuerzas que actúan sobre la pelota. Primero, es la gravedad del caparazón. El segundo es la gravedad del gas. El gas dentro de la bola también tiene masa, lo que significa que también se ve afectado por la gravedad. Supongamos que estas dos fuerzas juntas no están encapaz de vencer la fuerza de Arquímedes, que actúa sobre el gas del aire. Si es así, entonces el globo puede despegar y levantar la carga.
Levante
Consideremos las disposiciones clave de la física de la aeronáutica. Si atamos el globo al suelo, tirará hacia arriba tirando de la cuerda con una fuerza llamada sustentación. Para calcularlo, debe restar el peso del gas junto con el caparazón de la fuerza de Arquímedes. El peso es la suma de la gravedad de la coraza y la gravedad del gas. La fuerza de Arquímedes es igual al producto de la densidad del aire, la aceleración de la caída libre y el volumen de la pelota.
La fuerza de elevación es mayor cuanto más ligera es la carcasa. Es mayor cuanto mayor es el volumen de la bola y mayor la diferencia entre la densidad del aire y la densidad del gas. Entonces, si desea obtener la máxima sustentación, el globo debe llenarse con el gas más liviano. Esto es hidrógeno. Sin embargo, hay un problema: es muy inflamable, especialmente cuando se mezcla con oxígeno. Por lo tanto, la mayoría de las veces los globos se inflan con helio.
Globo
Un globo es un aparato que se llena con gas ligero. La foto muestra un globo aerostático utilizado para estudiar el clima. Esta es la llamada sonda de globo. Está lleno de helio, un transmisor de radio está suspendido desde abajo, transmitiendo información sobre temperatura, presión, humedad del aire a diferentes alturas. Los globos se utilizan en meteorología.
Es posible crear vehículos aeronáuticos que sean a la vez relativamente seguros y muy económicos, y que no requieran ni hidrógeno ni helio. En lugar de estos gases, el caparazón se llena con aire ordinario, pero más caliente. Tal globo fue inventado por los franceses, los hermanos Montgolfier. ¡Este evento fue genial! La figura muestra el primer globo aerostático. Se encendió un fuego desde abajo, el aire caliente llenó el caparazón y la bola se elevó hacia arriba. A cierta altura, dejó de subir. Para continuar el ascenso, se soltó lastre del aparato. Si era necesario bajar, bajaban el fuego.
Estratostato
A altitudes muy altas, la densidad del aire disminuye. En consecuencia, la fuerza de elevación también disminuye. ¿Cómo se puede aumentar? Es necesario aumentar el volumen, por lo que esos vehículos aeronáuticos que se elevan muy alto en la estratosfera son enormes. Estos barcos se llaman estratostatos.
Recientemente, un atleta extremo estableció un récord: se subió a un globo estratosférico a una altura de 39 km y en caída libre superó la velocidad del sonido. Este es Félix Baumgartner. La foto muestra el estratostato que usó. Sus dimensiones son de unos 100 m, lo que corresponde a la altura de la Estatua de la Libertad. El avión está lleno de 85 mil m33 helio, la llamada góndola está suspendida debajo, donde se encuentra el pasajero.
Dirigible
Considere la física de la aeronáutica. El globo y el globo de la estratosfera se mueven donde sopla el viento. Los aeronautas experimentados saben que el viento es diferente a diferentes alturas. Entonces ajustan la altura del globo para que el viento sople donde ellos quieren. Si necesitas navegar del punto A al punto Bindependientemente del viento, se debe adaptar una hélice especial al aparato, como en un avión, que ayudará a moverse en la dirección correcta. Tal dispositivo se llama dirigible. Como regla, estos son sistemas muy grandes. El dispositivo está lleno de helio, se adjunta una góndola debajo y una hélice se encuentra debajo de su parte inferior. Los cables que cuelgan de la parte inferior de la aeronave se utilizan para asegurarla al suelo.
Una de las aeronaves más famosas del mundo fue construida por los alemanes a principios de los años 30. Siglo XX, se llamaba "Gendenburg". El destino de este aparato es algo similar al destino del Titanic. Era un barco inusualmente cómodo. Su longitud era de un cuarto de kilómetro. Unas 100 personas fueron colocadas a bordo. El dirigible estaba propulsado por 4 motores.
6 de mayo de 1937, el barco sufre un accidente. Tenía que llenarse exclusivamente con helio, y en ese momento el helio solo estaba disponible en los Estados Unidos. Como era la época del gobierno de Hitler, los estadounidenses se negaron rotundamente a vender gasolina a los nazis. La aeronave estaba llena de hidrógeno. Se tomaron precauciones extraordinarias para evitar un incendio. Durante el aterrizaje, el clima era pre-tormentoso y había un fuerte campo eléctrico en el aire. El dirigible hizo un vuelo desde Alemania (Frankfurt) a Nueva York, a través del Océano Atlántico. Cuando estaba plantado, surgió una chispa, debido a una fuga de hidrógeno, la aeronave se incendió. De los 97 pasajeros, 35 murieron y otra persona murió en tierra.
Los primeros pasos de la aeronáutica en nuestro país: un poco de historia
Sobre la aeronáutica en Rusiaaprendido en tiempos de Catalina II. Su enviado en Francia anunció la invención de los hermanos Montgolfier.
La sensación fue replicada por los periódicos rusos, y más tarde se publicó un libro que explicaba el principio del globo. Fue leído por Euler, miembro de la Academia de Ciencias de San Petersburgo. Estudió la física de la aeronáutica y diseñó el primer globo. Tras el único vuelo de este aparato, Catalina II, mediante su decreto, prohibió la aeronáutica por riesgo de incendio. Por violación del decreto, se impuso una multa de 20 rublos.
Bajo Catalina II, nadie violó el decreto, pero cuando Alejandro I gobernó el país, el globo volvió a volar. Esto sucedió en Moscú, el globo estaba controlado por un hombre llamado Terzi. Promovió los globos como un circo y ganó mucho dinero con eso.
En 1803, el famoso aeronauta Garnerin y su esposa fueron invitados a Rusia. Demostraron las capacidades del globo a una audiencia asombrada, entre la que se encontraba el emperador Alejandro I.
El uso del aparato en asuntos científicos y militares
Garnerin realizó más de un vuelo de demostración antes de que los científicos se interesaran por la aeronáutica. La Academia de Ciencias envió a uno de sus miembros, Zakharov, en un vuelo para realizar observaciones atmosféricas. El académico llevó consigo a bordo una gran cantidad de instrumentos de medición y reactivos. Debido a que el globo no era demasiado grande, para ganar altura era necesario dejar caer no sólo el lastre, sino también muchos electrodomésticos, comida yincluso un frac.
En 1812, en la corte del emperador, estaban seguros de que, a pesar de todo, Napoleón iría a la guerra contra Rusia. Decidimos utilizar el avión con fines militares. Se comenzó a trabajar en la construcción de la aeronave. 150 carpinteros y herreros crearon la góndola, mientras costureras trabajaban en la concha. El dirigible tenía un timón para cambiar la altitud de vuelo, así como remos para maniobrar. La góndola tenía una escotilla para lanzar minas terrestres sobre el enemigo. Desafortunadamente, el avión nunca entró en acción.
