100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
17 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

На какую высоту поднимаются надутые гелием шарики

Шарик с гелием на какую высоту поднимается и что далее с ним происходит?

Высота подъема зависит от размеров шарика, от степени его "надутости" и температуры воздуха. Если резина непрочная, а шарик сильно надут, то по мере подъема и снижения внешнего давления, шарик легко может не выдержать и порваться. А высота может быть и очень большой. Например, зонд с водородом может подняться и на 15 км. А когда часть гелия через пару дней выйдет наружу (маленькие молекулы гелия легко диффундируют сквозь резиновую оболочку), шарик упадет на землю. На фотографии — шар с гелием и с фотокамерой, который поднялся на 35 км! Кстати, его запустили канадские школьники, а когда гелий частично вышел, шар целым опустился на землю.

Молекула гелия, в отличе от всех прочих "обычных" газов (воздух, водород), — одноатомная. То есть это совсем-совсем малеькая молекула. Поэтому атом гелия в состоянии "пробираться" непосредственно сквозь резиновую оболочку воздушного шарикаю Да что там незина — для гелия "прозрачно" даже стекло, поэтому я сверхвысокого вакуума никогда не используют спекляныне резервуары и трубопроводы — только стальные (в стеклянной аппаратуре не получить давление меньше, ем парциальное давление гелия в атмосфере, потому что они просаччивается из атмосферы в такую аппаратуру). Это не штука понять: ведь резина — .то высокомолекулярный полимер, с крупными и замысловато изогнутыми, скрученными молекулами, так что один-единственный атом гелия сравнительно легко по всем этим закоулкам пробирается — даже легче, чем двухатомная молекула водорода, не говоря уж о молекуклах азота и кислорода.

Представим себе шарик из термостойкой и обладающей низкой теплопроводностью резины. Зальём в него некоторое количество воды, поместим туда нагреватель (обычный кипятильник) и начнём нагревать. Когда температура достигнет 100°С, давление паров достигнет атмосферного и шарик раздуется. Более того, если в некотором изолированном помещении поддерживать температуру выше 100°С, то водяной пар в шарике не будет конденсироваться, и он останется надутым и даже будет летать, так как плотность водяных паров при этой температуре всего 0,597 кг/м^3, а плотность сухого воздуха 0,946 кг/м^3. Таким образом, на Венере вполне возможно воздухоплавание на воздушных шарах, надутых водяным паром.

Нужно использовать формулы для потенциальной энергии тела поднятого над землей и закон Архимеда.

Епот = mg(h+S), Fа = pgV (p — po, плотность).

из уравнения выводим искомую величину:

p — величина постоянная; h — дано; необходимо знать объем (V) и массу (m) тела.

Чё-то у народа странные представления о простейшей — на уровне шестого класса — задачке по механике.

1) В условии чётко сказано, что это шарик, и он скатывается. Раз так, то трение никак не равно нулю: при отсутствии трения шарик не скатывался бы, а соскальзывал. И, кстати, то, что это шарик или кубик, не играло бы никакой роли.

2) При расчёте ускорения таки да, необходимо принимать во внимание момент инерции шарика (2/5 mr², не кот чихнул). Это ясно хотя бы из того простого соображения, что кинетическая энергия шарика при его движении — не только поступательная, но и вращательная. А вот исходная потенциальная энергия, в верхней точке (в начале движения), фиксирована. И распределяться ей надо, выходит, на две составляющих. Поэтому линейная скорость шарика в конце движения, да и в любой момент движения, не равна mg?h — она будет меньше.

Читайте так же:
Как делают оливковое масло в Италии

Какой именно будет эта скорость — сосчитать не штука. Полная кинетическая энергия шарика будет равна 1/2 (mv² + Jω²). Подставляя сюда ω = v/r и J = 2/5 mr², получаем mgΔh = 0,7mv², и скорость v = sqrt(gh/0,7). Без учёта вращательной компоненты энергии было бы, как и для обычного падения, v = sqrt(gh/0,5), то есть больше примерно на 18%.

3) Ну и теперь к ускорению. Коль скоро полная кинетическая энергия скатывающего шарика равна 0,7mv², то изменение этой энергии при изменении скорости на dv равно дифференциалу от этого выражения, то есть 1,4mv*dv. Изменение потенциальной энергии шарика за время dt, соответствующее тому же изменению скорости, равно -mg*dh = -mg*ds/sinα = -(mg/sinα)*v*dt, где α — угол наклона плоскости. Приравнивая изменение кинетической энергии изменению потенциальной, взятому с обратным знаком, не штука получить простенькое ДУ для скорости: 1,4dv = (g/sinα)*dt, откуда a = dv/dt = g/1,4sinα.

Как видим, это ускорение существенно отличается от оного же, но рассчитанного для случая просто соскальзывания без трения (когда в знаменателе был бы просто синус угла наклона, без коэффициента 1,4).

И как видим, шарик таки да, движется при этом равноускоренно, ибо производная скорости — константа. И ускорение его движения в таком эксперименте получить таки да, можно.

Нам всем уже давно известно, что при изменении высоты плотность воздуха подвержена изменению- чем выше, тем воздух становится боле разряженным, т.е. кислорода становится меньше, — молекулы газа все дальше располагаются друг от друга, и все это происходит с точностью наоборот,если человек начинает спускаться с высоты.

Согласно произведенным расчетом, изменение высотности в тысячу километров ввысь, ведет изменение плотности воздуха в сторону уменьшения на 10 процентов, поэтому нужно понимать, какими негативными факторами окружены те альпинисты, покоряющие горные вершины или пилоты самолетов.

Суть изменения плотности воздуха заключается в количестве в нем кислорода и других газов. Газы, сами по себе являются достаточно непостоянной субстанцией и для создания определенной их плотности, всегда должны существовать и определенные условия.

Вот на плотность газа основное влияние оказывает давление верхних слоев и притяжение Земли.

Чем дальше молекулы вещества находятся от поверхности планеты, тем меньше их притяжение, плюс к этому давление верхних слоев атмосферы на нижние. Вот эти два основных фактора как раз и способствуют тому, что чем атмосфера ближе к поверхности Земли, тем она будет плотнее.

Нужно отметить, что в основном принято считать, что атмосфера Земли ограничивается высотой в 100 километров, причем более 80-ти процентов всех газов сосредоточены только на расстоянии до 18-ти километров, а дальше плотность воздуха приближается к нулю.

На какую высоту поднимаются надутые гелием шарики

На какую высоту поднимаются надутые гелием шарики

Интересно

Многим приходилось запускать в небо воздушные шары, надутые гелием. При этом людей интересует вопрос: как высоко они поднимаются в небо, что с ними происходит, когда они исчезают из поля зрения? Ответ на этот вопрос неоднозначный и требует рассмотрения.

От чего зависит полет воздушного шарика

Процесс наполнения шарика гелием

Процесс наполнения шарика гелием

Читайте так же:
Можно ли управлять скоростью света?

Рассмотрим вопрос о дальности полета маленьких воздушных шариков, а не больших, выполняющих определенные задачи.

Условия, необходимые для полета шарика

Чтобы шарик полетел ввысь, его надо наполнить газом, который легче воздуха. Можно для этой цели использовать водород, он самый легкий из газов, но взрывоопасен. Гелий – второй в таблице Менделеева газ, нетоксичен, безопасен в применении, его вес в 7 раз меньше веса воздуха. Именно он стал наполнителем для детских воздушных шариков.

Сам шарик должен быть изготовлен из прочного, но эластичного материала. Этим требованиям отвечает латекс. Он тонкий, эластичный и прочный. Большинство воздушных шаров изготавливаются из латекса. В последние годы у этого материала появился конкурент – лавсановая пленка, покрытая блестящей краской. Из нее изготавливаются фольгированные шары, они также подходят для наполнения гелием. Но размеры шаров должны быть достаточно большими, чтобы они поднимались вверх. Преимущества фольгированных изделий заключаются в более высокой прочности, разнообразии форм, размерах и расцветках. Но будут ли эти достоинства влиять на высоту поднятия шариков?

Сравнение латексных и фольгированных шаров

Фото фольгированных шаров

Фото фольгированных шаров

Исследуя вопрос высоты полета шариков с гелием, рассмотрим несколько интересных фактов, приведенных разными испытателями:

  1. Рекордсменом является латексный шар, который поднялся на высоту 53 км. Запущен был Японским космическим агентством в 2002 году.
  2. На высоту 35,8 км поднялся гелиевый шарик, запущенный школьниками в Канаде в 2007 году.
  3. В 2006 году был запущен гелиевый шар в Англии и, передвигаясь на тысячи км, поднялся на высоту 32 км.
  4. В 2010 году, в США, шарик с гелием поднялся на 20 км вверх, запущенный испытателем Р. Гаррисоном.

И это только несколько фактов, подтвержденных видеосъемками. Как видим, гелиевые «путешественники» способны без труда подниматься в верхние слои стратосферы.

Ученые объясняют такую способность простого латексного шарика следующим. Поднимаясь в верхние воздушные слои, шарик начинает охлаждаться, при этом, его объем увеличивается в 5-6 раз из-за высокого давления изнутри. Поэтому, если шарик из латекса сильно надуть, он быстро лопнет. Если его наполнить газом не до конца, то в процессе полета он растягивается. Чем выше поднимается шарик, тем больших объемов он достигает. И здесь есть два варианта развития событий: шарик лопнет или начнет снижаться. Ведь на место просачивающегося через растянутые стенки гелия поступает воздух, и шар опускается вниз.

А что происходит с фольгированным шариком? Стратосфера не для него, он сможет подняться всего на несколько метров вверх. Ведь у него нет такого свойства, как эластичность и способность расширяться. Зато он может передвигаться по ветру, важно только наполнить гелием его так, чтобы он, поднявшись вверх, не лопнул от давления изнутри.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Куда улетают воздушные шарики, выпущенные в небо

Все детишки и даже некоторые взрослые обожают воздушные шарики. Эти изделия способны подарить радужное настроение, ощущение торжества и счастья. Воздушными шариками украшают залы к разным мероприятиям. А некоторые покупают их специально, чтобы выпустить в небо и насладиться тем, как они парят в небе. А куда улетают воздушные шарики? Наверняка каждый хотя бы один раз в жизни задумывался над этим вопросом.

Читайте так же:
Всемирный день блондинок — освещаем все нюансы

Куда деваются воздушные шарики

Далеко ли улетают воздушные шарики

Высота полета пущенного в небо шара может разниться. Это зависит от таких фактов:

  • Плотность материала, из которого изготовлен воздушный шарик.
  • Погодные условия.
  • Количество гелия внутри изделия.
  • Скорость ветра.

При идеальных условиях шар может подняться практически в космос, а это более 50 километров от земли.

Куда улетают воздушные шарики?

Варианты ответа на этот вопрос могут быть разнообразными. Например, для ответа детишкам можно придумать волшебную историю о том, куда улетают воздушные шарики. Это заинтересует ребенка и поможет не сильно расстраиваться, если вдруг желаемый «кусочек радости» будет упущен из рук и взлетит в небо.

Почему улетают воздушные шарики

Например, маленьким мальчикам и девочкам можно сказать следующее:

  • В путешествие по космосу.
  • К своим родителям.
  • На радугу.
  • В далекую страну Шарарам, где живет множество подобных шариков.
  • В теплые края к перелетным птичкам.

Такие версии ответа на вопроса о том, куда улетают воздушные шарики, непременно понравятся ребенку. На самом же деле, когда шар вздымается высоко в небо, он от давления лопается и спускается обратно на землю, но уже в виде резиновой тряпочки.

Сколько могут парить в небе резиновые гелиевые шарики

Зная, куда деваются воздушные шарики, многие интересуются тем, какие же из изделий дольше продержатся между небом и землей. Шары из резины, как правило, неэластичные и не очень прочные.

Долетают ли воздушные шарики до космоса

Поэтому, достигнув высоты, где гелий сменяется воздухом из-за атмосферного давления, резиновый шар не выдерживает напряжения, лопается и спускается на землю в виде кусочка резины, продолжая свою «жизнь» где-то в лесу, океане или же посреди улицы. Куда улетит воздушный шарик после того, как лопается, точно определить сложно. Но в любом случае до земли он добирается.

Сколько могут парить в небе латексные гелиевые шарики

Латекс — это материал, который получают из гевеи бразильской. То есть он является природным материалом. Поэтому если даже изделие под давлением лопнуло и упало в водоем, в лесу или же посреди города, оно не навредит экологии. Если же люди проверяют, куда летят воздушные шарики, используя резиновые изделия, то они могут навредить окружающей среде. Но даже шары из резины не такие вредные для экологической системы, как пластиковые бутылки, которые разрушительно действуют на окружающую среду.

Насколько высоко улетают воздушные шарики

Почему улетают воздушные шарики, понятно каждому. Гелий, которым они заполнены, легче воздуха, поэтому радужный шарик несет по ветру. Когда шар поднимается ввысь, на него воздействует атмосфера. Температура воздуха в верхних сферах земного шара гораздо ниже, нежели на земле. Из-за этого внутреннее пространство шара выпускает гелий и наполняется воздухом. Под давлением холодного воздуха латекс растягивается. Воздушный шарик становится тяжелее. После чего изделие начинает плавно парить и спускаться вниз.

Бывали случаи, что шар в целом виде долетал до земли. Школьники из Канады провели интересный эксперимент. Они запустили в небо шарик, наполненный гелием, и зафиксировали на нем камеру. Последние снимки были сделаны на высоте более чем 35 000 метров.

Также проводились в мире эксперименты по запуску воздушных шариков в небо вместе с «пассажирами». Самым популярным героем, который поднялся к облакам на шаре, наполненном гелием, является мишка, который был символом Олимпиады в Москве. Версий о том, где приземлился этот «летчик», существует множество. Версии, считающейся точной, так и не нашли.

Читайте так же:
Почему у пингвинов не мерзнут лапы? Описание, фото и видео

Куда летят воздушные шарики

В мире есть и люди, которые испробовали на собственном опыте, каково летать на шарах, наполненных гелием. Один из экспериментаторов был жителем Америки, и он парил над землей более 13 часов. Правда, его полет оказался неудачным, он запутался в проводах, что лишило населенный пункт электричества. Также был человек из России, готовый на все ради науки. Этот человек пробыл на высоте птичьего полета 25 минут.

У улетевших в небо воздушных шариков разные судьбы. Но в любом случае этот процесс интересен для науки и заслуживает внимания.

Куда улетают воздушные шарики

Корреспондент «Белгородских известий» выяснила, что отдельные экземпляры способны достичь космических высот

Куда улетают воздушные шарикиФото Вадима Заблоцкого

Читатель газеты заметил, что практически все торжественные мероприятия в Белгородской области завершаются отправкой в небо воздушных шариков. И попросил выяснить, что потом случается с этими праздничными атрибутами.

«Хочу поделиться с белгородцами вопросом, который пришёл мне в голову на одном из праздников. В последнее время появилась настоящая мода – на больших и торжественных массовых мероприятиях обязательно выпускать в небо воздушные шарики с гелием. Очень красиво и романтично, когда в воздух под музыку взлетают сотни шаров, да ещё с какой-нибудь символикой. А думаем ли мы, что случается с ними потом? Наверняка же они не в космос улетают, а рано или поздно падают где-то поблизости – в лесах и полях.

Ведь такой шарик – это обыкновенный кусок резины. От того, что он круглый и красивый, ничего не меняется. И получается, что мы выбрасываем эту резину торжественно, при всём народе да ещё руками детишек. Нашей и без того неутешительной экологии пользы, я думаю, это не добавляет. Может быть, пора нам задать себе этот вопрос: стоит ли минутная забава того, чтобы окончательно превращать природу в свалку?» – написал Николай Волощенко из Волоконовки.

По закону Архимеда

Продолжительность жизни воздушного шарика зависит от материала, из которого он сделан: резины или латекса. Одни быстро и шумно лопаются, другие способны прожить интересную и без преувеличения насыщенную жизнь.

С точки зрения физики полёт и резинового, и латексного шарика одинаков:

«Шарик поднимается в верхние слои, немного охлаждается, его объём с высотой увеличивается в четыре-шесть и более раз. И чем больше высота, тем больше объём шарика, – рассказывает учитель физики Павел Галуцких. – Если латексный шарик надут сильно – он лопается, если не очень сильно, то его оболочка растягивается, молекулы гелия выходят из неё, молекулы воздуха в свою очередь попадают в шар. Воздух тяжелее гелия, и шарик тяжелеет, начинает опускаться вниз, где плотность воздуха больше. Так постепенно шар снижается. Что касается резиновых шариков, то под воздействием всё тех же факторов они, поднимаясь на высоту и увеличиваясь в объёме, как правило, лопаются».

Галуцких высчитал, что на высоте 10 км плотность воздуха уменьшается в три раза по сравнению с поверхностью земли, а объём шарика, соответственно, увеличивается втрое. На высоте 12 км плотность воздуха уменьшится в четыре раза, а объём шарика вырастет вчетверо. На высоте 50 км плотность воздуха уменьшается в 1 200 раз, и здесь воздушный шар проходит последнюю проверку на прочность.

«Если шар перекачан, он лопнет, а если не перекачан, то будет жить долго, хотя гелий, конечно, всё равно будет диффундировать через оболочку», – пояснил Павел Галуцких.

50 км от земли – это уже почти космос! И тем не менее обычный латексный шарик способен на такие подвиги.

Читайте так же:
Как устроен аэродромный «Горыныч»: КрАЗ с реактивным двигателем!

Быстрее, выше, смелее

В 2007 году школьники из Канады запустили гелиевый шарик в небо, привязав к нему фотокамеру. Снимок из наивысшей точки был сделан на расстоянии 35,8 км от земли.

В прошлом году подобный опыт проделал американец Роберт Гариссон. Его воздушный шар, наполненный гелием, улетел выше, чем на 20 км, и тоже передал на землю снимки, доказывающие, что вся эта история не вымысел. В стратосфере шарик лопнул, а камера на парашюте благополучно вернулась к хозяину.

Самым известным пассажиром на воздушных шарах можно считать Мишку – символ Олимпиады-80 в Москве. Версий о том, куда он улетел и где приземлился, много. По одной из них, Мишу нашли на Воробьёвых горах, по другой – в Подмосковье, его шестиметровая оболочка порвалась. Изначально было сделано два экземпляра, и тот, который не летал, некоторое время был выставлен на ВДНХ, а потом резиновое изделие банально истлело на складах.

Его слава многим не давала покоя. В 1982 году американец Ларри Уолтерс, взмыв в небо на воздушных шарах, наполненных гелием, продержался в воздухе 13 часов. Однако приземление было не очень удачным – Ларри запутался в проводах ЛЭП и тысячи американцев остались без электричества.

Россиянин Виталий Куликов дважды взмывал в небо на латексных шариках в 2004 году. Первый раз он накачал водородом 360 шариков и 25 минут наслаждался видами с высоты 400 м. Ветер отнёс естествоиспытателя на 8,5 км. Второй раз на гелиевых шариках он пролетел 64 км.

В 2008 году бразильский священник Аделир Антонио де Карли поднялся на гелиевых шариках. Он рассчитывал пролететь 750 км к северо-западу от его церковного прихода, а вместо этого после восьми часов полёта по воле ветра очутился в 50 км над океанскими волнами. Связь с ним потерялась, и судьба бразильца неизвестна.

Кто бы и куда бы ни летал на шариках, итог всегда одинаков: все где-то приземляются. В том числе и сами воздушные шары. Красота и романтика позади, а для разноцветных лоскутков и сдувшихся бесформенных тряпок, некогда бывших шариками, начинается неизбежный процесс разложения.

Латекс – природный материал, получаемый из млечного сока бразильской гевеи. Поэтому он разрушается не нанося ущерба природе, шарики из резины в этом отношении более вредны. И всё-таки небольшие воздушные шарики, которые люди запускают от раза к разу, куда менее опасны для окружающей среды, нежели пластиковые бутылки, выбрасываемые ежедневно. Если тонкий резиновый шарик разложится за несколько месяцев, то пластиковая бутылка будет гнить около 200 лет, а алюминиевая банка сохранится на полтысячелетия.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию