Balony,aby latać wykorzystuja prawo Archimedesa.
Balony na ogrzane powietrze
BUDOWA BALONÓW
Od ponad 200 lat idea budowy balonu na ogrzane powietrze nie uległa zmianie. W dalszym ciągu balon składa się z kosza, w którym znajduje się pilot (załoga), palnika oraz powłoki w kształcie kuli lub kropli wody. Wyjątek stanowią balony reklamowe, które często przybierają kształt butelki, kufla, różnych zwierząt, czyli „special shapes”.
Zmieniły się natomiast używane materiały. Zamiast papieru, z którego dawniej klejono powłoki balonów, współcześnie stosuje się bardzo wytrzymałe i niepalne tkaniny poliestrowe. Dolna część powłoki balonu, osłaniająca płomień palnika, wykonana jest z materiałów Hi Tech - w tym przypadku wykorzystuje się nomex, tkaninę opracowaną przez NASA dla potrzeb lotów kosmicznych.
Niezmienny pozostał kształt i materiał, z którego wykonany jest kosz. W dalszym ciągu stosuje się do jego budowy lekką i wytrzymałą wiklinę. Wysokość lotu reguluje się podgrzewając powietrze wewnątrz powłoki.
Jak latają balony?
Obserwacja:
DOŚWIADCZENIE 1
- spirala zaczyna się kręcić
Konwekcja
Do wykonania doświadczenia będziemy potrzebować:
Wniosek:
- spirala z papieru
- sznurek
- świeczka
- zapałki
PRAWO ARCHIMEDESA
- spirala obraca się pod wpływem ogrzanego powietrza,które unosi się,ponieważ w wyniku ogrzania staje się lżejsze
Na balony i inne ciała zanurzone w powietrzu (lub cieczy) działa siła wyporu.
Balony unosza się w powietrzu,ponieważ siła wyporu na nie działajaca może być większa niż siła ciężkości. Jeśli chcemy,aby balon się wznosił,musimy zwiększyć siłę wyporu (np.podgrzewajac gaz w balonie),albo zmniejszyć siłę ciężkości (np.wyrzucajac balast). Niestety,nie można balonem wznieść się dowolnie wysoko,ponieważ w górnych partiach atmosfery powietrze jest tak rzadkie(a więc i lekkie),że wyprodukowanie gazu od niego lżejszego staje się prawie niemożliwe.Opuszczenie balonu wymaga z kolei oziębienia gazu w balonie,lub wypuszczenie częsci tego gazu.
Przebieg doświadczenia:
DOŚWIADCZENIE POTWIERDZAJĄCE PRAWO ARCHIMEDESA
NUREK KARTEZJUSZA
Przebieg doświadczenia:
Do wykonania doświadczenia będziemy potrzebować:
- Naciskamy ścianki butelki ręką i zwalniamy uścisk.
- plastikowa butelka [1,5l]
- słomka
- spinacz biurowy
- plastelina
- woda
Obserwacje:
- W chwili ściśnięcia miękkiej obudowy butelki następuje zanurzenie nurka, zaprzestanie jej uciskania powoduje wypłynięcie nurka.
Wniosek:
Jak wykonać doświadczenie:
- przycinamy słomkę tak,aby miała 10 cm długości (zgięcie słomki ma być po środku)
- do dwóch końców słomki wsadzamy rozwarty spinacz biurowy
- do spinacza przyczepiamy kulkę,aby nasz "nurek" pływał pionowo tuż pod powierzchnia wody
- gotowego nurka wrzucamy do butelki z woda i butelkę zakręcamy
- Podczas konstrukcji nurka w jego wnętrzu pozostawiono trochę powietrza. Umożliwia ono jego zanurzanie i wypływanie, zgodnie z prawem Pascala i Archimedesa.
- Kiedy nie naciskamy butelki objętość powietrza w nurku jest tak dobrana, że pływa on przy powierzchni wody.
- W czasie ściskania butelki, wywieramy ciśnienie na wodę wewnątrz. Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie to jest przenoszone przez wodę na powietrze wewnątrz nurka .Powietrze to dzięki swej ściśliwości, pod wpływem ciśnienia wody wciskającej się do środka nurka, zmniejsza swoją objętość. Średnia gęstość nurka wzrasta do wartości większej od gęstości wody. Zgodnie z prawem Archimedesa nurek opada na dno.
- Kiedy zwalniamy nacisk na butelkę i wodę w niej, powietrze rozpręża się wypychając wodę z nurka. Zmniejsza się znowu jego średnia gęstość zgodnie z prawem Pascala. Teraz nurek ma gęstość mniejszą od wody i zgodnie z prawem Archimedesa wypływa.
- spiralę zawieszamy na sznurku
- pod spiralą stawiamy świeczkę
- następnie zapalamy świeczkę
KONWEKCJA
W czasie lotu balonu występuje zjawisko konwekcji.
Konwekcja - proces przenoszenia ciepła wynikający z ruchu materii w objętości dowolnej substancji, np. powietrza, wody, piasku itp.
Aby powietrze w balonie było lżejsze,jest ono ogrzewane.
Ciepłe powietrze jest lżejsze(zmniejsza swoja gęstość),więc idzie do góry,przez co balon zostaje unoszony.
DOŚWIADCZENIE 2
Obserwacja:
- resztka torebki herbaty unosi się
Konwekcja
Do wykonania doświadczenia będziemy potrzebować:
- herbata w woreczku
- talerzyk
- zapałki
- nożyczki
Wniosek:
- powietrze wzdłuż tuby rozszerza się i unosi w górę razem z resztkami torebki
- zachodzi zjawisko konwekcji
Obserwacja:
DOŚWIADCZENIE 3
- balon zostaje nadmuchany
- unosi się
źródła,z których korzystałyśmy:
Konwekcja- "Latajacy balon"
Jak wykonać doświadczenie:
Do wykonania doświadczenia będziemy potrzebować:
- od torebki z herbata odcinamy sznureczek
- wysypujemy herbatę z torebki
- pusta torebke formujemy w tubę
- tubę stawiamy na talerzyku
- tubę podpalamy
- mały balonik
- mały słoiczek
- pojemnik
- goraca wodę
Izabella Biesiada i Alicja Kowalska
Wniosek:
- https://www.youtube.com
- http://lotniczapolska.pl/
- http://pl.wikipedia.org/
- zeszyt z fizyki
- ksiażka "Doświadczenia domowe"
- ksiażka "Mały Fizyk"
- zimne powietrze w słoiku zostaje ogrzane przez co zwiększa swoja objętość i unosi się do góry,co powoduje,że balon się unosi i zostaje "nadmuchany"
- zachodzi zjawisko konwkcji
Przebieg doświadczenia:
- mały balonik naciagamy na słoik
- gotujemy wodę
- słoiczek wsadzamy do pojemnika
- do pojemnika wlewamy goraca wodę
Jak latają balony?
Izabella Biesiada i Alicja Kowalska