?
Воздушный шар – это устройство, используемое для полета в воздухе и основанное на принципе архимедовой силы. Однако, чтобы более подробно понять, почему воздушный шар поднимается вверх, нужно разобраться с этим принципом и его физическими основами.
Принцип архимедовой силы был открыт древнегреческим ученным Архимедом, который заметил, что тела в жидкостях (в данном случае - воздухе), испытывают воздействие силы, равной весу объема вытесненной ими жидкости (воздуха). Другими словами, когда тело помещается в жидкость (воздух), то жидкость (воздух) снижается по уровню на объем тела и возвышается вокруг него. В результате возникает вертикальная сила, направленная вверх, которую называют архимедовой силой.
Этот же принцип действует и в случае с воздушным шаром. Шар наполнен газом, который имеет меньшую плотность, чем окружающий воздух. Как только шар начинает двигаться вверх, он смещает воздух вниз, что приводит к тому, что объем вытесняемого им воздуха уменьшается, что снижает вес шара. Из-за этого более легкий шар становится способным подниматься вверх, преодолевая силу тяжести.
Таким образом, воздушный шар поднимается вверх благодаря тому, что он имеет плотность, меньшую, чем окружающий воздух, и воздействует на него архимедова сила. Чем меньше плотность газа в шаре, тем больше разница с окружающим воздухом, и тем сильнее архимедова сила, что позволяет шару подниматься еще выше. Поэтому в качестве заполнителя шаров часто используют легкие газы, такие как водород или гелий.
Но не только плотность заполнителя, но и форма шара имеют большое значение для полета. Воздушные шары всегда имеют округлую форму и напоминают огромные капли воды. Такая форма позволяет шару быть как можно более аэродинамичным и меньше сопротивляться воздуху, что также увеличивает силу подъема и нравит заметное соотношение между весом оболочки шара и скоростью его подъема.
Кроме того, чтобы поднять воздушный шар вверх, нужно убедиться, что его вес меньше архимедовой силы, действующей на него. Для этого шар должен быть наполнен определенным объемом газа, который обеспечит подъем шара. Это объем зависит от плотности газа, его температуры и давления. Например, если использовать горячий воздух как заполнитель, то нужно нагревать его до определенной температуры, чтобы создать достаточный объем горячего воздуха, который обеспечит подъем воздушного шара. Если же заполнитель - газ, который легче воздуха, то нужно продумать точный объем газа, чтобы точно достичь требуемой силы подъема.
Также важным фактором является управление полетом воздушного шара. Для этого используют систему нагревателей, которые помогают поддерживать нужную температуру в газовом заполнителе и регулировать силу подъема. Кроме того, шар может управляться с помощью велосипедных рулей установленных под оболочкой.
В итоге, воздушный шар поднимается вверх благодаря принципу архимедовой силы, которая возникает в результате разницы плотности заполнителя и окружающего воздуха. Заполнитель шара может быть различным, но чаще всего используют легкие газы, тщательно рассчитывая объем заполнителя. Кроме того, форма оболочки шара и управляющие механизмы играют важную роль в подъеме и перемещении воздушного шара в воздухе.