As palavras "aviação" e "aeronáutica" até os anos 20. século 20 eram sinônimos. Tudo mudou no início do século passado. A aeronáutica começou a ser chamada de movimento com a ajuda de dispositivos mais leves que o ar e aviação - voar em aviões. Ou seja, navios que são mais pesados que o ar. No artigo vamos considerar em detalhes a história da aeronáutica, a física do processo.
Por que o balão decola
Lembre-se em que condições um corpo imerso em um líquido flutua. Se sua densidade for menor que a densidade do líquido. O mesmo se aplica ao gás, em particular ao ar. Um balão (aeróstato) decolará se houver um gás mais leve (comparado ao ar) dentro de sua concha. O balão também "flutua" para cima, embora seja impedido pela força da gravidade que atua sobre o casco.
Vamos listar as forças que atuam na bola. Primeiro, é a gravidade da casca. A segunda é a gravidade do gás. O gás dentro da bola também tem massa, o que significa que também é afetado pela gravidade. Suponhamos que essas duas forças juntas não estejam emcapaz de superar a força de Arquimedes, que atua sobre o gás do ar. Nesse caso, o balão pode decolar e levantar a carga.
Levantar
Vamos considerar as principais disposições da física da aeronáutica. Se amarrarmos o balão no chão, ele irá puxar para cima, puxando a corda com uma força chamada sustentação. Para calculá-lo, você precisa subtrair o peso do gás junto com a casca da força de Arquimedes. O peso é a soma da gravidade da casca e a gravidade do gás. A força de Arquimedes é igual ao produto da densidade do ar, a aceleração da queda livre e o volume da bola.
A força de levantamento é maior, quanto mais leve a casca. É quanto maior, maior o volume da bola e maior a diferença entre a densidade do ar e a densidade do gás. Portanto, se você deseja obter o máximo de sustentação, o balão deve ser preenchido com o gás mais leve. Isso é hidrogênio. No entanto, há um problema: é muito inflamável, especialmente quando misturado com oxigênio. Portanto, na maioria das vezes os balões são inflados com hélio.
Balão
Um balão é um aparelho que é preenchido com gás leve. A foto mostra um balão de ar quente usado para estudar o clima. Esta é a chamada sonda-balão. Ele é preenchido com hélio, um transmissor de rádio é suspenso por baixo, transmitindo informações sobre temperatura, pressão, umidade do ar em diferentes alturas. Balões são usados em meteorologia.
É possível criar veículos aeronáuticos relativamente seguros e muito baratos, não necessitando nem de hidrogênio nem de hélio. Em vez desses gases, a casca é preenchida com ar comum, mas mais quente. Tal balão foi inventado pelos franceses, os irmãos Montgolfier. Esse evento foi ótimo! A figura mostra o primeiro balão de ar quente. Um fogo foi aceso por baixo, o ar quente encheu a concha e a bola disparou para cima. A uma certa altura, ele parou de subir. Para continuar a subida, o lastro foi retirado do aparelho. Se fosse necessário descer, abaixavam o fogo.
Stratostat
Em altitudes muito altas, a densidade do ar diminui. Consequentemente, a força de elevação também diminui. Como pode ser aumentado? É necessário aumentar o volume, então aqueles veículos aeronáuticos que sobem muito alto na estratosfera são enormes. Esses navios são chamados de estratostatos.
Recentemente, um atleta extremo bateu um recorde: subiu em um balão estratosférico a uma altura de 39 km e em queda livre ultrapassou a velocidade do som. Este é Félix Baumgartner. A foto mostra o estratostato que ele usou. Suas dimensões são de cerca de 100 m, o que é compatível com a altura da Estátua da Liberdade. A aeronave é preenchida com 85 mil m33 hélio, a chamada gôndola fica suspensa abaixo, onde o passageiro está localizado.
Dirigível
Considere a física da aeronáutica. O balão e o balão da estratosfera se movem onde o vento sopra. Aeronautas experientes sabem que o vento é diferente em diferentes alturas. Então eles ajustam a altura do balão para que o vento sopre onde eles quiserem. Se você precisa navegar do ponto A ao ponto Bindependentemente do vento, uma hélice especial deve ser adaptada ao aparelho, como em um avião, que ajudará a se mover na direção certa. Tal dispositivo é chamado de dirigível. Como regra, estes são sistemas muito grandes. O dispositivo é preenchido com hélio, uma gôndola é anexada abaixo e uma hélice está localizada na parte inferior. Os cabos que ficam pendurados na parte inferior do dirigível são usados para prendê-lo ao solo.
Um dos dirigíveis mais famosos do mundo foi construído pelos alemães no início dos anos 30. Século XX, foi chamado de "Gendenburg". O destino deste aparelho é um pouco semelhante ao destino do Titanic. Era um navio extraordinariamente confortável. Seu comprimento era de cerca de um quarto de quilômetro. Cerca de 100 pessoas foram colocadas a bordo. O dirigível era movido por 4 motores.
6 de maio de 1937, o navio sofreu um acidente. Tinha que ser preenchido exclusivamente com hélio, e naquela época o hélio só estava disponível nos Estados Unidos. Como esta era a época do governo de Hitler, os americanos se recusaram categoricamente a vender gás aos nazistas. O dirigível estava cheio de hidrogênio. Precauções extraordinárias foram tomadas para evitar um incêndio. Durante o pouso, o tempo estava pré-tempestade e havia um forte campo elétrico no ar. O dirigível fez um voo da Alemanha (Frankfurt) para Nova York, atravessando o Oceano Atlântico. Quando ele foi plantado, surgiu uma faísca, devido a um vazamento de hidrogênio, o dirigível pegou fogo. Dos 97 passageiros, 35 morreram e outra pessoa morreu no chão.
Os primeiros passos da aeronáutica em nosso país: um pouco de história
Sobre a aeronáutica na Rússiaaprendido no tempo de Catarina II. Seu enviado na França anunciou a invenção dos irmãos Montgolfier.
A sensação foi replicada pelos jornais russos, e mais tarde foi publicado um livro que explicava o princípio do balão. Foi lido por Euler, membro da Academia de Ciências de São Petersburgo. Ele estudou a física da aeronáutica e projetou o primeiro balão. Após o único voo deste aparelho, Catarina II, por seu decreto, proibiu a aeronáutica devido ao risco de incêndio. Por violação do decreto, foi aplicada uma multa de 20 rublos.
Sob Catarina II, ninguém violou o decreto, mas quando Alexandre I governou o país, o balão voou novamente. Isso aconteceu em Moscou, o balão era controlado por um homem chamado Terzi. Ele promoveu o balonismo como um circo e ganhou muito dinheiro com isso.
Em 1803, o famoso aeronauta Garnerin e sua esposa foram convidados para a Rússia. Eles demonstraram as capacidades do balão para um público atônito, entre os quais estava o imperador Alexandre I.
O uso do aparato em assuntos científicos e militares
Garnerin fez mais de um voo de demonstração antes que os cientistas se interessassem pela aeronáutica. A Academia de Ciências enviou um de seus membros, Zakharov, em um voo para fazer observações atmosféricas. O acadêmico levou consigo muitos instrumentos de medição e reagentes. Como o balão não era muito grande, para ganhar altura foi necessário soltar não só o lastro, mas também muitos eletrodomésticos, alimentos eaté mesmo um fraque.
Em 1812, na corte do imperador, eles tinham certeza de que Napoleão iria mesmo assim à guerra contra a Rússia. Decidimos usar a aeronave para fins militares. O trabalho começou na construção do dirigível. 150 carpinteiros e ferreiros criaram a gôndola, enquanto costureiras trabalhavam na concha. O dirigível tinha um leme para alterar a altitude de voo, bem como remos para manobras. A gôndola tinha uma escotilha para lançar minas terrestres no inimigo. Infelizmente, a aeronave nunca entrou em ação.
