Презентация "Воздухоплавание" по физике – проект, доклад

Воздухоплавание

Автор: учитель физики и информатики Александрова З.В., МОУ СОШ №5 п. Печенга, Мурманская область, 2009 г.

7 класс

Цели: Обучающая: Рассмотреть физические основы воздухоплавания и историю развития полетов; формировать целостное восприятие научной картины мира, используя средства ИКТ. Развивающая: развивать операционный стиль мышления учащихся; развивать синтетическое мышление учащихся;продолжить работу над развитием интеллектуальных умений и навыков: выделение главного, анализ, умение делать выводы. Воспитывающая: формировать интерес учащихся к изучению физики и информатики; воспитывать аккуратность, умения и навыки рационального использования своего времени, планирования своей деятельности.

Фронтальный тест:

Тело , погружённое в жидкость , будет подниматься , если… Сила Архимеда равна силе тяжести. Сила Архимеда меньше силе тяжести. Сила Архимеда больше силе тяжести. Если плотность сплошного твёрдого тела равна плотности жидкости, то тело… Остаётся в равновесии внутри жидкости. Тонет. Всплывает. Тело , находящееся в газе, теряет в своём весе столько,… Сколько весит газ в объёме, вытесненном телом. Сколько весит газ, вытесненный телом. Сколько весит тела.

Решение задач (у доски)

Тело объёмом 500см 3 погружено в воду. Вычислите архимедову силу, действующую на это тело. Плотность воды 100кг/ см 3 . Ответ: 400 Ответ: 5 Н . Водоизмещение лодки 500Н, а её вес 0,1 кН. Чему равен вес груза, находящегося в лодке? Ответ: 400Н Какую силу нужно приложить, чтобы удержать удержать в воде камень массой 15 кг, объём камня 1000см 3 ? Ответ: 140Н.

Воздухоплавание (или аэронавтика)- это создание летательных средств легче воздуха. К ним причисляют аэростаты (воздушные шары) и дирижабли.

Аэронавтика

Fп = FA - Fтяж FA =возд g Vш , Fтяж =г g Vш Fп = (возд - г ) g Vш

Если выталкивающая сила станет больше силы тяжести, действующей на тело, то оно поднимется, оторвавшись от земли. На этом основан принцип воздухоплавания. Летательные аппараты, которые реализуют этот принцип называются аэростатами.

Подъёмная сила воздушного шара:

Аэростаты

Неуправляемые Свободно перемещаются по воздуху и имеют форму шара.

Привязные При помощи тороса фиксируются над данной точкой земной поверхности.

Управляемые Имеют двигатель, воздушные винты и могут перемещаться по заданному маршруту.

Первый аэростат братьев Монгольфье.

Первая публичная демонстрация полета воздушного шара, наполненного горячим воздухом, представлена на гравюре в несколько фантастическом виде. Опыт был проведен братьями Жозефом и Этьеном Монгольфье 4 июня 1783 г. в Анноне (Франция). Шар представлял собой сферический льняной мешок, оклеенный бумагой, имел 11 м в поперечнике и весил 227 кг. Его наполнили горячим воздухом над костром. Полет продолжался 10 мин.

Впервые в свободный полет человек отправился на воздушном шаре, который поднялся из сада замка де ла Мюэт в западном пригороде Парижа 21 ноября 1783 г.

Жозеф и Этьен (гравюра XIX в).

Братья Монгольфье

Первый полет монгольфьера с экипажем.

Первый полет монгольфьера с животными.

Теперь о пассажирах шаров-монгольфьеров. Как и при первых космических запусках, ими были животные: утка, баран и петух.После испытания в прессе разразился скандал - у петуха оказалось сломанным крыло. Не подумайте, что шумиху в печати подняли защитники прав животных. Вопрос стоял остро: выживет ли в воздухе человек.

21 октября 1783 года маркиз А. д`Арланд и барон Пилатр де Розье совершил первый в истории управляемый полет на аэростате. Опыт едва не закончился трагедией. От костра, на котором подогревали воздух, начала тлеть корзина. Все обошлось: прогорев в нескольких местах, шар пролетел несколько километров и приземлился в окрестностях Парижа.

Полет д`Арланда и де Розье 21 октября 1783 г.

Пилатр де Розье терпит катастрофу 15 июня 1785 г.

Первый полет пилотируемого воздушного шара, наполненного водородом. Шар был запущен в саду Тюильри в Париже 1 декабря 1783 г. Пассажирами были Жак Шарль и его помощник М.- Н. Робер. Полет продолжался около 2 ч, после чего Робер сошел на землю, а Шарль, продолжив полет в одиночестве, поднялся на высоту более 3,5 км.

Конструкции шаров менялась. Значительный вклад в дело усовершенствования тепловых шаров внес художник и изобретатель Феликс Турнашон.

Для управления шаром Турнашон придумал газовую горелку. Нагревая с ее помощью воздух, можно было увеличить продолжительность полета, а периодическое включение и выключение горелки позволяло длительное время удерживать постоянную высоту полета. Шары такой конструкции получили название "розьеры" в честь барона де Розье.

Управление воздушным шаром

Создателем водородных шаров стал профессор Жан-Александр Сезар Шарль. Поскольку именно его работу взялась финансировать Парижская академия наук, Шарлю суждено было превратиться из продолжателя дела Монгольфьеров в их ближайшего соперника.

Шарль применил сведения об удивительных свойствах открытого газа на практике. Воспользовавшись изобретением Монгольфье, он создал собственный аэростат, движущей силой которого являлся водород, а оболочка состояла из шелка, пропитанного раствором каучука.

Водородных шары Это интересно

Для того чтобы добиться большей послушности аппарата, Шарль применил несколько нововведений: при сняжении аэростата использовался клапан, уменьшающий количество водорода в шаре; балласт (мешки с песком или дробью) сбрасывался, если надо было набрать высоту; во время посадки экипаж выбрасывал из гондолы якорь и, тем самым останавливали полет.

1 декабря все того же 1783 года парижане братья Робер совершили успешный перелет на водородном аэростате. А осенью 1784 года настоящее путешествие над Великобританией совершил итальянский посол Виченцо Лунарди.

1 декабря 1785 г. Полет Шарля и Робера

Он стартовал в Лондоне, через некоторое время снизился над одной из деревень в Хертфордшире, сбросил свой балласт, высадил кота и, благодаря этому пролетел еще несколько миль. Создавалось впечатление, что шары-монгольфьеры вытесняются шальерами. Но это было не так. Дело в том, что полеты на водородных шарах были делом весьма опасным.

Водородный аэростат

Использование шаров в военных целях.

Водород, как известно, газ горючий и, смешиваясь с воздухом, создает такую взрывоопасную смесь, что достаточно малейшей искры, чтобы произошел взрыв. Именно так погиб первый воздухоплаватель барон Пилатр де Розен. Неудивительно, что со временем большинство аэронавтов будет отдавать предпочтение тепловым шарам.

Перелет Бланшара через Ла-Манш.

Дирижабли.

Аппараты такого типа получили название "дирижабли" (от французского глагола "руководить"). Аэростаты целиком подвластны воли ветра. Неудивительно, что конструкторы стали задумываться о создании управляемых аэростатов.

Сходство аэростатов с морскими судами натолкнуло изобретателей на мысль снабдить шар веслами. Конечно, от этой нелепой идеи пришлось отказаться: оттолкнуться от воздуха не удавалось, и аэронавты безрезультатно молотили веслами.

Задуманный им гигантский дирижабль предполагалось оснастить тремя большими трехлопастными винтами, приводимыми в действие экипажем, состоящим из 80-ти человек. Проект был нереальным и остался только в мечтах. Следующим шагом была попытка установить на аппарате пропеллер, приводимый в действие мускульной силой человека. Одним из первых эту идею высказал в 1784 году Жан-Батист Мари Мелье, лейтенант вооруженных сил Франции.

Чтобы расширяющийся несущий газ не разорвал оболочку стратостата, сделанную из легкой прорезиненной ткани, Пикар снабдил ее тремя “аппендиксами”. При подъеме стратостата в разреженные слои атмосферы внутренний воздух с силой прижимал крышки люков к уплотнительным резиновым кольцам и гондола становилась воздухонепроницаемой.

Стратостат

Стратостаты, специальные воздушные шары с герметически закрытой кабиной для экипажа, изобретенные бельгийским ученым Огюстом Пикаром, - были единственным средством до полетов в космос для достижения больших высот.

Воздушный корабль LZ 127 – перелёт из Фридрихсхафена в Нью-Йорк, 1928 год

Дирижабль «Бриз» покидает строительный ангар! 26 мая 1896 г.

Дирижабли

Новое поколение дирижаблей Zeppelin NT

В 1885 г. проблемой воздухоплавания заинтересовался К.Э. Циолковский. Свои исследования он изложил в капитальном сочинении “Теория и опыт аэростата”, где теоретически обосновал конструкцию аэростата с тонкой эластичной металлической оболочкой. Согласно проекту оболочка с помощью стягивающей системы могла изменять объем. Это позволяло дирижаблю сохранять постоянную подъемную силу при разных температурах и высотах.

К.Э. Циолковский и аэростаты

Французский инженер Анри Жиффар открыл эру моторного воздухоплавания. Он поднял над Парижским ипподромом первый в мире дирижабль — заполненный водородом 44-метровый сигарообразный баллон массой 160 кг с паровым двигателем мощностью 3 лошадиные силы, чего достаточно для вращения большого пропеллера со скоростью 120 оборотов в минуту. В 1872 году немецкий инженер Пауль Хенлейн первым оснастил аналогичный аппарат двигателем внутреннего сгорания, работавшим на газе, а в 1883 году французы, братья Альбер и Гастон Тиссандье, снабдили его электромотором.

Первый в мире дирижабль

Первый полет стратостата Пикара состоялся в 1931 г. Вместе с Пикаром летел его ассистент Кипфер. Через 28 мин после старта они достигли стратосферы, приборы показали высоту 15781 м. В 1932 г. Пикар совершил второй удачный полет на стратостате, достигнув рекордной высоты — 16 201 м.

Первый полет стратостата

30 января 1934 г. «Осоавиахим-1»

75 лет назад трое советских исследователей – Г.А. Прокофьев, К.Д. Годунов и Э.К. Бирнбаум на борту стратостата "СССР-1" установили абсолютный мировой рекорд высоты, превзойдя установленный в 1932-м рекорд швейцарца Огюста Пиккара (1884-1962) более чем на 2 км: советские исследователи достигли почти 19-километровой высоты.

В 1961 г. американский стратонавт Роос достиг высоты около 35 000 м на стратостате с такой оболочкой емкостью 283 000 м3. Для выполнения многих исследований необходима полная неподвижность и устойчивость наблюдателей и записывающих приборов. Такие условия трудно создать в ракете или даже в самолете. Их может обеспечить только аэростат, устойчиво парящий в атмосфере.

Вес воздушного шара со снаряжением равен 8 000Н На шар действует выталкивающая сила 20 кН. Чему равна подъёмная сила воздушного шара? Ответ: 12000Н На шар-радиозонд, вес которго 40Н, действуетвыталкивающая сила 0,3 кН.Чему равна подъёмная сила шара-радиозонда? Ответ: 260Н

Решите устно:

Вы почувствуете себя настоящими воздухоплавателями и насладитесь упоительной глубиной неба, просмотривая слайд-шоу «Полёт на воздушном шаре».

Рефлексия.

http://www.aviacosmofond.ru/demo/ha/lesson24/lesson24.html

Спасибо за внимание!