КАК ЛЕТАЕТ АЭРОСТАТ

Всякое тело на поверхности нашей планеты находится под действием силы, притягивающей его к центру Земли. Силу эту называют весом тела. Для того чтобы подняться в воздух, человек должен противопоставить силе земного притяжения равную ей или большую по величине подъемную силу. Как же образуется подъемная сила у аэростата? Если взять оболочку из тонкого и газонепроницаемого материала, имеющую определенный вес, и надуть ее воздухом, то она останется лежать на земле, но если ту же оболочку наполнить газом более легким, чем воздух, то она поднимется в воздух. Многие не раз наблюдали, как со дна стакана с водой поднимаются пузырьки воздуха.Происходит это потому, что напузырек воздуха со всех сторон давит вода. Величина этого давления зависит от высоты h столба воды (рис. 3).

Так как нижняя часть повеохности пузырька находится глубже, то давление снизу вверх больше.Общая сила поэтому выталкивает пузырек кверху. Пузырек заполнен воздухом, в 700 раз более легким, чем вода, поэтому вес его невелик. Сила же выталкивания равна весу воды в объеме пузырька, т. е. значительно больше.

Знаменитый греческий ученый Архимед из этого явления вывел закон: тело, погруженное в жидкость, выталкивается вверх с силой, равной весу жидкости, вытесненной телом.

Если заменить пузырек деревянным шариком того же размера и опустить его в воду, то он будет всплывать не так быстро, а опущенный в воду металлический шарик упадет на дно. Следовательно, все дело в соотношении сил веса и выталкивания.

Аэростат — это такой же «пузырек», но больших размеров. К тому же он плавает не в воде, а в воздухе, который стремится вытолкнуть аэростат кверху. Подъем аэростата произойдет, если вес аэростата (с наполняющим его газом) окажется меньше выталкивающей силы. Для этого конструкция аэростата должна быть легкой, а сам аэростат наполнен легким газом — водородом или гелием.

Одно время пытались построить летательный аппарат, в котором использовались металлические шары, из которых выкачан воздух. В самом деле, кажется, что можно взять полый металлический шар и выкачать из него весь воздух; тогда шар отеряет в своем весе столько, сколько весил выкачанный воздух. Но полет «безвоздушного» шара неосуществим, потому что невозможно сделать легкую металлическую оболочку, которая могла бы выдержать давление окружающего воздуха.

Если сделать шар из легкой бумажной оболочки, то выкачать воздух из этого шара будет нельзя: он сразу сплющится. Зато можно наполнить бумажную оболочку шара таким газом, который значительно легче окружающего воздуха, или нагретым воздухом, удельный вес которого также значительно меньше удельного веса ненагретого воздуха.

При нагревании все тела, в том числе и воздух, стремятся расшириться — занять большее пространство. Значит, если воздух внутри шара нагреть, то часть его, расширившись, уйдет из шара, а шар, наполненный нагретым воздухом, станет более легким, чем шар, наполненный ненагретым воздухом.

Бумажный шар, наполненный нагретым воздухом, называется тепловым. Построить такой шар очень нетрудно.