Riječi "avijacija" i "aeronautika" do 20-ih. 20. stoljeće bili sinonimi. Sve se promijenilo početkom prošlog stoljeća. Aeronautikom se počelo nazivati kretanje uz pomoć uređaja koji su lakši od zraka, a zrakoplovstvo - letenje na zrakoplovima. Odnosno, brodovi koji su teži od zraka. U članku ćemo detaljno razmotriti povijest aeronautike, fiziku procesa.
Zašto balon poleti
Prisjetite se pod kojim uvjetima tijelo uronjeno u tekućinu pluta. Ako je njegova gustoća manja od gustoće tekućine. Isto vrijedi i za plin, posebno za zrak. Balon (aerostat) će poletjeti ako se unutar njegove školjke nalazi lakši (u usporedbi sa zrakom) plin. Balon također "lebdi" prema gore, iako ga ometa sila gravitacije koja djeluje na školjku.
Nabrojimo sile koje djeluju na loptu. Prvo, to je gravitacija ljuske. Druga je gravitacija plina. Plin unutar lopte također ima masu, što znači da na njega također utječe gravitacija. Pretpostavimo da ove dvije sile zajedno nisu insposoban svladati Arhimedovu silu, koja djeluje na plin iz zraka. Ako je tako, onda balon može poletjeti i podići teret.
Lift
Razmotrimo ključne odredbe fizike aeronautike. Ako balon vežemo za tlo, on će se povući, povlačeći uže silom koja se zove podizanje. Da biste ga izračunali, trebate oduzeti težinu plina zajedno s ljuskom od Arhimedove sile. Težina je zbroj gravitacije ljuske i gravitacije plina. Arhimedova sila jednaka je umnošku gustoće zraka, ubrzanja slobodnog pada i volumena lopte.
Sila dizanja je veća što je školjka lakša. Ona je veća, što je veći volumen kuglice i veća je razlika između gustoće zraka i gustoće plina. Dakle, ako želite postići maksimalno podizanje, balon mora biti napunjen najlakšim plinom. Ovo je vodik. Međutim, postoji jedan problem: vrlo je zapaljiv, posebno kada se pomiješa s kisikom. Stoga se najčešće baloni napuhavaju helijem.
Balon
Balon je aparat koji je napunjen lakim plinom. Fotografija prikazuje balon na vrući zrak koji se koristi za proučavanje vremena. Ovo je takozvana balon-sonda. Napunjen je helijem, odozdo je suspendiran radio odašiljač koji prenosi informacije o temperaturi, tlaku, vlažnosti zraka na različitim visinama. Baloni se koriste u meteorologiji.
Moguće je stvoriti aeronautička vozila koja su relativno sigurna i vrlo jeftina, koja ne zahtijevaju ni vodik ni helij. Umjesto tih plinova, školjka je ispunjena običnim zrakom, ali toplijim. Takav balon izmislili su Francuzi, braća Montgolfier. Ovaj događaj je bio sjajan! Slika prikazuje prvi balon na vrući zrak. Odozdo je zapaljena vatra, vreli zrak je ispunio školjku, a lopta se vinula uvis. Na određenoj visini, prestao se dizati. Za nastavak uspona s aparata je ispušten balast. Ako je bilo potrebno sići, spuštali su vatru.
Stratostat
Na vrlo velikim visinama gustoća zraka se smanjuje. Posljedično, sila dizanja također se smanjuje. Kako se može povećati? Potrebno je povećati volumen, pa su ona zrakoplovna vozila koja se dižu vrlo visoko u stratosferu ogromna. Takvi se brodovi nazivaju stratostati.
Nedavno je jedan ekstremni sportaš postavio rekord: popeo se na stratosferski balon na visinu od 39 km i u slobodnom padu premašio brzinu zvuka. Ovo je Felix Baumgartner. Fotografija prikazuje stratostat koji je koristio. Njegove dimenzije su oko 100 m, što je proporcionalno visini Kipa slobode. Zrakoplov je napunjen sa 85 tisuća m33 helija, takozvana gondola je suspendirana ispod, gdje se nalazi putnik.
Zračni brod
Razmotrite fiziku aeronautike. Balon i balon stratosfere kreću se tamo gdje puše vjetar. Iskusni aeronauti znaju da je vjetar različit na različitim visinama. Tako prilagođavaju visinu balona tako da vjetar puše gdje žele. Ako trebate ploviti od točke A do točke Bbez obzira na vjetar, tada aparatu treba prilagoditi poseban propeler, kao u avionu, koji će pomoći da se kreće u pravom smjeru. Takav se uređaj naziva zračni brod. U pravilu se radi o vrlo velikim sustavima. Uređaj je napunjen helijem, ispod je pričvršćena gondola, a ispod njenog dna nalazi se propeler. Kablovi koji vise s dna zračnog broda koriste se da ga pričvrste za tlo.
Jedan od najpoznatijih zračnih brodova na svijetu izgradili su Nijemci ranih 30-ih godina. XX. stoljeća zvao se "Gendenburg". Sudbina ovog aparata donekle je slična sudbini Titanica. Bila je neobično udoban brod. Duljina mu je bila oko četvrt kilometra. Na brod se nalazilo oko 100 ljudi. Zračni brod pokretala su 4 motora.
6. svibnja 1937., brod je doživio nesreću. Morao se puniti isključivo helijem, a u to vrijeme helij je bio dostupan samo u Sjedinjenim Državama. Budući da je to bilo vrijeme Hitlerove vladavine, Amerikanci su glatko odbili prodavati plin nacistima. Zračni brod je bio napunjen vodikom. Poduzete su izvanredne mjere kako bi se izbjegao požar. Tijekom slijetanja vrijeme je bilo predolujno, a u zraku je bilo jakog električnog polja. Zračni brod je preletio iz Njemačke (Frankfurt) do New Yorka, preko Atlantskog oceana. Kada je bio podmetnut, nastala je iskra, zbog istjecanja vodika, zračni brod se zapalio. Od 97 putnika, 35 je umrlo, a još jedna osoba je ubijena na tlu.
Prvi koraci aeronautike u našoj zemlji: malo povijesti
O aeronautici u Rusijinaučio u vrijeme Katarine II. Njezin izaslanik u Francuskoj najavio je izum braće Montgolfier.
Senzaciju su prenijele ruske novine, a kasnije je objavljena knjiga koja je objasnila princip balona. Pročitao ju je Euler, član Akademije znanosti u Sankt Peterburgu. Studirao je fiziku aeronautike i dizajnirao prvi balon. Nakon jedinog leta ovog aparata, Katarina II je svojim dekretom zabranila aeronautiku zbog opasnosti od požara. Za kršenje uredbe predviđena je novčana kazna od 20 rubalja.
Pod Katarinom II, nitko nije prekršio dekret, ali kada je Aleksandar I zavladao zemljom, balon je ponovno poletio. To se dogodilo u Moskvi, balon je kontrolirao čovjek po imenu Terzi. Promicao je balon kao cirkus i zaradio puno novca od toga.
Godine 1803. poznati aeronaut Garnerin i njegova supruga pozvani su u Rusiju. Zadivljenoj publici, među kojima je bio i car Aleksandar I., demonstrirali su sposobnosti balona.
Upotreba aparata u znanosti i vojnim poslovima
Garnerin je napravio više od jednog demonstracionog leta prije nego što su se znanstvenici zainteresirali za aeronautiku. Akademija znanosti poslala je jednog od svojih članova, Zakharova, na let radi promatranja atmosfere. Akademik je sa sobom na brod ponio mnogo mjernih instrumenata i reagensa. Zbog činjenice da balon nije bio prevelik, da bi se dobio na visini, bilo je potrebno ispustiti ne samo balast, već i mnoge uređaje, hranu ičak i frak.
Godine 1812., na dvoru cara, bili su sigurni da će Napoleon ipak krenuti u rat protiv Rusije. Odlučili smo koristiti zrakoplov u vojne svrhe. Počeli su radovi na izgradnji zračnog broda. Gondolu je izradilo 150 stolara i kovača, a na školjki su radile krojačice. Zračni brod je imao kormilo za promjenu visine leta, kao i vesla za manevriranje. Gondola je imala otvor za bacanje mina na neprijatelja. Nažalost, zrakoplov nikada nije vidio akciju.
