Мы все видели их своими глазами или на картинках - огромные цветные шары, поднимающиеся все выше и выше в голубое небо. Потом они превращались в маленькое пятнышко, а затем исчезали совсем. Они кажутся такими чистыми - что может быть чище нагретого свежего воздуха, верно?
Но раньше воздушные шары были куда необычнее. В июне 1783 года братья Жозеф и Жак Монгольфье первыми провели эксперименты с воздушными шарами. Они заметили, что дым поднимается вверх, поэтому взяли охапку сырой соломы и шерсти, подожгли их и заполнили шар диаметром 10 м, сделанный из холста и оклеенный бумагой, черным, едким и удушливым дымом. Опыт прошел удачно - шар взлетел.
Несколько месяцев спустя, в сентябре, братья проявили еще большую изобретательность.
Они оба отправились в Версаль, чтобы продемонстрировать свое изобретение королю и королеве Франции. Зачем-то они решили подбросить в костер из соломы и шерсти еще и старую обувь и подгнившее мясо - великолепная идея! Запах был таким ужасным, что король и королева, которые подошли поближе полюбоваться на диковину, тут же пустились наутек - по-царски, не теряя при этом достоинства.
Однако пассажирам воздушного шара такой возможности никто не предоставил. Братья Монгольфье привязали к ужасно пахнущему шару утку, петуха и овцу и отправили их в полет. К счастью, все приземлились целыми и невредимыми.
Воздушные шары поднимают научные приборы на высоту до 40000 м (это в 4 раза выше, чем летают пассажирские самолеты). Затем шар лопается из-за слишком низкого давления, а приборы начинают падать вниз, по пути снимая необходимые показания.
В ноябре шар братьев поднял в воздух двух человек, балансировавших на противоположных концах плетеной корзины из ивовых прутьев. Эти люди подбрасывали солому в жарко пылающую печь над их головами. Удивительно, но сами братья предпочли остаться на земле. Современные воздушные шары намного безопаснее и, конечно, куда менее зловонны. Пропановые горелки нагревают газы в шаре над ними. В современных шарах используется горячий воздух, а для дальних рекордных перелетов - смесь гелия и горячего воздуха. Гелий - второй по легкости элемент во Вселенной (понаблюдайте, что произойдет с детским воздушным шариком, наполненным гелием, если его выпустить из рук).
Многие спросят, почему бы не использовать в воздушном шаре самый легкий элемент - водород? Так иногда делают, но водород очень огне- и взрывоопасен. (Это стало причиной гибели немецкого дирижабля «Гинденбург», наполненного водородом, который воспламенился и мгновенно сгорел дотла в Нью-Джерси в 1937 году. Можно вспомнить и американский многоразовый космический аппарат «Челленджер», который потерпел катастрофу из-за взрыва водородного топлива.)
Воздушный шар плывет по воздуху, потому что наполняющие его газы весят меньше, чем воздух, окружающий его. Но как может шар из пластика или шелка, наполненный воздухом, весить меньше, чем окружающий его воздух? Все очень просто: газ при нагревании расширяется. Таким образом, литр горячего воздуха содержит молекул меньше, чем литр более плотного холодного воздуха, а значит, воздушный шар с горячим воздухом весит меньше, чем холодный воздух. Благодаря этой разности воздушный шар и летит!
Древнегреческий ученый Архимед вывел такой закон: на всякое тело, погруженное в жидкость или плавающее в воздухе, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости или воздуха. Если эта сила больше веса тела, то тело плавает, если меньше - тело опускается вниз.
Чтобы увидеть этот принцип в действии, попытаемся утопить шар с воздухом в ведре воды. Поскольку шар с воздухом весит меньше, чем такой же объем воды, шар плавает.
На воздушном шаре нет ни моторов, ни привычного нам руля. Из всего технологического арсенала — только горелки, мешки с песком и специальный клапан в верхней части купола для травления воздуха. Как же управлять этим летательным аппаратом?
Из истории воздухоплавания
Появление на свет воздушных шаров стало первым реальным воплощением вековой мечты человечества о покорении пятого океана. В 1306 году французский миссионер Бассу впервые описал, как находясь в Китае, стал свидетелем полета воздушного шара при вступлении на престол императора Фо Киена.
Однако родиной воздухоплавания считается французский городок Аннонэ, где 5 июня 1783 года братья Этьен и Жозеф Монгольфье подняли в небо созданный ими шарообразный аэростат, наполненный нагретым воздухом.
Полет летательного аппарата весом около 155 кг и диаметром 3,5 метров длился всего 10 минут. За это время он преодолел около километра на 300-метровой высоте, что стало выдающимся событием для своего времени. Позже, воздушные шары в честь создателей стали называть монгольфьерами.
Воздушный шар братьев Монгольфье состоял из льняной оболочки, обклеенной бумагой. Чтобы ее наполнить горячим воздухом был разведен костер из мелко нарубленной соломы. А 3 месяца спустя, в конструкцию летательного аппарата было внесено дополнение в виде специальной корзины для пассажиров.
Современные воздушные шары несомненно более совершенны, но сделаны практически по той же схеме. Для изготовления сферической оболочки шара используется специальный тонкий и прочный полиэфирный материал. Изменилась система нагрева воздуха. Функцию костра выполняет регулируемая пропановая газовая горелка, установленная в корзине прямо под куполом.
Несмотря на большую зависимость от ветра, современные воздушные шары управляемы. Высота полета регулируется выпускным отверстием в верхней части купола с помощью разрывного шнура. Для изменения курса предусмотрен боковой клапан. Существуют и более сложные конструкции, где внутри основного купола может размещаться еще один, заполненный гелием.
Как управлять воздушным шаром с корзиной
Управление воздушным шаром – занятие, требующее серьезной подготовки и немалых финансовых затрат. Достаточно сказать, что курс обучения пилота аэростата стоит сегодня около 200 тыс. рублей. Цена самого аэростата (в зависимости от модели) соизмерима с ценой легкового автомобиля.
Подготовка
Полету предшествует тщательная подготовка. Прежде всего необходимо изучить метеоусловия – облачность, видимость и скорость ветра. В соответствии с полученными данными планируется маршрут полета. Ввиду непредвиденных изменений метеоусловий выбирается именно такой маршрут, где на пути есть достаточно мест для безопасных посадок.
Взлет
Чтобы воздушный шар взлетел, необходимы усилия всего экипажа. Оптимальный вариант места для старта – ровная площадка 50 х 50 метров в открытом поле, где рядом нет никаких посторонних объектов – столбов, деревьев, ЛЭП.
Затем начинается сборка шара: к корзине крепятся горелки, которые соединяются специальными шлангами с газовыми баллонами. После пробного запуска горелки экипаж приступает к растягиванию купола (обязательно по направлению ветра). Далее растянутый купол специальными карабинами пристегивается к корзине.
Следующий этап – заполнение купола холодным воздухом с помощью вентилятора, после чего запускается горелка для нагрева воздуха. Разогретый воздух поднимает купол с земли, и экипаж (с пассажирами) занимает свои места. Чтобы шар не улетел, его предварительно привязывают к автомобилю.
Полет
Несмотря на отсутствие мотора и крыльев, воздушный шар управляем, что требует определенных навыков. Основные средства управления – горелки и выпускной клапан. Для набора высоты горелка включается и воздух дополнительно нагревается, а для снижения – клапан приоткрывается. Горизонтальный полет происходит за счет попутного ветра. Именно здесь проявляется мастерство пилота. Так, чтобы лететь быстрее, он может увеличить высоту полета, где скорость ветра сильнее.
Спуск
Место посадки выбирается заранее. Оно должно быть большим и безопасным. Идеальный вариант – футбольное поле рядом с автомобильной дорогой. О месте посадки экипаж по радио сообщает на землю. Далее пилот выпускает воздух из купола при помощи клапана. Шар плавно опускается на землю.
Помните такой мультик, где дом улетел на воздушных шариках? Как вы думаете, реально ли это сделать по настоящему? Может быть и нет... ну, человека то можно поднять в воздух на воздушных шариках? А сколько их понадобится как вы думаете? Ну например, чтобы подняться на высоту в 2000 метров. Укажите свой вариант, а потом проверьте себя под катом...
Эксперимент по поднятию дома на шариках проводили в реальности , но, во-первых, шары были не обычные, а размером более 2 м; во-вторых, дом был изготовлен специально облегченным.
Если такой эксперимент попытаться повторить с обычными шариками и домом, то шаров понадобится несколько миллионов.
А как же взлететь человеку на шариках?
Экстремал Виталий Куликов совершил два полета на шариках и он рассчитал, что для подъема на 2100 м должно хватить чуть больше 200 шариков. Чтобы оказаться на отметке 4200 м, где плотность воздуха падает с 1,23 кг/м3 у земли до 0,71 кг/м3, а сила тяги одного шара уменьшается вдвое — с 0,61 кгс до 0,31 кгс, потребуется не менее 289 шариков.
Да и шарики он выбрал не самые обычные, а декоративные латексные.
Вот его подробный рассказ:
Виталий Куликов на связке из 800 воздушных шариков, наполненных гелием, поднялся на 5740 метров. Таким образом, Виталий уверенно побил рекорд трехлетней давности, принадлежавший Иэну Эшпоулу и занесенный в Книгу рекордов Гиннеса. Англичанин сумел подняться всего на 3350 метров.
Причем посадить «летательный аппарат» англичанину не удалось: из-за низкого давления на высоте слишком сильно накачанные шары раздулись и лопнули. Эшпоулу пришлось воспользоваться парашютом.
Рекорд Куликова уникален еще и тем, что полет проходил в действительно экстремальных условиях: в тот день разразился снежный буран, равного которому не было с 1933 года. Скорость ветра возле земли превышала 160 километров в час. Самолеты в такую погоду не летают. Их просто сдувает с полосы.
Пережить ему пришлось многое...
Этим летом захотелось сделать что-то прикольное. Подумал: а почему бы не полететь на воздушных шариках? Физика процесса - а я по образованию физик - была понятна и проста. Все, что нужно для расчета - знать плотность воздуха и водорода. Разница дает величину подъемной силы. Начал выбирать шарики. Они должны были удовлетворять двум условиям: быть достаточно прочными и самыми дешевыми. Навел справки и подсчитал: покупка всего оборудования укладывается в 6,5 тысяч долларов. Из них примерно 2 тысячи стоит собственно расходный материал - газ и шарики. Когда я понял это, решил не заморачиваться со спонсорами, а финансировать проект самостоятельно. Благо зарплата позволяет.
Короче, я приступил к детальной проработке проекта. Начал копаться в инете и узнал: на шариках уже летали. С одной стороны, испытал облом - плохо, конечно, что первым в этом деле я не буду. С другой, некоторые идеи удалось экспортировать и оптимизировать. Главное, что удалось выяснить - люди летали именно так, как я себе и представлял. Страх, что что-то не получится, пропал.
Первый полет состоялся 25 сентября 2004 года. На 360 шариках, наполненных водородом, я поднялся на высоту 400 метров, пробыл в воздухе 25 минут и благополучно приземлился в 8,5 километрах от места старта. Полет дал огромный экспериментальный материал. После него я проникся уверенностью, что побью рекорд Эшпоула. Единственное, что я изменил в «неболете» - так я назвал свою конструкцию - заменил водород на гелий. Я пошел на этот шаг только для того, чтобы не вызывать негативный резонанс: мол, летает парень на водородной бомбе...
К ноябрю все необходимое для второго полета было готово. Я немного напрягался, как оплатить гелий. На мое счастье, нашелся спонсор, который предоставил гелий в необходимом количестве. Изначально было 1300 шариков и 60 баллонов газа. Команда из 15 человек собирала неболет более 6 часов, но так и не надула все шары. Около 100 шариков унесло ветром. Но все равно: была достаточная связка, чтобы взлететь. К тому же темнело.
Полет проходил штатно. На взлете просто перерубили конец. Меня как пушинку подбросило вверх. Скорость подъема достигла 7 метров в секунду. У меня не было уверенности, что я поднимусь высоко. Много шаров улетело, и слишком долго их надували: немало газа вытекло сквозь оболочку. Но меня весело поволокло вверх, и дальше все развивалось по идеальному сюжету. Дело в том, что мои шары были наполнены газом неодинаково: надували-то их на глаз. Как показала практика, это ключевой момент успеха: шары будут лопаться на разной высоте. Те, что надуты сильнее - лопнут раньше, слабее - позже.
У Эшпоула лопнули разом все шары, потому что он все делал красиво, чисто по-буржуйски. Англичанин, вероятно, пользовался дозатором, и шары были наполнены одинаково - тютелька в тютельку. Поэтому он и рухнул вниз.
У меня же все шло спокойно: самые перенадутые шары лопались, и через 15 минут после старта, когда я достиг потолка в 5740 метров (я сфотографировал дисплей высотомера), началось плавное снижение. Всего в воздухе я пробыл чуть больше полутора часов.
Я был одет очень тепло. На ногах - носки тонкие хлопчатобумажные, потом горнолыжные, шерстяные. На мне - плавки, «мокрый» неопреновый гидрокостюм толщиной 4 миллиметра, штаны горнолыжные, водолазка, свитер, короткая дубленка - «пилот», на голове - гидрошапка. Была еще неопреновая маска-намордник-» на случай ветра, но он так и не пригодился. Очки я надел только при приземлении. Плюс к тому - ранцевый английский парашют, только запаска. Из оборудования - мобильник с хендс-фри, рация Моторола, высотомер, самодельный GPS-навигатор, диктофон, охотничий нож.
После 5 тысяч я понял, что мне не хватает воздуха. Начал дышать чуть глубже, но не чаще. Даже пульс не участился. На высоте воздух, поступающий в легкие, сжигается быстрее, если человек совершает тяжелую физическую работу. Так бывает, например, у альпинистов. И это чревато острым приступом гипоксии. В свое время провели интересный опыт. Испытатель находился в герметичной камере, в которую подавали газовую смесь с неуклонно понижающимся содержанием кислорода. Испытатель же отвечал на простейшие вопросы: как его зовут, сколько будет дважды два. Так вот, после определенного момента человек впадал в ступор. Ему задают вопрос, а он отвечает на предыдущий, потом отвечает через раз, а потом замолкает. После первого «сбоя» человек способен выполнить какое-то действие, если ему прикажут. Но уже не может принять самостоятельное решение.
Я подстраховался: с земли мне постоянно задавали простые вопросы. Если бы я неправильно ответил на два подряд, они должны были приказать мне сбросить часть шаров. Конструктивно неболет представлял собой стропу длиной 12 метров, на которой с шагом в 1 метр нашиты 12 карабинов - к ним крепились связки из 100 шаров. Шесть верхних связок можно было отцепить, выдернув специальную чеку. Если бы началась гипоксия, я так бы и сделал. К счастью, не пришлось.
На 5600 начал вспоминать родной Батагай зимой - минус 60, туман, тишина, и я иду по улице - видимость 5 метров. Ориометр перестаёт пищать - высота 5700, ещё некоторое время медленно поднимаюсь. Пик - 5724. Начинается самопроизвольное снижение. Скорость доходит до 2,5-3 метра в секунду. Шарики уже не так часто лопаются. Постепенное снижение меня вполне устраивает, хотя скорость падения снижается до 1,5 метров в секунду. Где-то на 900 метрах вижу пробивающийся свет фар машин на трассе, пытаюсь снять камерой. Высота постепенно падает. Скоро посадка. Лечу вдоль дороги - что может быть приятнее, чем сесть у дороги.
Высота - 200. Ветер резко меняет направление - четко от дороги. И тут меня поволокло... Буран. В Польше крыши с домов сорвало, погибло несколько человек. Скорость снижения поднялась до 3 метров в секунду. Меня жмёт к земле и дико разгоняет. Со скоростью лекгомоторного самолёта (162 километра в час) начинаю врезаться - не садиться - в лес. Не было страха. Было четкое понимание того, что это конец. Выдержать удар о дерево с такой скоростью не может даже очень подготовленный человек. Руки скрещены на уровне лица, кулаки сжаты, всё тело напряжено, как струна. Сейчас меня начнет рвать в клочья, и через 3 секунда я умру. Господи помоги, помоги мне, Господи, и так десять раз - единственная мысль.
Первый удар был такой силы, что ветку толщиной с руку (мою руку) срезало как ножом. Удар был принят спиной, но позвоночник не сломался - отличная подготовка + одежда + парашют + чудо = лечу дальше. Скорость не упала, мной начинает резать просеку. Удары сыплются со всех сторон - меня дико вращает. Не понимаю, почему ещё жив.
Сокрушительный удар. Остановка. Пока выходил из нокдауна, шарики опять потащило ветром, и мои попытки удержаться на дереве не увенчались успехом. Я держал дерево двумя руками, не хватило сил. Для тех, кто со мной не знаком, могу сделать легкое отступление. Мой рекорд - 102 подтягивания на турнике. Пять раз на одной руке. Два раза на одном пальце. Это не хвастовство, нет. Это характеристика ветра...
Понимаю, что если я не задержусь на следующем дереве, то рассчитывать на спокойную старость не приходится. Ещё один страшный удар. Успеваю среагировать и обернуть несущие стропы вокруг ветки. Меня начинает медленно, но верно тянуть к ветке. Ближе, ещё ближе. Прикладываюсь к ней шлемом, ещё 5 секунд - и сломает шею. Принимаю единственное верное решение. Аккуратно зубами стягиваю обе перчатки с левой руки, достаю нож. Вот он, момент истины. Ещё секунда - и лёгким движением моего боевого блейда я спасаю себе жизнь. От резкого падения нагрузки дерево распрямляется и пытается меня стряхнуть мощным движением. Чтобы не слететь с 7-метровой высоты, бросаю нож, успеваю схватиться за ствол двумя руками. Я жив. Это чудо.
Поднимают вверх какой-либо аксессуар. Например, поздравительную надпись, мягкую игрушку или большое сердечко. Выглядит это эффектно, и сегодня мы расскажем, как это делается и что нужно для подобного действа.
Сколько может поднять воздушный шарик
Рассчитаем подъемную силу такого подарка. По-другому она еще называется архимедова сила. Грузоподъемность гелия, которым наполняют латексные шарики – 1 кг на 1 м3. То есть, один стандартный 25-ти сантиметровый шарик поднимает около 4 граммов. Металлизированный шарик того же размера осилит чуть больше – 5 граммов. Получается, чтобы поднять вещь на 100 граммов, нужно 25 шаров, а на 200 – соответственно, 50 штук. Для понимания: 200 граммов весит небольшая мягкая игрушка. На цветок, растяжку или открытку уйдет меньшее количество. Но есть один момент.
Парить ваш сюрприз будет недолго в силу особенностей обычных гелиевых шаров. Через несколько часов газ постепенно выходит и презент уже не летает под потолком. Поэтому для подобных сюрпризов берут объем шариков с запасом: в среднем на 10-20 штук больше. Если вас волнует только сам момент, эффект неожиданности и восторга – можете обойтись и основным количеством. И не забудьте заранее взвесить предмет, который планируете привязать, чтобы четко понимать вес презента, а значит, сколько придется купить шаров.
Учитывайте следующие моменты:
1. Полет подарка идеален в закрытом пространстве.
2. На воздухе его может отнести порывом ветра, если привязана длинная лента.
3. Чем длиннее веревка – тем больше шаров потребуется для поднятия на высоту.
4. Чтобы сэкономить, привязывайте к подарку леску: она легкая и надежная.
Где взять гелий для воздушных шаров
Для наполнения газом продаются специальные баллоны с переходниками. Купить или взять в аренду вы их можете в любом магазине «все для праздника» или в специализированных магазинах доставки шаров на заказ.
Чем надуть воздушный шарик вместо гелия
Некоторые интересуются, чем заменить этот газ в бытовых условиях. Как вариант - водородом. Получить его можно , используя соль, медный купорос, воду и фольгу. Но это очень смелое решение и прибегать к нему мы не советуем. Если же вы прирожденный химик и хотите смастерить аналог гелия – делайте это на улице, а не в закрытом помещении. Еще вариант – надуть без гелия, обычным воздухом. Но тогда облачка не будут взлетать вверх.
Сколько стоят воздушные шарики с гелием
Цена в магазинах слегка варьируется. Это зависит от качества поставляемого материала, наличия обработки для длительного полета, размеров изделий и других факторов. Гелиевые шары в интернет магазине стоят:
- Наборы: от 1000 рублей
- Фольгированные фигуры: от 330 рублей
- Композиции с фигурками: от 1599 рублей
- Ходячие шары: от 499 рублей
- Поющие: от 1499 рублей
Это далеко не весь ассортимент, а если вы хотите уточнить, сколько штук понадобится для красивого поднятия подарка в воздух – переходите на любой подходящий интернет-сайт и вам там обязательно все расскажут. Или помогут с этой оригинальной затеей от начала и до конца. Удачной организации праздника!
На видео: Сколько нужно шариков, чтобы поднять человека в воздух?
Шарик, наполненный гелием - это отличный подарок для любого ребенка. Все малыши любят что-то необычное и красивое, и шарик, который сам взлетает вверх - как ничто другое подходит под это описание. Есть лишь одна проблема - что стоят они не очень то и дешево, да и купить их можно не в каждом магазине. Сегодня мы покажем Вам, как можно наполнить шарик гелием в домашних условиях!
Как сделать гелий для шариков?
Если Вы решили провести такой эксперимент с детьми - то постарайтесь быть предельно аккуратными, ведь уксус можем сильно навредить молодому организму. Для поделки нам понадобятся такие материалы:
Сода, 5ст.л.
Уксус, 0,5ст.
Пластиковая бутылка с небольшим горлышком.
Иногда ко всем составляющим добавляют лимонный сок, в нашем же случае его нет.
1. Пол стакана уксуса следует налить в пластиковую бутылку. Если используем лимонный сок, то налить его следует на этом этапе.
2 . Затем нам нужно засыпать 5 столовых ложем соды в шарик. Можем использовать для этого лейку, если она есть под рукой.
3. Теперь нам нужно очень аккуратно надеть шарик на горлышко бутылки, и сделать это так, чтобы сода не попала в уксус. И после этого, можем поднять шар, чтобы вся сода резко высыпалась в уксус.
