как называется штука на воде за счет напора

Флайборд — полеты в воде и наяву

Все любят дельфинов. Вернее, нет ни одного человека, оставшегося бы равнодушным при взгляде на их стремительные полеты над водой, прыжки в воздух в туче сверкающих брызг, плаванье наперегонки друг с другом. А совсем недавно был изобретен аппарат для нового экстремального водного вида спорта, предлагающий всем желающим «залезть в шкуру дельфина» и… полетать в воде и над водой!

Флайборд (так называется чудо-ранец, изобретенный чемпионом Франции по водным лыжам Фрэнки Запата) уже завоевал тысячи поклонников по всему миру, и их армия неуклонно растет. Еще бы — даже при виде фотографий и видеозаписей этого развлечения захватывает дух, а уж самим попробовать возникает просто непреодолимое желание.

Как это работает?

Несмотря на то, что развлечения с флайбордом признаны экстремальными, создатель агрегата утверждает, что полеты с ним практически безопасны, а научиться управлять «летающей доской» может за 20 минут любой желающий, у которого нет проблем с равновесием и координацией.

Как это работает? На мотор достаточно мощного гидроцикла крепится особое устройство, а спортсмен надевает специальные водометные ботинки на доске, соединенной с гидроциклом длинным шлангом, подающим струю воды к флайборду, и ручные стабилизаторы для удержания равновесия в воздухе.

Летим и кувыркаемся

Надев на себя такое футуристическое снаряжение, вы готовы совершать невероятное: взлетать над водой вертикально вверх до высоты в 10–15 метров, мчаться под поверхностью воды, совершать акробатические прыжки и кульбиты.

Причем сделать это можно двумя способами: в первом вы заботитесь только о своем положении в воздухе, а водометом управляет ваш партнер с гидроцикла, а во втором вы сами регулируете подачу и мощность водяной струи. Разумеется, последний вариант позволяет выполнять более сложные трюки и наслаждаться свободным полетом.

Быстрее и выше!

Разумеется, любой спорт — это в первую очередь соревнования и рекорды. И флайборд — не исключение, хотя и существует совсем недавно. В октябре 2012 года в Катаре уже прошел Чемпионат мира по этому виду спорта, вызвавший большой интерес у экстремалов из многих стран. Принял участие в состязании и сам создатель агрегата, выступивший с показательным номером.

Этот акробатический водный фристайл имеет все шансы в ближайшее время завоевать весь мир и стать самым популярным развлечением для смелых.

Флайборды уже появились и в России, и в Беларуси. Вы можете как покататься на «летающей доске», так и приобрести ее вместе с гидроциклом в личное пользование — если, конечно, позволят средства. А незабываемые впечатления, отличное настроение и всплеск адреналина гарантированы.

Источник

Что такое флайборд, как научиться на нем летать?

Что такое флайборд?

Интересует, что такое флайборд? Это один из экстремальных видов спорта. Так как он связан с водой, другое его название – гидрофлайт. Главная задача флайбордиста – не просто подняться и зависнуть в воздухе, а выполнять сальто, вращаться вокруг оси, делать резкие или плавные повороты. Эффективные выходы и погружения опытных спортсменов восхитят любого зрителя. И вы захотите научиться повторить их движения сами. Самый эффективный трюк этого экстремального спорта – «дельфин». Флайбордист двигается над поверхностью, ныряет и выныривает, имитируя движения дельфина. Да… Этому нужно поучиться. Но оно того стоит! Высота полета может достичь 10 м.

Интересен тот факт, что в 2019 году флайборд внесен в официальный реестр видов спорта как отдельная дисциплина. Во многих странах проводятся чемпионаты. Управлять платформой flyboard не сложно. Поверьте, удержаться на ней сможет даже новичок. Тело само диктует правила. Доверьтесь своей интуиции. Конечно, лучше отдать предпочтение новым платформам. Они обеспечат максимальный контроль. Единственное отличие – вместо земли под ногами у вас окажется мощная струя воды. Задача флайбордиста – балансировать и удерживать равновесие.

Многие зрители сравнивают развлечение с полетом «Железного человека» или ангела. Кажется, что у человека, который парит на флайборде, вырастают крылья. Именно поэтому он с легкостью выполняет все эти трюки.

Кто изобрел флайборд?

Француз Фрэнк Запата после долгих экспериментов изобрел flyboard в 2011 году. Еще задолго до появления летающей доски он обзавелся прозвищами Человек-дельфин, Аквамен (Человек-Вода) и Джетмен. И все благодаря тому, что достиг высоких результатов в соревнованиях на водных байках и даже выиграл соревнования. Но Фрэнку нужно было что-то новое. Поэтому он сконструировал и представил доску в Китае, а затем показал, как летать на флайборде публике. Фрэнк пересек пролив Ла-Манш за 22 минуты, приняв участие в военном параде. Ему удалось преодолеть расстояние в 35 километров, несмотря на сильные порывы ветра. Они и стали главной проблемой. Но спортсмену удалось преодолеть риск дестабилизации.

Разработчик не захотел останавливаться на достигнутом. Его изобретение стало самым модным и востребованным экстремальным развлечением. Обычный флайборд привязан к гидроциклу и имеет ограниченную высоту подъема. Полет возможен только над водоемом. Именно поэтому он разработал реактивную водную доску для профессионалов. Она заинтересовала всех флайбордистов, которые не приемлют ограничений. Новая модель не привязана к гидроциклу и развивает скорость 150 км/час. Управление осуществляется с помощью пульта. Такой флайборд поднимается на высоту 30 метров. Но вернемся к Фрэнку Запата.

Экстримал признался, что не представляет своей жизни без острых ощущений и постоянного риска. Ему просто необходимо пребывать на грани провала. Иногда он сравнивает себя с альпинистами. Да, обычные флайборды абсолютно безопасны, тогда как реактивные доски требуют физической и психологической подготовки спортсмена. Фрэнк раскрыл секреты успешного полета. Необходимо абстрагироваться и не думать о возможном риске. Он погружается в траекторию полета и концентрирует все усилия на выполнении трюков. Именно эти качества помогли ему стать победителем.

Трудно сказать, остановится ли он на этом. Ведь экстремальный спорт требует новых открытий. Сам разработчик не исключает, что в скором времени ему потребуется нечто большее, чем реактив. Возможно, он уже работает над созданием более мощной модели.

Как устроен flyboard?

Мы разобрали, что такое флайборд. Но представление не будет полным, если не узнать, как он устроен. В обычный комплект входят водометные ботинки, шланги, ручные стабилизаторы и гидроцикл. Соединенный с гидроциклом шланг, позволяет обеспечить постоянную подачу воды. Благодаря этому вырывается мощный поток. Со стороны он выглядит как столб. Ручные стабилизаторы позволяют управлять мощностью подачи потока воды. Благодаря ручным водометам сохраняется баланс, обеспечивается контроль в процессе полета.

А теперь рассмотрим устройство флайборда более подробно. В классических моделях в шланг, подведенный к центру доски, нагнетается реактивная струя от аквабайка. В свою очередь функционирование аквабайка обеспечивается за счет бензинового двигателя. Мощность байка может быть разной. От нее зависит высота полета. Например, при мощности в 150 л.с. вы подниметесь на высоту 6 метров. А вот, если у вас модель в 250 л.с., то вы подниметесь на все 10 метров. Мощностью потока управляет инструктор. Парить в воздухе могут как взрослые, так и молодые люди возрастом от 16 лет. Сначала подбирается небольшая высота, а дальше расстояние увеличивается. Есть инструкторы, которые работают даже с детьми от 6 лет.

Как научиться летать?

Если вы ищите, где полетать на флайборде, обратите внимание на групповые и индивидуальные полеты. Обычно новичку требуется не более 5 минут, чтобы научиться пользоваться доской и получить базовые навыки. Каждому флайбордисту выдается шлем и жилет.

Полеты на доске делятся на 2 этапа:

На суше. Это инструктаж, который занимает от 5 до 10 минут. Инструктор расскажет об основных правилах техники безопасности, выдаст экипировку (шлем, гидрокостюм, спасательный жилет) и научит ею правильно пользоваться, обучит технике полета.

На воде. Полет длится от 10 минут до 1 часа. Стоимость зависит от длительности пребывания в воздухе.

Сначала ваша задача – научиться устойчиво стоять на доске и держать баланс. Затем вы научитесь поворачиваться, дальше – погружаться. Этот этап называется «тренировочным». Он проводится на высоте около 1 метра.

Когда вы научитесь уверенно стоять на доске и будете готовы к подъему на более высокое расстояние, высота увеличивается до 5 метров.

На высоте от 9 метров летают опытные флайбордисты.

Для начала можно понаблюдать за теми, кто не боится парить в воздухе и уже умеет выполнять трюки. Так вы получите представление о том, как летать на флайборде и к чему вам необходимо стремиться. Кстати, райдеру не обязательно уметь плавать. Наличие спасательного жилета обеспечивает безопасность во время полета. Добавьте к этому защитный шлем, гидрокостюм и специальные ботинки. Если вы пробовали себя в серфинге, скейтборде или сноуборде, то освоите этот вид спорта намного быстрее.

Заключение

Как видите, название flyboard полностью оправдывает себя. Он дарит незабываемые ощущения и массу положительных эмоций. Он нравится всем активным людям. Присоединяйтесь к команде флайбордистов! Почувствуйте себя супергероем. Практикуйтесь и осваивайте новые трюки! В жизни нужно попробовать все интересное!

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Давно уже присматриваюсь к этим устройствам. Как их только не называют и джетпаками и флайбордами. Да и конструкции уже есть разнообразные. Давайте побольше узнаем историю и способы применения нового средства передвижения на воде 🙂

Трудно сказать знает ли Фрэнки Запата (Franky Zapata) как ему в голову пришла эта гениальная идея. Чемпион Франции по аквабайку совсем недавно собрал фантастический и абсолютно безумный механизм для экстремального отдыха и развлечения. В интернете появился короткий ролик о его флайборде, после чего Фрэнк попросту собрался и уехал в путешествие на медовый месяц.

Вероятно это его последяя возможность уединиться с возлюбленной посокольку интернет молниеносно отреаировал на его изобретение и его телефон и электронная почта просто свихнулись.

Конструкция позволяет взлетать над поверхностью воды на высоту до 9 метров кувыркаться в воздухе и плыть сквозь волны как человек-амфибия. А что самое интересное, стоимость флайборда составляет менее 5000 евро (6700 долларов США). Думаю, как только Фрэнки разгребет лавину заказов, он вернется домой, чтобы перевести дух и осовить пару новых трюков с Флайбордом.

Флайборд (Flyboard) соединен гибким шлангом с металлическим патрубком, которые крепится к водомету гидроцикла. Через гибкий патрубок мощный напор воды подается в пару водометных ботинок, жестко закрепленных на доске, по типу сноубордических креп. Стабилизация в воздухе осуществляется посредством двух водометов закреленных на руках пловца.

C единомышленником на пару, можно использовать базовую модель 4900 ($ 6570 США), в которой есть возможность управления водометами посредством дросселя с гидроцикла. Если вы решили отправиться в свободное плавание в одиночку, то за дополнительные 900 (1200 долларов США) устанавливается пусковые дроссели в ручные водометы, что на наш взгляд гораздо интереснее. В этой конфигурации можно вовсе забыть о гидроцикле, который только тянется позади вас, пока вы парите в воздухе и ныряете в волны.

Флайборд (Flyboard) дает прекрасную возможность выполнять многие гимнастические и акрабатические трюки, что позволяет предположить развитие нового вида акрабатического водного фристайла.

Недавно ажиотаж в среде любителей подобных аппаратов произвело устройство Jetlev на водном реактивном движке в виде ранца, принцип действия которого аналогичен Flyboard, за исключением того, что он не может перемещаться под водой, и он не такой маневренный.

Различия имеются и в цене аппаратов. Если стоимость Jetlev на глаз составляет около 165 тысяч долларов, то базовая комплектация Flyboard оценивается всего лишь 6,5 тысяч долларов.

Еще одним отличием Flyboard является, то, что его основной шланг, подающий воду, прикреплен к водному мотоциклу, а вода, выбрасываемая из сопел, сбрасывается в водоем. Мощность водяной струи регулируется с борта водного мотоцикла, и его мощность должна быть не меньше, чем 100 л.с, чтобы Flyboard мог работать. Это позволяет взлетать на высоту до 10 метров, и кроме этого, например, можно делать обратное сальто, нырять под воду и многое другое.

Вот еще такой аппарат

Аппарат, названный JetLev-Flyer – поднимается в воздух силой гигантских струй воды. Заборное устройство, насос и мощный мотор для его привода, а также приличных размеров бак с горючим — всё это находится на небольшом обтекаемом поплавке, соединённом с ранцем длинным и прочным шлангом (он же служит для ограничения высоты подъёма).

В самом же летающем аппарате есть только управляемые сопла. Таким образом, водяной ранец может подолгу нестись над водой и надолго зависать, в отличие от реактивных ранцев «классических», запас горючего в которых исчерпывается в считанные секунды.

Теперь же Ли не только реализовал свою мечту, но и объявил, что с января нынешнего года начинает приём заказов на JetLev-Flyer. Особенно канадец рассчитывает на компании, занимающиеся досугом туристов

Судя по страничке «контакты» на сайте продукта, в промышленном выпуске новинки Рэймонд полагается на силы компании MS Watersports из немецкого города Итцехо (Itzehoe) – она специализируется как раз на водной мототехнике.

Как пишет Newfoundland and Labrador Independent, давление внутри труб ранца развивается не очень большое — порядка 7 атмосфер – так что ни риска взрыва, ни тем более ожога тут нет (и это ещё одно важное отличие от обычного реактивного пояса). А поскольку полёты проходят над реками, озёрами или морем, в случае аварии всё что грозит пилоту — падение в воду. Причём сам ранец обладает положительной плавучестью, так что поможет владельцу удержаться на поверхности при приводнении.

Аппарат способен достичь предельной высоты полёта в 15 метров, сообщает изобретатель (обычная — до 8 метров), и разогнаться до скорости 75 км/ч. Запас же хода обещан в 300 километров.

Сам Ли совершил более двух десятков полётов на этой машине при неизменном интересе публики. Увы, о сроках исполнения заказов Ли ничего не говорит. Неизвестна и стоимость устройства, но, судя по основным составляющим, она должна быть сопоставима с ценой водного мотоцикла.

Кстати, фото в начале поста из прошедших соревнований за Кубок Самарской области по аквабайку.

Главной изюминкой соревнований стало выступление пилота неведомой чудо-машины. Со стороны казалось, что на Волгу прямиком из комиксов прилетел Железный человек. В защитной броне из кевлара он парил над водной гладью, оставляя за собой мириады брызг. Супергерой выныривал из воды, поднимался на высоту пятиэтажного дома, заходил на виражи, срывался вниз и снова исчезал из вида под синими волнами. Когда супергерой вышел на берег, все в нем узнали Анатолия Шурана – самарского экстремала и большого любителя водных видов спорта. За собой он тащил агрегат, который в кругах любителей водного мотоспорта прозвали флайборд, или “летающая доска”. Совсем недавно этот механизм придумали французы. В его основе лежит принцип действия пожарного брандспойта, когда струя воды под сильным давлением может поднять в воздух не только рукав, но и держащего его пожарного.

Флайборд в Самару привез друг Анатолия, один из организаторов чемпионата по аквабайку, управляющий частным клубом Altera Pars Андрей Зуев. По его словам, он вместе с единомышленниками заказал чудо-аппарат во Франции за 450 тыс. руб. Впрочем, без гидроцикла он работать не будет, так что в стоимость этого экстремального аттракциона нужно закладывать еще и его цену. В целом на то, чтобы флайборд поднял пилота над водой, Зуев и компания потратили около 700 тыс. руб.

Источник

Как называется штука на воде за счет напора

Вы когда-нибудь видели, как сёрфер не просто едет по волне, а словно летит над ней на доске, совершенно не касаясь поверхности? Если нет, то сначала посмотрите, а потом читайте дальше:

Впечатляет, правда? Что же это за приспособление такое, которое позволяет лететь надо волной? А это сёрфборд с подводным крылом или Гидрофоил.

Как работает гидрофоил

Гидрофоил – это сёрфборд, у которого вместо финов прикреплена массивная конструкция, так называемое подводное крыло. Оно работает по тому же принципу, что и крыло самолёта, потому так и называется. Благодаря специальной форме горизонтальной части крыла, вода обтекает его сверху быстрее, чем снизу, из-за чего создаётся разность давлений – снизу больше, сверху меньше. О великая физика, не зря тебя учат в школе: крыло начинает выталкиваться водой вверх, причём чем выше его горизонтальная скорость относительно воды, тем больше разница давлений и, соответственно, подъёмная сила. В общем все как у самолёта. Выталкивающая сила настолько велика, что легко поднимает над водой не только саму доску, но и стоящего на ней сёрфера.

Фото подводного крыла гидрофоил

Как катаются на гидрофойл доске

Как выглядит процесс катания вы уже поняли из видео – одним словом великолепно. Но давайте немного углубимся в детали. То, что обычный, классический сёрфер скользит по поверхности воды вовсе не означает, что движется только поверхность. Волна имеет толщину и вся находящаяся в ней масса воды перемещается в пространстве. Аналогично тому, как поверхность воды толкает лежащий на ней сёрфборд, её внутренняя часть толкает погружённое в волну подводное крыло, оно разгоняется, выталкивая сёрфера вверх. Ну а дальше происходит всё то же самое.

Фото сёрфера, «летящего» надо фолной на доске гидрофоил

Другой вопрос, как на этой доске волны ловить? Оказывается, так же, как на обычной – лёжа на животе и разгребаясь руками. Пришлось, кстати, пересмотреть очень много видео, чтобы это выяснить, почему то большинство клипов про гидрофоил начинается с момента, когда сёрфер уже стоит на доске. Впрочем, ребят, катающихся на доске с подводным крылом наравне с рядовыми сёрферами не так уж и много, вероятно, потому, что самые незабываемые ощущения на этой доске ловишь на другом поле – на больших волнах!

Фото серфера на идрофоил доске на большой волне

Где катаются на гидрофоил

Большие волны – это особенный вид сёрфинга, который несколько напоминает сноуборд. Под тобой вырастает огромная водяная гора, по которой ты несёшься с бешеной скоростью. Самые большие волны сёрферы ловят с помощью джетов, так как махины больше 8-10 метров в высоту практически невозможно разгрести руками. И вот тут-то и выходит на сцену гидрофоил, ведь удобнее всего на нем стартовать как раз при помощи джета. Приделав специальные крепления, сёрфер пристёгивается к доске и держится за фалд, джет тянет его, горизонтальная скорость доски относительно воды растёт, крыло начинает работать! Без сомнений, плавный полёт над огромной, растущей наклонной плоскостью большой волны впечатляет невероятно.

Фото серфинга на гидрофоил: больше волна — больше скорость — больше уовольствия

Ещё на гидрофойл доске катаются на волнах за катером, они тоже неплохо толкают крыло, хотя и послабее обычной океанической волны. Ради тренировки, сёрферы катаются на гидрофоиле и по плоской воде. Но поскольку силу трения никто не отменял, а без волн вода сама по себе подводное крыло не толкает, по плоской воде его приходится постоянно разгонять. Например тем же джетом, или же кайтом. По крайней мере так было до недавнего времени. В 2017 году компания Liftfoils из Пуэрто-Рико разработала электронный гидрофоил с собственным двигателем, на котором можно «летать» самостоятельно, без волн и без лебёдки. На такой доске моно часами развлекаться хоть в озере, хоть в реке, подойдёт любой водоём.

Фото сёрфера на гидрофоил, который разгоняется кайтом

Пока что встретить сёрфера на доске с подводным крылом – большая редкость. Мало того, что это сложная в управлении, так ещё и очень недешёвая штука, даже без мотора. И, кстати, гидрофоил в разы опаснее обычного серфа: железная «палка» на которую крепится, собственно, подводное крыло, тоже изготовлена определённой гидродинамичной формы, с одного края у неё жёсткое тонкое ребро, которое может стать причиной очень серьёзной травмы. Так что с гидрофоилом лучше не падать рядом. А в остальном – ну кто из вас не хотел бы «полетать» над волнами? Желаем, чтобы однажды это желание сбылось и принесло массу радости! А пока – тренируемся в обычном сёрфинге, ведь чтобы покататься на гидрофоиле, надо в принципе уметь кататься!

Фото сёрфера, который определённо счастлив!

Источник

Естествознание. 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 5. Гидродинамика и аэродинамика. Плавающие и летательные аппараты

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Летательные аппараты – специальные устройства для полётов в атмосфере или космическом пространстве.

Плавательные аппараты – небольшое судно или техническое устройство, которое используется для выполнения разнообразных задач, как на поверхности воды, так и на морском дне.

Выталкивающая сила (Архимедова сила) – которая возникает если заменить все силы давления, приложенные к погруженному в воду телу, одной (результирующей или равнодействующей) силой, оказывающей на тело то же самое действие, что и все эти отдельные силы вместе, то результирующая сила будет направлена вверх. Это и заставляет тело всплывать. Действует на тело не только в воде, но и в любой другой жидкости, т.к. в любой жидкости существует гидростатическое давление, разное на разных глубинах. Выталкивающая сила возникает и в случае частичного погружения тела.

Подъёмная сила – это сила, действующая на крыло летящего горизонтально летательного аппарата со стороны встречного потока воздуха.

Динамическое давление – это дополнительное давление, которое оказывает газ или жидкость в направлении своего перемещения по аппарату, т. е. в направлении передвижения за счет своего потока.

Эффект Магнуса – это возникновение силы, перпендикулярной к потоку, при обтекании вращающегося тела.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Еще в древние времена люди мечтали подняться в воздух и научиться летать, подобно птицам. История донесла до нас немало свидетельств попыток различных людей смастерить крылья и полетать.

История полетов начинается в древнем Китае. Прошли тысячи лет, прежде чем полеты на дельтапланах стали популярными и получили широкое распространение. Датой рождения современного дельтаплана считается 1971 год.

До появления самолетов и вертолетов самым простым способом совершить полет было использование летательных аппаратов легче воздуха – воздушных шаров и дирижаблей. 19 октября 1783 года был совершен первый полет на воздушном шаре с пассажирами. В 1884 году французы Шарль Ренар и Артур Кребс построили дирижабль, который мог свободно перемещаться в любом направлении. Их дирижабль имел удлинённую форму и был оснащен электрическим двигателем, работавшим на аккумуляторах.

Создавать плавательные средства человек тоже начал в древние времена. Первыми плавательными средствами были стволы деревьев, надутые мешки из шкур животных, плоты, а позднее – лодки. Самые древние корабли были созданы древними египтянами для передвижения по Нилу и были они сделаны из папируса.

Закон статики жидкостей и газов, согласно которому на всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (или газа) выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (газа) и направленная по вертикали вверх был открыт древнегреческим ученым Архимедом в III в. до н. э.

Рассмотрим действие жидкости и газа на погруженное в них тело.

Если погрузить в воду мячик, наполненный воздухом, и отпустить его, то он всплывет. То же самое произойдет со щепкой, с пробкой и многими другими телами. Какая же сила заставляет их всплывать?

На тело, погруженное в воду, со всех сторон действуют силы давления воды. В каждой точке тела эти силы направлены перпендикулярно его поверхности. Если бы все эти силы были одинаковы, тело испытывало бы лишь всестороннее сжатие. Но на разных глубинах гидростатическое давление различно: оно возрастает с увеличением глубины. Поэтому силы давления, приложенные к нижним участкам тела, оказываются больше сил давления, действующих на тело сверху.

Если заменить все силы давления, приложенные к погруженному в воду телу, одной (результирующей или равнодействующей) силой, оказывающей на тело то же самое действие, что и все эти отдельные силы вместе, то результирующая сила будет направлена вверх. Это и заставляет тело всплывать. Эта сила называется выталкивающей силой, или архимедовой силой (по имени Архимеда, который впервые указал на ее существование и установил, от чего она зависит). На втором рисунке она обозначена как F_A.

Архимедова (выталкивающая) сила действует на тело не только в воде, но и в любой другой жидкости, т. к. в любой жидкости существует гидростатическое давление, разное на разных глубинах. Выталкивающая сила возникает и в случае частичного погружения тела. Например, кусок дерева, плавающий на поверхности воды, не тонет именно благодаря наличию выталкивающей силы, направленной вверх. Выталкивающая сила зависит от рода жидкости, в которую погружено тело. Например, кусок железа тонет в воде, но плавает в ртути; следовательно, в воде выталкивающая сила, действующая на этот кусок меньше, а в ртути – больше силы тяжести.

Особым случаем являются подводные лодки, которые должны иметь возможность всплывать, погружаться в воду, плыть под поверхностью воды. Так как объем подводной лодки остается во всех случаях неизменным, то для выполнения этих действий на лодке должно быть устройство для изменения ее массы. Это устройство состоит из ряда балластных отсеков в корпусе лодки, которые при помощи специальных устройств заполняются заборной водой (и масса лодки увеличивается, следовательно, она погружается) или освобождается от воды (масса лодки уменьшается, и она всплывает).

Благодаря выталкивающей силе вес любого тела, находящегося в воде (или в любой другой жидкости), оказывается меньше, чем в воздухе, а в воздухе меньше, чем в безвоздушном пространстве. В этом легко убедиться, взвесив гирю с помощью учебного пружинного динамометра сначала в воздухе, а затем опустив ее в сосуд с водой.

Эта сила действует и в газах, благодаря чему летают воздушные шары и дирижабли.

Полет воздушного шара или дирижабля в воздухе напоминает плавание подводной лодки под водой. Если масса всего летательного аппарата, сложенная с массой газа, заполняющего оболочку, меньше массы воздуха в объёме, вытесняемом аппаратом, то шар поднимается вверх; если эти массы равны, шар неподвижно висит в воздухе; если масса аппарата с газом, больше массы вытесняемого воздуха, шар опускается. Следовательно, чтобы осуществился полет масса аппарата без газа должна быть меньше или равна разности масс легкого газа, заполняющего оболочку, и воздуха в том же объёме.

Дирижаблю придается «обтекаемая» форма, чтобы сопротивление воздуха при поступательном движении было возможно меньшим.

Уменьшение веса происходит и при переносе тела из вакуума в воздух (или какой-либо другой газ).

Если вес тела в вакууме (например, в сосуде, из которого откачан воздух) равен P₀, то его вес в воздухе равен:

где F´_A — архимедова сила, действующая на данное тело в воздухе. Для большинства тел эта сила ничтожно мала и ею можно пренебречь, т. е. можно считать, что P_возд.=P₀=mg.

Вес тела в жидкости уменьшается значительно сильнее, чем в воздухе. Если вес тела в воздухе P_возд.=P₀, то вес тела в жидкости равен P_жидк = Р₀ — F_A. Здесь F_A — архимедова сила, действующая в жидкости. Отсюда следует, что:

Поэтому, чтобы найти архимедову силу, действующую на тело в какой-либо жидкости, нужно это тело взвесить в воздухе и в жидкости. Разность полученных значений и будет архимедовой (выталкивающей) силой.

Другими словами, можно сказать, что выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости, вытесненной этим телом.

Определить архимедову силу можно также теоретически. Для этого предположим, что тело, погруженное в жидкость, состоит из той же жидкости, в которую оно погружено. Мы имеем право это предположить, так как силы давления, действующие на тело, погруженное в жидкость, не зависят от вещества, из которого оно сделано. Тогда приложенная к такому телу архимедова сила F_A будет уравновешена действующей вниз силой тяжести m_жg (где m_ж — масса жидкости в объеме данного тела):

Но сила тяжести равна весу вытесненной жидкости Р_ж. Следовательно:

Учитывая, что масса жидкости равна произведению ее плотности ρ_ж на объем, формулу можно записать в виде:

где V_ж — объем вытесненной жидкости. Этот объем равен объему той части тела, которая погружена в жидкость. Если тело погружено в жидкость целиком, то он совпадает с объемом V всего тела; если же тело погружено в жидкость частично, т объем V_ж вытесненной жидкости меньше объема V тела.

Формула справедлива и для архимедовой силы, действующей в газе. Только в этом случае в нее следует подставлять плотность газа и объем вытесненного газа, а не жидкости.

Какие силы поддерживают летательные аппараты в полёте?

Силой противостоящей силе тяжести является – сила давления воздуха., так как средняя плотность летательного аппарата больше плотности воздуха, то можно предположить, что силы Архимеда для этого недостаточно. Данное явление подчиняется законам аэродинамики (гидродинамики). Согласно законам давление газа (жидкости) на поверхность, вдоль которой оно движется, уменьшается на величину, называемую динамическим давлением, которое рассчитывается по формуле:

ρ – плотность газа (жидкости);

v – скорость газа (жидкости) относительно поверхности тела.

Чем больше скорость, тем меньше сила давления газа (жидкости) на тело.

Сила, действующая на крыло летящего горизонтально летательного аппарата со стороны встречного потока воздуха, называется подъёмной силой.

На рисунке показан разрез крыла и действующие на него силы.

Вертикальную составляющую (перпендикулярную к направлению потока) называют подъёмной силой, благодаря которой при обтекании тел оказалось возможным создание аппаратов тяжелее воздуха (подъёмная сила поддерживает летательный аппарат в воздухе).

Возникновение силы, перпендикулярной к потоку, при обтекании вращающегося тела называется эффектом Магнуса, который впервые был обнаружен при изучении полёта вращающихся артиллерийских снарядов.

Рассмотрим подробно обтекание потоком воздуха крыла самолета. Когда крыло помещено в поток воздуха, вблизи острой задней кромки крыла возникают вихри, вращающиеся против часовой стрелки.

Вихри растут, отрываются от крыла и уносятся потоком. Остальная масса воздуха рядом с крылом получает противоположное вращение, около крыла образуется циркуляция. Накладываясь на общий поток, циркуляция обуславливает распределение линий тока.

Теория возникновения подъёмной силы крыла при обтекании потоком воздуха была дана основоположником теории авиации, основателем русской школы аэро- и гидродинамики Николаем Егоровичем Жуковским.

В настоящее время принято выделять следующую классификацию летательных аппаратов:

1.Аппараты, движущиеся в гравитационном поле Земли.

1.1. Аэростатические, или аппараты «легче воздуха» (аэростаты, дирижабли)

1.2. Аэродинамические — аппараты, поддерживаемые в атмосферном полёте аэродинамической подъёмной силой, возникающей за счёт быстрого движения в воздухе самого аппарата или его частей (вертолеты, планёры, дельтапланы, парапланы, парашюты).

1.3 Самолёты с аэростатической разгрузкой

1.4. Инерционные. Движущиеся в поле тяготения Земли по инерции за счёт скорости, сообщённой им на активном участке траектории ракетным двигателем (искусственные спутники Земли и орбитальные космические станции, движущиеся в космическом пространстве вокруг Земли по замкнутым орбитам).

1.5. Ракетные — аппараты, преодолевающие силу тяготения без взаимодействия с атмосферой, за счёт тяги ракетного двигателя, направленной вертикально вверх, или имеющей достаточную вертикальную составляющую.

1.6 Аппараты на воздушной подушке, удерживающиеся над землёй или над водой за счёт повышенного давления воздуха, создаваемого компрессором между днищем аппарата и твёрдой или водной поверхностью.

2. Аппараты свободного полёта, перемещающиеся в космическом пространстве, в отсутствие значительных гравитационных полей планет.

Величина архимедовой силы зависит от объёма тела, а не зависит от его формы и глубины погружения.

Если плотность погружаемого тела равна плотности жидкости, то тело будет левитировать в толще среды.

Таким образом, знания о силе Архимеда, динамическом давлении и эффекте Магнуса являются необходимой базой при проектировании и создании подводных и летательных аппаратов различного назначения.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Если кусочку пластилина придать сначала форму шара, затем куба и конуса и опускать каждую фигурку в воду, то наибольшая сила Архимеда будет действовать на….

б) на все фигурки действуют одинаковые силы Архимеда;

Решение. Так как объем погружаемого тела одинаков. Если объём больше, то и сила больше, а от формы это не зависит.

Задание 2. Установите соответствие. Тело плавает в воде. Какое из нижеприведенных утверждений справедливо, если в этот сосуд налить небольшое количество спирта?

Источник