Доклад на тему «История развития воздухоплавания» (физика, 7 класс)

Перемещение в любом направлении по атмосфере земного шара на летательном аппарате называется воздухоплаванием. В 7 классе на физике обзорно изучают эту интереснейшую отрасль науки. Человек мечтал летать подобно птицам с давних времён. Именно поэтому первые летательные аппараты создавали по образу крылатых существ, только это не помогало этим устройствам летать. Нужна была другая конструкция, благодаря которой эти механизмы смогли бы подняться в воздух. Прошли многие столетия, прежде чем люди решили эту важную задачу.

Оглавление:

• История исследования воздухоплавания
• Принципы полета
• Самый популярный летательный аппарат

История исследования воздухоплавания

Согласно древнегреческой легенде первый полёт был совершен Дедалом — архитектором и изобретателем. Из перьев птиц, склеенных воском, он создал крылья, на которых мог подняться в небо. С помощью этой конструкции он со своим сыном Икаром совершил побег из плена. Однако из-за солнца воск, соединяющий перья, нагрелся и расплавился, вследствие чего Икар трагически погиб, а Дедал уничтожил свои крылья.

Ученые ищут выход

Развитие воздухоплавания время от времени замедлялось, потому что людей беспокоила опасность, связанная с ним. Многие смельчаки, дерзнувшие подняться в воздух, погибали, поэтому большинство было убеждено, что Бог не хочет, чтобы человек учился летать. Однако были и другие люди, которые верили, что Всевышний велит им не сдаваться и продолжать попытки.

Братья Жозеф и Этьен Монгольфье (1740−1810, 1745−1799 соответственно) в 1782 году запустили первый в мире воздушный шар в городе Аннонэ (во Франции). Летательный аппарат имел грузоподъемность в 205 кг и во время первой попытки поднялся на высоту 305 метров и пролетел 915 метров от места запуска. Диаметр окружности шара был равен 12 метрам, и он поднимался в воздух за счет теплого воздуха. Но людей на борту не было, так как это посчитали опасным. «Летчиками"-испытателями были животные — баран, петух и утка (никто из них не пострадал).

Первый полёт состоялся чуть позже, в 1783 году. Над изумленными жителями Парижа проплыл громадный шар с экипажем из двух отважных аристократов. Через 26 минут они благополучно опустились на землю, пролетев почти 9 км.

Человек с крыльями

В реферате по данной теме нельзя не упомянуть Отто фон Лилиенталя. Немецкий инженер изучал и научно обосновал причины парения птиц. Он создал тысячи планеров и летал на них.

Отважный испытатель погиб в 1896 году после одного из своих полетов. Резкий порыв ветра перевернул планер и швырнул человека на землю. Умирая от перелома позвоночника, Отто прошептал, что «жертвы должны быть принесены». Его труд оказался семенем, принесшим большие плоды.

Дедушка самолета

Братья Райт, предприимчивые и успешные, типичные американские бизнесмены, имели процветающий издательский бизнес. Пользуясь растущей популярностью велоспорта, они запустили проект по продаже и ремонту велосипедов, а впоследствии выпустили собственную марку. Их жизнь сменила курс, когда на глаза им попалось сообщение в газете с фотографией планера Лилиенталя. Не теряя времени зря, деловые братья взялись за авиаэксперименты в том же году.

Используя разработки Лилиенталя, Райты все свое внимание обратили на возможность управлением полета. Они не были согласны, что пилот должен обладать «птичьим чутьем», чтобы улавливать порывы ветра. По их мнению, управляющий аппаратом человек должен иметь над ним 100-процентный контроль.

Так, придуманный ими метод «перекашивания крыла» позволил аппаратам делать повороты в воздухе и восстанавливать равновесие при боковом ветре. Братья наблюдали за птицами и пытались понять, как у этих созданий получается поворачивать свое тело. Они пришли к выводу, что это происходит посредством изменения угла кончиков крыльев. Так изобретатели решили применить этот принцип в устройстве планеров.

С именем Райтов также связано открытие трех осей вращения летательного аппарата. Этот принцип остается основным в управлении самолетами и в настоящее время. Они были первыми, кто снабдил летательные аппараты пропеллером и двигателем. Их «Флаер» стал собственно первым самолетом в истории. В 1906 году они взяли патент на управляемую «летающую машину».

Принципы полета

На все тела, находящиеся в воздухе, действует Архимедова сила, выталкивающая тела из пространства. Формула этого физического явления выглядит так: F= gVp. Сила Архимеда равна ускорению свободного падения, умноженному на объём тела и на плотность вещества, из которого состоит объект.

Воздушные шары

Летающие аппараты, которые летают, основываясь на законе Архимеда, должны быть легче воздуха. Одними из таких изобретений были аэростаты (летательные шары). Их поднимает сферообразная оболочка, наполненная теплым воздухом или газом, который легче воздуха. Шар выполнен из материала, не пропускающего газ. Воздух в нем нагревает горелка, установленная в корзине (в аэростатах, не наполненных газом). Место для пассажиров прикрепляется к оболочке.

7 августа 1887 года знаменитый русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев на аэростате «Русский», приобретённом во Франции, наблюдал за солнечным затмением. Этим было положено начало исследования стратосферы.

Летающие «сигары»

Дирижабль — название произошло от французского слова dirigeable, что означает «управляемый». Он держится в воздухе по тому же закону, что и аэростат, т. е. он относится к аппаратам «лечге воздуха». Основная часть летательного аппарата — эллипсоид, наполненый газом (чаще всего водородом), к нему крепится кабина, в которой расположен двигатель, приводящий в движение пропеллер, при помощи которого дирижабль управляется.

Самый большой экземпляр данного вида воздухоплавательных устройств — немецкий «Гинденбург». Он имел объем 200 000 кубических метров. Дирижабль мог поднять в воздух 100 тонн полезной нагрузки и до 50 пассажиров, мог развивать скорость до 135 километров в час.

Жан-Батист Мари Менье первым опубликовал проект дирижабля, он официально считается его изобретателем. Первые аппараты были недолговечны и непрочны. С появлением двигателей внутреннего сгорания стали возможными длительные полеты. Граф Цеппелин в Германии организовал первое в мире производство дирижаблей, которые стали носить его имя. Впервые воздушные аппараты стали на службу человеку: была открыта регулярная воздушная линия Фридрихсхафен — Дюссельдорф. Благодаря цеппелинам Германия обладала мощнейшим воздушным флотом в Первой мировой войне.

Самый популярный летательный аппарат

Трудно себе представить воздухоплавание и авиацию без самолётов — самого распространенного и известного вида воздухоплавательных аппаратов. Существует огромное количество авиамоделей и вариаций их исполнения. Несмотря на разнообразие устройств, основные части конструкции являются общими для всех самолетов:

• Фюзеляж — корпус летающего устройства. Это, наверное, самая важная часть, так как к нему крепятся все остальные детали.
• Крылья — фукциональная часть, которая создает подъёмную силу. Также в них находятся элементы управления воздухоплавательного аппарата. У авиалайнеров тут могут находиться топливные резервуары.
• Киль — также можно называть хвостом. Это вертикальная поверхность на заднем конце фюзеляжа. В зависимости от конструкции самолета их может быть от одного до трех.
• Руль направления — расположен в хвостовой части самолета. Выполняет важную функцию — корректировка направления движения.
• Руль высоты находится около киля, и используется, как ясно из названия, для регулирования высоты полета летательного аппарата.
• Шасси — система колес самолета, необходимы для взлёта, посадки, транспортировки. Чаще всего обладают способностью складываться — это позволяет снизить сопротивление, но существуют модели с зафиксированным положением шасси.
• Элероны — приспособления для регулирования крена (наклона) самолета. Также могут использоваться для изменения направления или для совершения маневров (на спортивной авиации, трюковых летательных средствах).
• Закрылки — часть крыльев, которая позволяет повысить площадь крыла, а одновременно и подъемную силу.

Сколько может быть крыльев

В докладе по физике о развитии воздухоплавания следует сначала рассмотреть вид винтовых самолетов. Этот тип конструкции был основным до появления реактивного двигателя.

• Моноплан — летательная конструкция, имеющая одно крыло с двумя консолями, расположенными справа и слева по отношению к фюзеляжу (корпусу, который связывает все детали механическим путем). Данная модель имеет большую скорость по сравнению с трипланами и бипланами. Этот вид был очень популярен в боевой авиации Второй мировой войны.
• Биплан — похож на моноплан, но имеет два ряда крыльев (расположенных друг над другом). Такое решение позволяет повысить маневренность самолета, но из-за дополнительного слоя плоскостей повышается лобовое сопротивление, вследствие чего скорость снижается.
• Триплан — тот же биплан, но только с ещё одним рядом крыльев, имеющих расположение по принципу этажерки. Маневренность их очень высока, поэтому конструкция применялась преимущественно в военных целях. Очень распространен немецкий триплан «Фоккер» — один из самых успешных самолётов Первой мировой войны. Позже он потерял свои преимущества из-за появления более быстрых конкурентов.

Турбореактивные двигатели

Первые опыты по созданию нового типа мотора были начаты еще в 1920-е гг. Однако лишь к концу Второй мировой войны стало ясно, что дальнейший рост скорости невозможен без внедрения двигателя совершенно нового типа.

Турбореактивный двигатель (ТРД) по устройству сложнее и по весу тяжелее ракетного. Он представляет собой трубу переменного сечения. Воздух запускается в воздухозаборник, сжимается компрессором и смешивается с распыленным топливом в камере сгорания. Смесь вспыхивает, выбрасывается в турбину, которая, вращаясь, приводит в действие компрессор. Если его сделать двух- или трехкаскадным, это еще больше повышает давление воздуха, а, значит, и скорость аппарата.

Так, за последние два века воздухоплавание сделало огромный рывок в небо. Невозможно представить жизнь без авиаперевозок и трансатлантических полетов. Ученые продолжают работать над тем, чтобы сделать аппараты еще более быстрыми и мощными, а полеты — безопасными.