Представитель Шуры Люберецкого в ЖЖ (brat_luber) wrote,
Представитель Шуры Люберецкого в ЖЖ
brat_luber

Category:

Мусорный пакет против летающего презерватива

Кстати, к вопросу о разных воздушных шариках. Вспомнил пару задачек из школьной физики, касавшихся полета стратостатов. Разумеется, описывать их тут я не буду – так как каждая формула снижает количество читателей вдвое. Я лучше попробую сформулировать мысль в стиле “все вокруг пидоры, а я – д’Артаньян”. Пидорами будут назначены запускатели гелиевых шариков в стратосферу.

Почему все без исключения гелиевые шарики лопаются на высоте 30-40 километров, а продолжительность их полета – не более пары часов? Дело в том, что “запускатели” накрепко завязывают шарик. Что же происходит дальше? Смотрим на верхнюю полоску “гомикса”.

stratosphere

При подъеме шарика снижается атмосферное давление. На шарик снаружи ничего не давит и находящийся внутри газ может расширяться, раздувая при этом оболочку. Чем выше поднимается завязанный веревочкой гелиевый шарик, тем больше его раздувает (на высоте 25 километров объем шарика увеличивается примерно в 30-40 раз) – и, наконец, происходит бабах – просто оболочка из латекса становится слишком тонкой.

А что будет, если немного гелия стравить в мусорный пакет – то есть негерметичный аэростат, оболочка которого сообщается с атмосферой? Гелий, будучи легче воздуха, скопится в верхней части оболочки и точно так же будет создавать подъемную силу. При подъеме гелий будет увеличиваться в объеме, но при этом будет не раздувать пакет, а вытеснять из него воздух. Наконец, на большой высоте, когда гелий займет весь объем оболочки, он “перетечет” через край, подъемная сила уменьшится и аэростат перестанет подниматься.

Что же дальше? Предположим, что мы запустили мусорный пакет с гелием в солнечный день. При этом пакет хорошо разогрелся, теплый гелий занял большой объем, а затем солнце зашло, пакет остыл, а гелий уменьшился в объеме. В пакет “затечет” воздух, подъемная сила уменьшится, и шар начнет опускаться. Если за ночь он не достигнет земли – то выглянувшее утром солнце снова разогреет оболочку, опять возникнет подъемная сила и шар сможет подняться обратно.

stratosphere2

В общем, по продолжительности полета мусорный пакет уделывает завязанный веревочкой шарик буквально “одной левой”. А что с высотой и грузоподъемностью?

Высота подъема такого аэростата полностью определяется его конструкцией, точнее – соотношением объема легкого газа, закачанного на земле, и полного объема оболочки. Предельная высота – это та, на которой газ, расширяясь, займет весь объем оболочки и начнет “вытекать” в атмосферу. Если “поднимать” 120-литровый мешок одним литром гелия, то “безопасно” расширение газа в 120 раз – то есть давление на высоте должно составлять 1/120 от “наземного”. Это соответствует высоте в 40 километров.

А что с грузоподъемностью? К сожалению, ничего хорошего. “Грузоподъемность” литра гелия при нормальных условиях, то есть на поверхности Земли – всего 1 грамм, так что мусорный мешок из предыдущего примера просто не взлетит. Весит он, если изготовлен из самого легкого и тонкого полиэтилена (6 микрон), примерно 15-20 грамм – то есть надо закачивать 20 литров газа. Это дает запас “по расширению” в 6 раз, что соответствует максимальной высоте полета чуть больше 10 километров – и безо всякой полезной нагрузки!

Конечно, “стратостат”, летающий более-менее продолжительное время с приличной нагрузкой сделать можно. Будем отталкиваться, например, от стоимости баллона гелия. Десятилитровый баллон гелия под давлением 140 атмосфер – это 1400 литров в нормальных условиях, в московских фирмах, торгующих оборудованием “для шариков”, он стоит 5000 рублей (3500 баллон и 1500 заправка). Предположим, что мешок объемом 120 литров весит 20 грамм (вместе со скотчем, которым мешки связаны вместе), а необходимая полезная нагрузка – 200 грамм. Итого, мы можем присовокупить к полезной нагрузке оболочку из 600 мусорных мешков – общий ее объем составит 72 000 литров. В такой оболочке гелий может расшириться в 50 раз – в общем, высота в 30-35 километров оказывается вполне доступной, а главное, в отличие от латексных шариков, вся эта конструкция может находиться там довольно продолжительное время.

Запись опубликована в блоге Шуры Люберецкого. Вы можете оставлять свои комментарии там, используя свое имя пользователя из ЖЖ (вход по OpenID).

Tags: воздушные шары
Subscribe
Comments for this post were disabled by the author