Kolik balónů je potřeba ke zvednutí 50 kg?

KOLIK BALÓNŮ POTŘEBUJEME, ABY MĚ ZVEDLY DO VZDUCHU?

Konovalov A.A. 1
Mosaleva O.I. 1

Autor práce byl oceněn diplomem vítěze II

Text práce je umístěn bez obrázků a vzorců.
Plná verze práce je k dispozici v záložce „Job Files“ ve formátu PDF

úvod

Každý zná slavnou karikaturu o Medvídkovi Pú, kde náš oblíbený hrdina létá vysoko v balónech, aby sbíral med od divokých včel. (Příloha 1) Po dalším shlédnutí tohoto nádherného kresleného filmu jsem si položil otázku: „Proč se balónky, které zvedaly Medvídka Pú, tolik snažily nahoru, protože obyčejné balónky prostě létají ve větru a nespěchají kolmo k obloze? Kolik těchto balónků je potřeba, aby mě zvedly do vzduchu? a rozhodl se najít odpovědi na tyto otázky a dokázat, že kdybych chtěl, mohl bych vymyslet svůj vlastní „balón“. Tohle je relevantnost můj výzkum. Rozhodl jsem se na to podívat.

Hypotéza: Pokud i malý balónek naplněný heliem směřuje vzhůru, může zvednout předmět o malé hmotnosti. Pokud je takových kuliček hodně, snad se dokážu zvednout nad zem. (Příloha 2)

Účel studia: dokázat, že dokážu vymyslet svůj vlastní „balón“ z balónků.

Abych dosáhl cíle, rozhodl jsem se úkoly:

• studovat literaturu k tématu výzkumu;
• provést praktickou studii vztahu mezi počtem balónků a hmotností zvedaného předmětu;
• formulovat závěry;
• oznamte výsledky svého výzkumu svým spolužákům.

Předmět studia: Balón.

Předmět studia: Plyn helium

Metody výzkumu: Pozorování, experimenty, výpočty.

Vybavení:

1. Váhy;
2. Psací stroj;
3. Pravidelné míče;
4. Balónky naplněné heliem.

1. Hlavní část

Kapitola 1. Studium literatury

Proč některé balónky, které nafukujeme „ručně“ pomocí plic, nevyletí nahoru? Proč ostatní balónky, které kupujeme již „nafouknuté“, směřují kolmo k nebi? Ale víte, co je uvnitř těchto kuliček? Co přesně je nutí létat vysoko do nebe? Tento plyn, který je tzv hélium. (Příloha 3)

Ale nejdřív. Nejprve jsem se rozhodl zeptat svých spolužáků, co o tom vědí?

Na anketní otázku „Víte, co je uvnitř balónu, který vzlétne?“ – 12 z 20 chlapů předpokládá, že existuje vzduch, 8 – helium, 0 – voda.

Na druhou otázku dotazníku „Proč vzlétá balónek naplněný heliem?“ — 10 chlapů z 20 si myslí, že helium je lehčí než vzduch, 8 si myslí, že helium je těžší než vzduch a dva si myslí, že míč prostě rád létá.

Na třetí otázku dotazníku „Kolik balónků naplněných heliem potřebujete, aby zvedl žáka 1. 16 kluků z 20 si myslí, že je potřeba 60 míčů, tři si myslí, že je potřeba 600 míčů a 1 si myslí, že je potřeba 6000 (Příloha 4)

Z dotazníku vyplývá, že prvňáčci o plynu – heliu nevědí téměř nic a vůbec netuší, kolik heliových balónků je potřeba k vyzdvižení žáka 1. stupně do vzduchu. To se také skládá relevantnost můj výzkum, rozhodl jsem se pomoci chlapům přijít na to všechno.

Z literatury jsem se dozvěděl, že helium patří mezi vzácné plyny. Je bez zápachu, chuti a barvy. Stupeň jeho chemické aktivity je velmi nízký. Helium je lehčí než vzduch. Takové plyny se nazývají ušlechtilé: téměř nereagují s jinými prvky a látkami.

Od své učitelky fyziky Ljudmily Viktorovny Kostiny jsem se dozvěděl, že helium je nejen bezbarvé, bez chuti a zápachu, ale je to také netoxický plyn. Obsah helia ve vzduchu, který dýcháme, je 0,0005 %. Navzdory tomu je helium rozšířené, protože čtvrtinu celého vesmíru tvoří helium! Zajímavostí je, že kořeny názvu tohoto plynu jsou v řeckém slově „helios“ – „slunce“. A to má své opodstatnění: Slunce tvoří z 27 % helium. Jiné hvězdy, jako Slunce, obsahují ve svém složení helium. (Příloha 5)

Učitelka chemie Visarova Nina Viniaminovna mi řekla, že helium je druhým prvkem D.I. Mendělejevovy periodické soustavy chemických prvků s atomovým číslem 2. Nachází se v 8. skupině a v první periodě periodického systému. Vede skupinu inertních plynů. Označuje se symbolem He (lat. Helium). Je to po vodíku nejlehčí prvek ve vesmíru. Je to on, kdo pomáhá míčům létat. (Příloha 7)

Helium se získává ze zemního plynu nízkoteplotním separačním procesem zvaným frakční destilace.

K přepravě plynného helia se používají ocelové lahve (GOST 949-73) hnědé barvy umístěné ve specializovaných kontejnerech. (Příloha 6)

Helium je široce používáno v průmyslu a národním hospodářství:

• v metalurgii pro tavení kovů;

• v potravinářském průmyslu (registrováno jako potravinářská přísada E 939) a balicí plyn;

• pro plnění leteckých plavidel (vzducholodě a balóny);

• v dýchacích směsích pro hlubinné potápění (potápěčské lahve);

• pro plnění balónků a meteorologických balónů a mnoho dalšího. (Příloha 8)

A když už mluvíme o balónech. Tento plyn se obvykle používá k nafukování balónků. Každého člověka někdy napadlo, jak vysoko mohou balónky s heliem stoupat. Takové myšlenky obvykle přicházejí, když koule vzduchu naplněná plynem zmizí z dohledu za mraky a nezůstane po ní ani stopa. Helium je lehčí než vzduch, což zajišťuje let míče, koule však nedoletí dále než pět kilometrů od země.

Jde o to, že mezi tlakem uvnitř míče a okolním prostředím je obrovský rozdíl. Ve vysokých nadmořských výškách je vzduch řídký, takže balón expanduje, který nakonec praskne.

Bez balónků je těžké si představit nejen dětskou akci, ale i jakoukoli oslavu, ať už je to svatba, městská dovolená nebo výročí. Jedná se o nejslavnostnější a nejelegantnější typ dekorace. I jednoduché kompozice z balónků vytvářejí pocit oslavy a nesou obrovský náboj pozitivní energie. Balónkové dekorace se instalují snadno a pohodlně. Pokud potřebujete umět krásně zakrýt látku, papírové dekorace také vyžadují určité dovednosti, čas a znalosti technologií (quilling, origami), můžete pokoj vyzdobit míčky, aniž byste se uchýlili k pomoci odborníků. Účinnost hraje důležitou roli ve srovnání například s čerstvými květinami nebo látkou. Balónky jsou velmi expresivní médium. Význam nese určitá kombinace barev (trikolóra), použití symbolických postav (srdce, hvězdy) a použití log a erbů jako vzorů. Není to jen dekorace, ale také prvek show. Stalo se tradicí vypouštět balónky do nebe a sprchovat hosty konfetami z balónku s překvapením.

Díky heliovým balónkům se jakýkoli dojem okamžitě rozjasní, což potěší lidi kolem vás. Kromě toho existuje obrovské množství tradic, podle kterých na konci oslavy musíte vypustit balónky do nebe. Vzhledem ke všem těmto vlastnostem poznamenáváme, že balónky naplněné heliem jsou zcela neškodné. To znamená, že pokud váš balónek naplněný heliem praskne, nestane se nic špatného. A během následujících 15 sekund již zmizí, aniž by se otevřela okna a dveře.

Určitě jste viděli nebo víte, jak jiní vdechují vzduch z heliového balónku, a pak se hlas zesílí, stejně jako v těch karikaturách s veverkami. To vše se děje proto, že hustota helia je mnohem nižší než hustota atmosférického vzduchu, a když hélium prochází hlasivkami, vibrace těchto provazců se mění a mění barvu hlasu. Je to naprosto bezpečné.

Kapitola 2. Výzkum

Nejprve jsem určil, kolik gramů zvedne jeden balónek naplněný heliem. K tomu jsem našel vhodný předmět podle hmotnosti Tento předmět se ukázal jako psací stroj, jeho hmotnost byla 3 gramy. (Příloha 9,10)

První přibližný výpočet je tento: jeden metr krychlový (1m3) helia zvedne přibližně 1 kg a 1 standardní míč o průměru 30 cm zvedne pouze 3 gramy. (Příloha 11)

Pak je to jednoduché, 1 kg je 1000 gramů, 1000/3 = 333. Tito. Ke zvednutí jednoho kilogramu závaží s takovými balónky budete potřebovat 333 balónků naplněných heliem.

Abych zvedl mě o váze asi 36 kg, bylo by potřeba 36 kg x 333 míčů = 11988 míčů. (Příloha 12) Celkem: 11988 balónků ke zvednutí malého dítěte.

A abyste zvedli dospělou osobu vážící přibližně 70 kg, budete potřebovat 70 X 333 = 23310 míčů. (Příloha 13)

Je pravda, že je tu malý trik – pokud vezmete balónky s větším objemem, než má můj balón, vejde se do nich více helia, což znamená, že vztlaková síla jednoho balónku se zvýší a podle toho bude potřeba výrazně méně balónků .

Po prostudování literatury a provedení tohoto výzkumu jsem došel k následujícím závěrům:

1. Helium je plyn lehčí než vzduch, a proto balony nafouknuté heliem stoupají kolmo do vzduchu.
2. Helium patří mezi vzácné plyny. Je bez zápachu, chuti a barvy.
3. V Mendělejevově periodickém systému chemických prvků je to prvek 2 a má atomové číslo 2.
4. Helium se získává ze zemního plynu a přepravuje se v ocelových lahvích.
5. Helium je široce používáno v průmyslu a národním hospodářství.

Z praktických experimentů a výpočtů jsem se přesvědčil, že dokážu vymyslet svůj vlastní „balón“ a vznést se nad zem. K tomu potřebuji 11988 balónků naplněných heliem. Teď se taky můžu, jako Medvídek Pú, vznést do vzduchu. (Příloha 14) Tak můj hypotéza potvrzeno.

Ale nejdůležitější závěr, který jsem ze svého experimentu učinil, je ten, že heliové balónky jsou především dekorace, ale ne prostředek ke zvednutí člověka do vzduchu, protože to je velmi nebezpečné.

4. Reference

1. Assovskaya A. S. Helium na Zemi a ve vesmíru. Nakladatelství: Leningrad: Nedra, 1984

2. Encyklopedický slovník mladého fyzika. M.; „Pedagogika“ 1985

3. Encyklopedie pro děti. T. 7. Chemie. Část 2. – E68. vydání, revize/kapitola. Ed. M.D. Aksenová. – M..6 Avanta +, 2006 – 688 s.: ill.

4. Poznávám svět: Dětská encyklopedie: Fyzika / autor. A.S. Klenov. Pod generální redakcí. O.G. Hinn. – M.: LLC Firma Nakladatelství AST, 2010

„Medvídek Pú létá na balónech, aby sbíral med od divokých včel.“

„Pokud je takových koulí hodně, možná se dokážu zvednout nad zem.“

„Proč obyčejné balónky nelétají nahoru, ale ty naplněné heliem ano?“

„Dotazník pro prvňáčky.“

„Slunce obsahuje 27 % hélia.“

„K přepravě plynného helia se používají hnědé ocelové lahve, které jsou umístěny ve speciálních kontejnerech.“

„Hélium je druhým prvkem periodické tabulky chemických prvků D. I. Mendělejeva.“

„Hélium je široce používáno v průmyslu a národním hospodářství.“

„Přivazuji auto k míči.“

„Vážím stroj – 3 gramy.“

„Míč zvedne auto vážící 3 gramy.“

„K zvednutí by bylo potřeba 36 11988 míčků, vážících asi XNUMX kg.“

„Zvedat dospělou osobu vážící přibližně 70 kg. 23310 XNUMX koulí.“

„Teď i já můžu létat do vzduchu jako Medvídek Pú!“

Často se nás ptají, kolik heliových balónků je potřeba ke zvednutí květiny, karty nebo hračky? Jaká je zdvihací síla helia? Pokusíme se vám podrobně sdělit tajemství našich výpočtů a všech vzorců.

Pro rychlý a snadný výpočet zvedací síly míče používáme vzorce. S vědomím, že 1 m3 helia zvedne přibližně 1 kg. Jinými slovy, jeden standardní 10″ (palec) nebo 25-27 cm míč zvedne pouze 3-4 gramy. Perleťové kuličky 12″ metalické lze upravit až na 5 gramů. Na zvednutí hračky o hmotnosti 200 gramů tedy potřebujeme 200/4 = 50 míčků. Zdá se, že vše je jednoduché. Ale protože Vzhledem k tomu, že helium neustále vychází z obyčejných balónků, časem balón s héliem ztrácí část své zvedací síly. A proto, pokud jste nafouknuti 50 balónky a váš dárek letí, tak za pár hodin poletí jen se silným kopnutím. A abyste na nás neměli žádné stížnosti, musíte vzít o 20% více míčků.

Měli byste také vzít v úvahu skutečnost, že uvnitř mohou míče snadno stoupat nahoru, ale venku je může poryv větru jednoduše odfouknout. Aby bylo možné zvednout dárek na dlouhém laně, musí existovat dobrá zásoba zvedací síly. A mimochodem, čím výš zvednete oblak balónků s dárkem, tím větší váhu lano přidá. Proto je lepší zvednout dárek do výšky pomocí silného, ​​ale tenkého vlasce.

V případě potřeby můžete oříznout „ocas“ míče, který přichází po uzlu. Tato technika sníží celkovou hmotnost míče, nebo mu dá možnost létat ještě asi hodinu.

Když kupujete dárek, je lepší ho hned zvážit. V blízkosti jsou vždy obchody s váhami. To je potřeba udělat alespoň proto, abyste mohli odhadnout, kolik za míče utratíte. Z naší zkušenosti byly případy, kdy pod okno přinesli kytici květin na výchovu své milované manželky. Na první pohled byl docela lehký. Ale ani 100 míčků to nedokázalo zvednout. Odřízli jsme téměř všechny listy a zkrátili stonky. Teprve poté zůstala kytice sebevědomě ve vzduchu.

Pokud vám rozpočet umožňuje nemyslet na počet kuliček, ale myslet pouze na kvalitu a výsledek procesu, pak můžete jít jednoduchou cestou. V naší prodejně nafoukneme 20 balónků a připevníme k nim dárek – každý vidí, že konstrukce nelétá. Pak nafoukneme dalších 20 balónků a dárek (např.) s balónky vyletěl nahoru. Ale takhle to vidí zákazník. A v hlavě si myslí, že by mohl vzít 30 míčů. A tady nastává ten nejtolerantnější okamžik. Vidíme, že dárek neletí. Samozřejmě vstal, ale neměl žádnou rezervu zvedací síly. A pokud vše zůstane takto, tak náš klient dovolenou mít nebude. Proto je musíte pečlivě přesvědčit, že je potřeba nafouknout dalších 10-15 balónků. Nebo vykuchat všechny přebytečné harampádí z plyšové hračky, která byla zašita uvnitř. A doma to můžete klidně vrátit zpět.

Je levnější zvednout váhu větší než jeden kilogram pomocí velkých balónků, protože hmotnost jednoho velkého balónu je menší než hmotnost velkého množství malých balónků s heliem se stejným objemem helia. Zvedací síla velkého heliového balónku se vypočítá pomocí vzorce. Konvenčně je objem helia v kouli 4/3 pr3 a pak vycházíme z poznatku, že 1 m3 helia obsahuje přibližně 1 kg hmotnosti. Například vezměte míč o průměru 1 m. Pomocí vzorce nebo někoho, kdo umí počítat pomocí vzorců, dostaneme objem koule (4/3) * 3,14 * 0,53 = 0,522 m3. Předpokládejme, že metr dlouhý míč zvedne 0,5 kg. Od této hmotnosti je nutné odečíst váhu samotné koule a váhu stuhy nebo vlasce, na kterou je zaháknutý, to bude vypočítaná váha. Venku je zvedací síla ovlivněna určitými koeficienty v podobě povětrnostních podmínek – sníh, déšť, vítr, slunce nebo nízká (vysoká) teplota. Například standardní balony při mírných srážkách nemusí létat vůbec, protože. hmotnost dešťových kapek, které na nich ulpívají, zvyšuje celkovou hmotnost míče.

Pokud tedy chcete zvednout něco do vzduchu pomocí heliových balónků, musíte zjistit přesnou váhu tohoto dárku a poté se zamyslet nad počtem potřebných balónků. Pokud nejste dobří v matematice, vždy se na nás můžete obrátit o pomoc. Naši specialisté vám pomohou vypočítat požadovaný počet balónků, aby byl váš dárek dlouho nezapomenutelný. Rádi všechny vaše nápady oživíme nebo nabídneme vlastní, protože emoce ze zajímavého překvapení jsou pro nás k nezaplacení.