PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO”– 1102 “B” UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE FISICA PROYECTO N° 2 CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN 2. ANTECEDENTES 3. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA 4. HIPÓTESIS 5. OBJETIVOS 6. MARCO TEÓRICO 7. MARCO METODOLÓGICO 8. MARCO PRÁCTICO 9. RESULTADOS 10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 11. BIBLIOGRAFÍA 12. ANEXOS Página 1 FIS PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS 1. INTRODUCCIÓN GLOBOS AEROSTÁTICOS Un aerostato, o globo aerostático,[1] es una aeronave no propulsada que se sirve del principio de los fluidos de Arquímedes para volar, entendiendo el aire como un fluido. Siempre están compuestos por una bolsa que encierra una masa de gas más ligero que el aire y de ahí que se conozcan popularmente como globos. En la parte inferior de esta bolsa puede ir una estructura sólida denominada barquilla o se le puede "atar" cualquier tipo de cuerpo, como por ejemplo un sensor. Como no tienen ningún tipo de propulsor, los aerostatos se "dejan llevar" por las corrientes de aire, aunque sí hay algunos tipos que pueden controlar su elevación. Los globos aerostáticos son aparatos más livianos que el aire, que contienen una gran bolsa flexible y esférica (el globo en sí) hecha de caucho y seda impermeabilizados. En su interior hay aire caliente o algún gas más ligero que el aire. Existen globos utilizados para viajar que tienen una cesta suspendida que permite transportar de una a varias personas. Estos se utilizan para el turismo (generalmente para sobrevolar reservas de animales salvajes) o el deporte (competencia de globos aerostáicos). Incluso, algunos globos fueron utilizados durante la I Guerra Mundial para observaciones militares. En las investigaciones meteorológicas suelen emplearse tres tipos de globos: El globo de caucho o neopreno se usa para sondeos verticales, bien llevando una radiosonda que trasmite información meteorológica o como globo piloto, de pequeñas dimensiones, que se sueltan para conocer la velocidad y la dirección del viento. El globo, inflado con un gas con fuerza ascensional (hidrógeno, helio, amoníaco o metano) se estira a medida que se enrarece el aire. Cuando el diámetro del globo ha aumentado entre tres y seis veces (es decir, cuando su volumen es entre 30 y 200 veces superior al original), la bolsa se rompe y el globo se destruye. El globo de plástico (en general polietileno) de presión cero se usa para llevar instrumentos científicos a una densidad predeterminada. El globo de plástico se llena parcialmente de gas mientras está en tierra. A medida que va ascendiendo, el gas se expande y llena la bolsa. Este tipo de globo cuenta con una válvula que deja salir de modo automático el gas sobrante cuando el globo ha alcanzado la altura de equilibrio, de forma que se mantenga en ese punto. Cuando el sol se pone, el gas se enfría, el volumen se reduce y el globo desciende a tierra, a menos que se suelte lastre. El globo sobrepresurizado es un globo cuyo tamaño no aumenta y está cerrado para evitar la salida del gas. Cuando el globo alcanza el nivel de equilibrio, el gas está presurizado. Los cambios de temperatura que provoca el calor del sol producen a su vez cambios en la presión interna del gas, pero el volumen del globo permanece constante. Mientras el globo esté sometido a la presión, continuará flotando a su nivel predeterminado de densidad constante. Cada día, en todo el mundo, los globos con radiosonda hacen más de mil sondeos de los vientos, la temperatura, la presión y la humedad de las capas altas de la atmósfera. Hay otro tipo de globos, que no son tripulados, que sirven para medir varios fenómenos físicos. CLASIFICACIÓN Página 2 PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Según el tipo de bolsa los globos pueden clasificarse en: a) Abiertos o cerrados. b) Rígidos o elásticos. c) Con o sin calentamiento. A) Globo Cerrado.- Aparato más ligero que el aire que se encuentra cerrado para no perder el gas que lleva en su interior. A medida que asciende, debido a los rayos del sol que inciden sobre él, se producen cambios de presión en el gas que contiene pero mantiene siempre un tamaño constante. Se mantiene flotando siempre y cuando no pierda el gas que contiene, el cual puede ser helio o hidrógeno, pero como este último es inflamable se usa el helio, su defecto es que es más pesado que el anterior. 2. ANTECEDENTES HISTORIA Los globos fueron, en su tiempo, los más significativos inventos de aparatos voladores del ser humano; su importancia radicó en el hecho de la imposibilidad que tenían los hombres para elevarse desde la superficie de La Tierra y trasladarse viajando por el aire. Recientes investigaciones has demostrado que el 8 de agosto de 1709, el sacerdote brasileño Bartolomé de Gusmao hizo la primera demostración de ascensión aérea en globo de aire caliente no tripulado en la Casa de Indias de Lisboa, ante la corte del Rey Juan V de Portugal. Fue perseguido por la Inquisición por hechicería. Todo estaba en la naturaleza, el hombre puso sus dotes de observación, sus habilidades naturales y sus conocimientos adquiridos. De la observación de los fenómenos naturales nació nuestra historia. Los rayos del sol al calentar la tierra, hacen que esta ceda calor al aire que la rodea, creando corrientes de aire ascendentes. Con ellas se elevan pequeñas hojas y los “pelusas” que revolotean a nuestro alrededor. Este "duende del aire caliente", rondaría por la imaginación de Bartolomé de Gusmâo. Los Montgolfier. José Montgolfier, fabricante de papel de Aviñón, observó como el humo de su chimenea elevaba partículas en el aire, fenómeno que atribuyó al aire eléctrico que también sostenía las nubes, tema de actualidad en su época. En Noviembre de 1.782, construyó una bolsa de papel o seda de poco menos de un metro cúbico, que al llenarse de aire caliente de la chimenea se elevó hasta el techo de la habitación donde hacía su experimento. Este fue el nacimiento de nuestros pequeños globos de papel. La imaginación natural de José, alentada por nuestro duende, le hicieron trabajar en el tema, con la ayuda de su hermano Esteban, y Página 3 un pato y un gallo. que no escatimaron en tiempo ni dinero. demostrando que el aire en la altura no era venenoso. Los “aeronautas” tomaron tierra sin novedad a un par de kilómetros de su lugar de partida. y un canario. sirven para comprender rápidamente el estado tecnológico de las cosas por aquellos años y dar el paso inicial para empezar a recorrer nuestra historia. con capacidad para ser tripulado por personas humanas. Enterado el rey Luís XVI. Volaron 25 minutos. un carnero. llamado Miguel Colombise. los más significativos de la historia de los globos aerostáticos. se convirtió en un gran constructor de globos.Grandes debieron ser las dificultades que tuvieron que superar para construir en solo dos meses un globo de más de 2. provocó la aparición de muchos visionarios que declaraban hallarse capacitados para resolver esa tremenda dificultad. Durante el corto tiempo que duró el viaje. tenían construido otro globo capaz de elevar algún peso. Una vez demostrado que el aire era respirable. para seguir con sus investigaciones. Convencido de haber inventado un aeróstato con timón y remos se trasladó a Francia en procura de un ambiente adecuado. con 11 metros de diámetro y un peso de 226 Kg aprox.. Como en todas las buenas historias. Pilâtre de Rozier. buscaron los primeros aeronautas en el reino animal. El peligroso "genio del hidrogeno" se había cobrado su primera víctima. que en 1. podía elevarse como consecuencia de la fuerza ejercida por el propio aire de abajo hacia arriba. el Marqués de Arlandes hubo de luchar contra las llamas que prendieron en la vela del globo. convencieron al rey a dar su autorización a estos primeros pilotos de la historia. los hermanos Montgolfier. Página 4 . consiguiendo extinguirlas. Pensando los dos hermanos que el aire en las alturas era venenoso. También debió ser difícil la elección de los pilotos. La imposibilidad de dirigir el curso de estas aeronaves que viajaban a merced del viento. tres meses después. se situaba sobre un fuego que calentaba el aire. y con la bendición de la corte y el ánimo de algunos aventureros de la época. consistía en un globo muy grande hecho de lino y forrado de papel. El día 21 de Noviembre de 1. que realizaron un vuelo libre de unos tres kilómetros. Por 1783. el 19 de Septiembre de 1. construyeron un vehículo volador se conoció con el nombre de Mongolfiera. terminado con una exquisita decoración en azul y oro. ya que en ese país ocurrían la mayoría de las novedades en esta materia. basado en el Principio de Arquímedes.000 m 3. los reyes condecoraron a los hermanos Montgolfier. lanzan un segundo globo en Versalles en presencia del rey Luis XVI de Francia y la reina. Solo unos meses después.783. si bien en un principio se pensó en condenados a muerte.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS siempre creyeron que la sustentación de los Montgolfieros se debía al mal olor de los productos que quemaban. El duende del aire caliente había embargado el espíritu de nuestros héroes franceses. acordaron hacer este vuelo desde el palacio de Versalles. un carnero. Estos muy breves relatos. Uno de tantos. le causó la muerte. Pilâtre y el Marqués de Arlandes. esta vez conduciendo tres pasajeros. el más interesante fue uno combinado de hidrogeno y aire caliente.785. fue un relojero de Ámsterdam. el vuelo duró 15 minutos.783. se elevaron en los Jardines del Castillo de la Muerte. y ocho gloriosos kilómetros. montando en su globo. Joseph Montgolfier y Jacques Montgolfier. de las grandes hazañas de nuestros inventores. Su demostración pública sin pasajeros sucedió el 4 de junio de ese año. recorrió 2 km y alcanzó una altura de 1830 metros. la valentía y el espíritu aventurero del historiador F. un gallo. se pusieron a construir un gigantesco globo. con más el ciento por ciento del beneficio. Prometemos también que el Aerostato caminará a los menos un cuarto de legua por minuto._ El 26 de mayo de 1809. Perturbado por circunstancias adversas que le impedían ultimar los detalles de su máquina. ofició por segunda vez al gobierno. Liniers despreció el proyecto. no mereció ni siquiera los honores de una resolución contraria.000 pesos. con fecha 6 de agosto de 1810.. con el cual he de ir gobernándolo a mi voluntad.” Al no obtener respuesta.” A pesar de este fracaso. encargado de reunir y releer los antecedentes del caso. resolvió en 1809 salir en procura del amparo oficial. llegando a Buenos Aires presumiblemente en 1808.de fabricar un aeróstato. como de que será hecho en el término de tres meses en el cual recibirá el dador los requeridos 4. que para calificarlo de la calidad de muy malo. El documento que presentó al gobierno. se elevó desde la Plaza de la Victoria. El planteo del iluso personaje. y para su ejecución daré un fiador que afiance la expresada cantidad. actual Plaza de Mayo. En la carátula del legajo dejó asentada esta lapidaria impresión. supo captar en un elocuente resumen toda la irresponsabilidad del peticionante y la inconsistencia de su propuesta. Los primeros registros. Página 5 .000 pesos. un globo bastante grande. en el cual me ofrezco ir donde se me mande.. Un anónimo funcionario.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Allí vivió varios años sin poder materializar su proyecto. no tripulado.. ha de costar 4. las instituciones argentinas de inventores citan en la actualidad a Miguel Colombise como el primer inventor en nuestro país. pero que define con acierto al precursor en nuestro país de las actividades aéreas: “Se descubre un proyectista. porque no es mi arte. a cargo de las flamantes autoridades surgidas del movimiento revolucionario. personal y subjetiva. buscó entonces horizontes en el nuevo. no siendo a una distancia para lo cual se necesite instrumento de pilotaje. no se necesita más prueba que la de que el Sr. concluía con esta requisitoria al Virrey Don Santiago de Liniers: “El Aerostato que me propongo de hacer. suplicando concretar sus antiguas y conocidas miras . obtuvo una ayuda de 400 pesos con la cual se embarcó rumbo al Río de la Plata. Luego se lanzaron muchos globos de papel llenos de aire caliente pero solo en días festivos y ninguno con intenciones de ser tripulado. por lo menos hasta mediados de siglo. en honor al cumpleaños del rey Fernando VII. Sintiéndose incomprendido en el viejo continente.. Merced a la generosidad de alguien. Página 6 . Si este segundo ensayo ha sido poco feliz. Lartet decide cambiar el punto de partida y se trasladaron todos los elementos que se necesitaban para calentar el aire con que inflaba su globo a la Plaza Lorea. magullándose las costillas. Sin embargo. se llamaba así porque en 1850 un genovés había instalado un molino harinero en ese lugar. dice el mismo periódico. las azoteas estaban cubiertas de curiosos para ver dando tumbos en las nubes a un pobre diablo que nunca ha subido a un globo. Se remontó el globo un poco más. Un francés de apellido Lartet había realizado algunas pruebas sin mayor éxito en Río de Janeiro y Montevideo y pensaba. nadie faltaría a la cita. Pellegrini. que solo quería ganarse su pan. Rápidamente el teatro organiza una segunda ascensión para el jueves 30 de octubre del mismo año. infinidad de elegantes damas. y se rompió. y lo hace el 16 de noviembre de 1856. que ha mostrado valor y serenidad. aeronauta francés. Desgraciadamente dio contra una de las aspas del molino. Pide repetir la prueba. “Parece increíble que en un día de trabajo pudiera asistir tan crecido número de espectadores. pero fue desplazado por el fuerte viento reinante hasta chocar con la esquina de una casa. Pero finalmente se anunció en los diarios de Buenos Aires que el domingo 19 de octubre de 1856 tendría lugar la Gran Ascensión Aerostática por el señor Lartet. se metió en la barquilla. la prensa y el público empiezan a tratar muy mal a Lartet. calle de la Federación. se dio un porrazo en la cabeza y desconcertó su brazo. El diario La Tribuna relató de esta manera lo acontecido. Se intentaría realizar el primer vuelo tripulado en Buenos Aires. el globo reventó a consecuencia de los desgarros. El globo fue a caer a unas cuadras. y después fue a caer a la calle de Cuyo núm 130 (actual calle Sarmiento). y empezó a subir majestuosamente. Los periódicos de aquel día informan que el clima era tormentoso. En el terreno del Molino de Viento. Se colocó una empalizada rodeando el lugar donde se calentaba el aire para inflar el globo y para presenciar tan extraño acontecimiento se cobraba 20 pesos los primeros asientos y 10 los segundos. litografía coloreada. Por ser esta vez un día domingo. Llegado el momento. El globo recorrió media cuadra hasta la calle Lorea Nº 53 y en la azotea tropezó con una pared haciendo saltar de la barquilla a Mr. como el que ayer fue a presenciar la elevación del globo.. Una banda tocaba música y una multitud coronaba los edificios circundantes al terreno. Entonces Mr. millares de personas ocupaban el recinto del molino y demás edificios adyacentes. no sin riesgo de salir inválido de la caída. Lartet cae y resulta ileso. Lartet aprovechó el primer edificio que halló a su paso. demostrar en nuestras medias sus habilidades en el manejo de los globos. Se repiten los preparativos anteriores. A las tres en punto se soltaron las cuerdas que tenían el globo. El teatro lanzaba globos anunciando sus funciones. Es conducido al lugar por un vehículo de la policía . Ese terreno. ubicado en Callao y Rivadavia. 1841.” Lartet fue reducido a prisión. a las tres en punto. con un poco de suerte. cercano a la Plaza Lorea. el globo se elevó serenamente. Lartet.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS "Fiestas Mayas en Buenos Aires" Carlos E. distinguiéndose entre la concurrencia. Llegó a Buenos Aires con una compañía francesa que inauguró el Teatro Porvenir en la calle Piedras el 12 de octubre de 1856.. Felizmente nada le sucedió.pálido como un criminal a quien van a fusilar. y se dejó caer. Lartet que enredó con una cuerda su pierna. a las tres de la tarde. no tiene la culpa el Sr. Ante los fracasos anteriores. accediendo a los insistentes requerimientos de la multitud que lo rodeaba. pasado ese tiempo. Esta le otorgó 60 mil pesos para su proyecto. Gibbon Wells Wells era un aventurero con gran simpatía y una buena dosis de temeridad.100 metros cúbicos de capacidad con telas especiales de seda que compró en la ciudad. la ciudad se mostró inflamada de entusiasmo. Gibbon Wells llega en mayo de 1864 a Buenos Aires y de repente. descendió frente a la Catedral. quien no bien hospedado en un hotel céntrico inmediatamente comenzó a anunciar su intención de hacer demostraciones públicas en un globo que denominaría Washington. Logró entusiasmar a la Comisión de Fiestas de la Municipalidad de Buenos Aires. Agitando las banderas. descendiendo por último en la quinta del señor Página 7 . ordenaba la delicada maniobra cuidando que el globo no fuera a enredarse en las copas de los árboles que bordeaban la alameda. Una vez llegado a la plaza portando sendas banderas. que desde su puesto de mando en la barquilla. Al principio tomó rumbo hacia el oeste. El sitio elegido fue la Plaza de la Victoria. El 25 de mayo de 1861 se lanzó desde esa misma plaza un globo bien grande con forma de mujer. para presentarle sus saludos antes de intentar la prueba y quien le auguró una feliz travesía. El primer Teatro Colón se ubicaba frente a la Plaza de Mayo en el lugar que en la actualidad ocupa el Banco de la Nación Argentina. con cielo despejado y suave brisa. fue inflado en la usina de gas del Retiro y llevado por el Paseo de Julio en suspensión a una altura de cuatro a cinco metros del suelo. El globo. que partió de Buenos Aires. empezó a desplazarse otra vez pero ahora con marcada tendencia al sur. mezcla de charlatán de feria y de titiritero. dio por fin la orden de soltar los cabos que retenían al globo. En medio de esta confusión se oyó de pronto una gritería atronadora. El norteamericano R. En festejos el 5 de mayo de 1857 para conmemorar el comienzo del gobierno de Valentín Alsina se lanzó un globo desde los techos del Teatro Colón frente a la Plaza de la Victoria. En pocos días construyó el esférico de 850 a 1. que a diferencia con el de Lartet era a gas.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS No se vuelve a saber mas de Lartet. Luego subió a la barquilla en compañía del joven Styche. seguramente dolorido y humillado. Alem. procedente del corto trayecto que comunicaba la Plaza con el Paseo de Julio. que estaba llena de gente desde muy temprano a pesar que el despegue sería a las dos de la tarde. actual Leandro N. que fue ascendiendo lentamente. El día fijado para la demostración fue el lunes 23 de mayo que se presentó propicio. argentina en una mano y norteamericana en la otra. si recibía un apropiado apoyo financiero. encargada de los festejos para celebrar el aniversario de la revolución. y a los pocos minutos en esa dirección pudo verse como surgía recortada la silueta del Washington. Luego de desentenderse de las muchas personas de distintas clases sociales que pujaban por felicitarlo. voluntario argentino al que aceptó como acompañante a último momento. El ascenso entraría en el marco de los festejos. para quedar luego inmovilizado durante más de una hora debido a la calma que sobrevino. se acercó al Presidente Bartolomé Mitre que estaba ubicado en los balcones del Cabildo presenciando la escena. con la ayuda de improvisados colaboradores que lo sujetaban por medio de cuerdas respondiendo a las indicaciones de Wells. Buenos Aires se había mantenido al margen de las actividades aerostáticas mientras que las multitudes de otras naciones se apasionaban por el arrojo de las realizaciones. Mr. expresó que su plan consistía en cruzar el Continente Sud Americano con toda comodidad. una estufa alimentada a carbón para calefaccionar y cocinar. La ovación que recibió fue estruendosa. portando la bandera argentina que había paseado por los aires. lo que tuvo lugar en medio de una silbatina general. Wells entendía que la única salida. compases. Wells concluyó estos juegos. iría colgado debajo a los efectos de poder ser utilizado en caso de acuatizaje forzoso en el Pacífico. ese hecho sería calificado de sorprendente para la América entera. La barquilla tendría una cobertura de lona para hacerla más abrigada. El aludido matutino compartió las inquietudes del norteamericano. ya que los intentos de Lartet. cuyo monto estimado en cien mil pesos serviría para solventar los gastos de fabricación del nuevo globo. 24 de mayo. por el estado de la atmósfera que amenazaba tormenta. canastos de champagne. cronómetros. y resultaría por su enorme volumen el más grande de todos los construidos en el mundo hasta esa fecha. un bote de 6 metros de largo.000 metros. debía tener lugar una segunda ascensión. botellas de agua. describe lo ocurrido: “Debido a causas imprevistas. pero el espectáculo fracasó parcialmente. una mesa y sillas. en un intervalo de la función de Hernani. en razón de las malas condiciones climáticas. pero apenas habían subido algo. lo cual le daría una capacidad de almacenamiento de 7. El esférico. al grado de comentar editorialmente que de conseguir transponer la cordillera de los Andes. etc. Entonces Mr. no faltaron aficionados. no habían pasado de tales. teniendo por meta cualquier punto del territorio chileno. barómetros de distintas clases. que se denominaría Repúblicas Hermanas. subiendo a una señorita unas 100 a 150 varas. con sus velas y palos correspondientes. Acababa de recorrer una distancia de 27 kilómetros en línea recta.” En una carta que remitiera al diario Nación Argentina. pero la Comisión de Fiestas de la Municipalidad le pidió que no lo hiciese. cajones de provisiones. Al día siguiente. Para evitar una repetición de los riesgos ya soportados.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Latham. hora en que pudo ser conducido inflado desde la usina de gas. haciendo varias ascensiones y convidando a los que querían acompañarlo. Era el primer vuelo en la ciudad de Buenos Aires. era ser favorecido con un subsidio del gobierno. y por supuesto la más viable y sencilla. El temple de Wells estaba hecho para soportar emociones fuertes y el cansancio no doblegaba fácilmente su físico. y la adquisición del instrumental científico que llevaría consigo. Un artículo publicado en el diario Nación Argentina. entre Lomas de Zamora y Quilmes. y algunas personas se colocaron en la barquilla. termómetros. Según se corrió en el público. telescopios. hizo su aparición en el Teatro Colón. Wells quería cumplir su compromiso y hacer la ascensión.000 metros cúbicos de gas. y había alcanzado una altura máxima cercana a los 5. el globo "Washington" no pudo llegar a la Plaza de la Victoria hasta las cinco de la tarde. parece que Mr. Wells se entretuvo en divertir al público. perfecta seguridad y en muy poco tiempo. Solo resta mencionar dos detalles importantes. mediría 23 metros de diámetro y 30 de alto. ya que esa misma noche. empezaron a gritar que los bajasen. uno se refiere a unos paracaídas de reducido tamaño que iría arrojando a medida que el globo pasara Página 8 . de su extremo inferior parten de entre 12 y 24 cables de acero de unos 6 mm que sujetan los quemadores. que permitió el desarrollo de la conocida Ley de Charles y Gay-Lussac. y que esta vez era inflado en el propio lugar de la partida. generalmente de forma esférica y de un material sintético sumamente resistente e impermeable llamado ripstop. En la corona superior de la envoltura se encuentra situada una válvula paracaídas que permite su desinflado. en tanto en la otra se leía ¡Viva la República Argentina!. los primeros sondeos con globos aerostáticos piloto para estudiar el régimen de los vientos alisios en relación con la media y alta troposfera en Tenerife. se cortaron algunas cuerdas y por exceso de presión del gas sobre un sector de la envoltura.. Aplicaciones científicas Ya desde sus albores. las aplicaciones científicas de los globos aerostáticos adquirió mucha importancia. Aplicaciones militares En 1853. más conocido como Nadar. Tournachon. Los quemadores lo pueden formar hasta cuatro unidades y se alimenta de gas propano especial para uso de aerostación. colgando de cabeza. realizó las primeras fotografías de París a bordo de un globo aerostático. y composición del aire. viendo el peligro que corría toda la operación. que formuló la ley de la dilatación de los gases. Para fines militares. y el meteorólogo Hugo Hergesell realizan a bordo del yate Princesse Alice. Wells dio orden de soltar las amarras que lo retenían en tierra. Cerca de las tres de la tarde. en 1783. Sin embargo. por el físico Jacques Charles. Al elevarse se observó que un joven espectador quedo enredado en uno de los cordeles. normalmente se utiliza una media de 1000 m² de tela que pueden pesar unos 70 kilos y cuando esté inflado alcanza una altura de unos 20 m. hizo dos ascensiones en globo para estudiar las variaciones de electricidad. En el año 1904. y a las dos de la tarde empezó poco a poco a cobrar formas el nuevo esférico que ahora ostentaba el nombre de Buenos Aires escrito con grandes letras que abarcaban una mitad de la periferia. desde las incipientes observaciones realizadas. célebre oceanógrafo de la época. Página 9 . se empezaron a utilizar globos cautivos como plataforma de observación en la guerra franco prusiana de 1870.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS en su itinerario por encima de las diversas villas o ciudades. cuando Joseph-Louis Gay-Lussac y Jean Biot a bordo de un globo de hidrógeno realizaron investigaciones sobre el magnetismo terrestre. El 24 de junio millares de personas se reunieron en la plaza. gracias a los aportes de los precursores de la siguiente manera: La envoltura. dando origen a la fotografía aérea. llegando hasta los 7. quedó la barquilla débilmente suspendida y fuera de equilibrio. en su interior se retiene el aire caliente que se inyecta a través de los quemadores. Época moderna La construcción de los globos aerostáticos a avanzado considerablemente. la primera ascensión en globo por motivos estrictamente científicos se llevó a cabo el 20 de agosto de 1804.016 metros de altitud. el célebre fotógrafo francés Gaspar F. también llamada vela. haciendo llegar a cada localidad los periódicos editados en la víspera de la partida. el príncipe Alberto I de Mónaco. magnetismo. faltando aún llenarse una cuarta parte de su contenido. de éstos salen ocho cables de 8 mm se entrelazan con la superficie la barquilla formando así un elemento compacto e irrompible. La estructura del globo completo. el globo se divide en tres elementos: La Vela Se fabrica con una tela especial "ripstop" antidesgarros. la convección térmica provoca desplazamientos de la masa de aire). Página 10 . El proyecto dado pretende dar una solución. los que contienen en su envoltura un gas menos pesado que el aire (Roziere) y los que vuelan utilizando quemadores de gas para calentar el aire contenido en la vela (Montgolfier). temprano por la mañana (a partir de 10/11 hr. En un lapso de 5 a10 minutos. por lo tanto. ¡Cuidado con el viento! A partir de que se suelta el globo de que este no caiga por causas del viento. En la corona está situada la válvula paracaídas. 4. HIPOTESIS En el área de la física existe lo práctico y lo teórico. La calidad y ligereza de estos materiales proporcionan un grado de seguridad y longevidad excepcionales. El principio básico que permite el vuelo de un aeróstato se basa en el efecto físico de que el aire caliente asciende y el frió desciende.05 de alto y puede pesar alrededor de 50 kilos. si construimos una envoltura o vela capaz de contener el suficiente volumen de aire caliente el globo se elevará. mecanismo que permite el desinflado.. de esta forma. debemos de prepararnos. evaluar los riesgos: líneas eléctricas. 3. se necesita: Elegir el día y la hora: buen tiempo soleado (sin nubes o solamente cirros ligeros). Es impermeable ya que carece de poros y está tratada contra los efectos de la humedad y rayos ultravioleta. Los globos modernos están fabricados con materiales diseñados expresamente para ellos.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Finalmente la barquilla o canasta suele medir 1 x 1. es fácilmente transportable. el globo es capaz de levantar su carga útil. Describiremos estos últimos pues son los más utilizados comercial y deportivamente. confeccionada con mimbre y por lo general puede llevar tres pasajeros. Hay realmente dos tipos de aeróstatos. edificios o chimeneas.20 por 1. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA Ahora si tenemos un gran problema de por medio y este es de realizar el globo aerostático y lograr también que este vuele ya que tuvimos un poco de problemas al construirlo pero una vez de realizado este trabajo sabíamos también que lo difícil vendría después puesto que nuestro principal objetivo es hacer volar este globo sin que se queme o se destruya pero para lograrlo debemos de tomar en cuenta lo siguiente: Para echar a volar el globo. pero si existiese está bien siempre y cuando sea un viento débil.. Evaluar el viento (fuerza y dirección). sin viento. Básicamente. El que fabricaremos utilizará aire caliente. sin grandes márgenes de error de la experiencia practica a la teórica. Si la densidad del cuerpo es menor que la del fluido el cuerpos ascenderá con un movimiento acelerado. Por lo tanto se tiene: mf = dfVf Donde mf es la masa del fluido. dc la densidad del cuerpo. o cuyo volumen es igual al líquido desplazado se obtiene lo siguiente: P = d cV cg Donde P es el peso del cuerpo. El quemador Es el motor del globo. entonces se tiene: - Paparente = Preal – E Cuando un globo de helio asciende en el aire Energíaactúan potencial de un cuerpo en el suelo de un fluido sobre el globo las siguientes fuerzas: El peso del globo Fg=–mgj . Página 11 El empuje Fe= fVgj. . df la densidad y Vf el volumen. El volumen del fluido desplazado es igual al volumen del cuerpo en contacto con el agua. un empuje (fuerza) vertical hacia arriba cuya intensidad es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo. Donde E es el empuje. El combustible que utiliza es gas propano. utilizaremos un mechero o una vela que sea capaz de proporcionar el suficiente calor para calentar el aire del globo. por parte del fluido. Todo cuerpo en contacto con un fluido (líquido o gas) sufre. siendo f la densidad del fluido (aire). E = d f V cg A partir de las dos fórmulas anteriores se puede decir que: Si la densidad del cuerpo es mayor que la del fluido el cuerpo descenderá con un movimiento acelerado.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS En la boca tiene un faldón "scoop" que encara la nave al viento y presuriza la vela. fáciles de manipularlos y muy livianos. obtenida esta se multiplica por la aceleración constante de la gravedad para obtener el empuje que existirá. Pero para nuestro globo. . La fuerza de rozamiento Fr debida a la .Si la densidad del cuerpo es iguala a la del fluido el cuerpo quedará en equilibrio a la mitad de la columna del fluido. un tejido ignífugo. Tanto el scoop como la primera fila de paneles son de Nomex. La masa del fluido desplazado se obtiene multiplicando la densidad por su volumen. Para cuerpos totalmente inmersos. cuando un cuerpo más denso está sumergido en un líquido menos denso parece que pesa menos. Vc el volumen y g el valor de la aceleración constante de la gravedad. En nuestro caso utilizaremos material económico y liviano. Como ya se dijo. capaz de generar una cantidad impresionante de calorías para calentar el aire contenido en el interior de la vela. como son las bolsas de plástico. f Vg. Dada la energía potencial podemos obtener la fuerza conservativa La energía potencial asociada con las dos fuerzas conservativas es Ep=(mg. La resultante de las fuerzas que actúan sobre el globo debe ser cero. Empleando el balance de energía obtenemos la misma conclusión Página 12 .fVg)y A medida que el globo asciende en el aire con velocidad constante experimenta una fuerza de rozamiento Fr debida a la resistencia del aire. la fuerza conservativa empuje Fe= Vg j está asociada a la energía potencial Ee=-fVg·y.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Dada la fuerza conservativa podemos determinar la fórmula de la energía potencial asociada La fuerza conservativa peso Fg=–mgj está asociada con la energía potencial Eg=mg·y.mg-Fr=0 Como fVg> mg a medida que el globo asciende su energía potencial Ep disminuye. Por la misma razón. Tenemos una situación análoga a la de un cuerpo que se coloca sobre un muelle elástico en posición vertical. La energía potencial gravitatoria mgy del cuerpo disminuye. Cuando el cuerpo está parcialmente sumergido. Su resultante es F=(-sShg+fSxg)j. Página 13 . es decir en la posición de equilibrio. concluimos que la energía potencial final EpB es menor que la energía potencia inicial EpA. El mínimo de Ep se obtiene cuando la derivada de Ep respecto de y es cero. cuando el peso se iguala a la fuerza que ejerce el muelle. Donde S el área de la base del bloque. estudiamos la energía potencial de un cuerpo totalmente sumergido en un fluido (un globo de helio en la atmósfera). h la altura del bloque y x la parte del bloque que está sumergida en el fluido.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS El trabajo de las fuerzas no conservativas Fnc modifica la energía total (cinética más potencial) de la partícula. Ahora vamos a suponer un bloque cilíndrico que se sitúa sobre la superficie de un fluido (por ejemplo agua). la suma de ambas alcanza un mínimo en la posición de equilibrio. sobre el cuerpo actúan dos fuerzas el peso mg=sSh·g que es constante y el empuje fSx·g que no es constante. s< f. Energía potencial de un cuerpo parcialmente sumergido En el apartado anterior. Que el cuerpo se sumerja totalmente si s f. Como el trabajo de la fuerza de rozamiento es negativo y la energía cinética Ek no cambia (velocidad constante). cuando se cumple –mg+kx=0. la energía potencial elástica del muelle kx2/2 aumenta. Pueden ocurrir dos casos: Que el bloque se sumerja parcialmente si la densidad del cuerpo sólido es menor que la densidad del fluido. 3. En esta fórmula. Página 14 . El peso es mayor que el empuje mientras el bloque está parcialmente sumergido (x<h). Fuerzas sobre el bloque 1. de forma análoga El mínimo de Ep se obtiene cuando la derivada de Ep respecto de y es cero. -sShg+fSxg=0 El bloque permanece sumergido una longitud x. la densidad del sólido tomando la densidad del fluido como la unidad. es decir. se ha designado como la densidad relativa del sólido (respecto del fluido) es decir. posición de equilibrio. el bloque cae hasta que llega al fondo del recipiente que supondremos muy grande. Cuando >1 o bien s> f. Cuando <1 o bien s< f. 2. cuando el peso se iguale al empuje. en la posición de equilibrio. la fuerza neta que actúa sobre el bloque es Fy=-sShg+fShg<0.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS La energía potencial del cuerpo parcialmente sumergido será. No existe por tanto. Cuando =1 o bien s= f. el cuerpo permanece parcialmente sumergido en la situación de equilibrio. el peso es siempre mayor que el empuje. La energía potencial correspondiente a la fuerza conservativa peso es Eg= sShgy 2. Página 15 . y la de un rectángulo de base x-h. La energía potencial correspondiente a la fuerza de empuje tiene dos partes Mientras el cuerpo está parcialmente sumergido (x<h) Que corresponde al área del triángulo de la figura de la izquierda. La energía potencial total es la suma de las dos contribuciones Ep=Eg+Ef Cuando la densidad del sólido es igual a la del fluido s= f. Curvas de energía potencial 1. y cualquier posición del bloque completamente sumergido en el seno del fluido es de equilibrio.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Fy=- Shg+ Sxg<0. Cuando el cuerpo está totalmente sumergido (x h) Que corresponde a la suma del área de un triángulo de base h. la energía potencial total Ep es constante e independiente de x (o de y) para x h como puede comprobarse fácilmente. 3. La fuerza neta que actúa sobre el bloque cuando está completamente sumergido ( x h) es cero. que depende de la diferencia de la densidad del aire dentro y Fuera del globo. en caso contrario nuestro globo será un fracaso. obtendremos una fórmula para calcular la densidad del aire en función de su temperatura. será más ligero y ascenderá.e = fuerza de elevación real. por lo que el globo recibe un empuje ascensional que lo eleva (Principio de Arquímedes). Como las condiciones ideales de nuestro proyecto las hemos fijado en 15º C de ambiente y 75º C en el globo.t). usaremos la ecuación de los gases perfectos. (Principio de Arquímedes). Para el cálculo de la fuerza de elevación. calculamos la fuerza de elevación que será proporcional al volumen del globo. el globo ascenderá. que dependerá del volumen del globo y de las diferencias de temperatura dentro y fuera del mismo. F. Para llevar a buen fin nuestro proyecto. Para saber el peso del globo. en caso contrario nuestro globo será un fracaso. por lo que el globo recibe un empuje ascensional que lo eleva. habrá que restarle el propio peso del globo y sus accesorios. es decir. Para comprobarlo. de forma que. P = Peso del globo y sus accesorios. tendremos que: Página 16 . es decir. si el resultado es positivo.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Los globos de aire caliente se elevan en la atmósfera por el principio "más ligeros que el aire". para que nuestros globos suban. Los globos de aire caliente se elevan en la atmósfera por el principio "más ligeros que el aire".P Siendo: F. Fuerza de elevación real (Fe) = fuerza de elevación producida por la diferencia de densidades (temperaturas) (Ft) . A esta fuerza. Si calentamos el aire contenido en un globo a una temperatura aproximada de 75ºC en un ambiente exterior que esté a unos 15ºC. tiene que ser menor que la del aire que los rodea. Si calentamos el aire contenido en un globo a una temperatura aproximada de 75º C en un ambiente exterior que esté a unos 15º C. habrá que restarle el propio peso del globo y sus accesorios. la diferencia de densidades del aire y de su volumen. por lo que nuestro globo “flotará” en el aire. la densidad del aire caliente que contienen.t . conseguiremos que la densidad del aire del interior del globo sea menor que la densidad del aire exterior. podemos pesarlo en una balanza de precisión (debido al poco peso de este). A esta fuerza. la densidad del aire caliente que contienen. Peso del globo y sus accesorios (P). el globo ascenderá. que dependerá de su superficie y sus accesorios de construcción.peso del globo y sus accesorios (P). Si esta expresión es positiva. conseguiremos una fuerza de elevación que será proporcional al volumen del globo. tendremos que calcular: Fuerza de elevación (F.t = fuerza de elevación.e = F. es menor que la del aire que le rodea. F. Así. tendrá un peso de 1.014. Realizar el trabajo experimental tratando de cometer los menores errores posibles. cuyo volumen sumergido V desplaza el mismo. pero esas formulas ya están siendo usadas y aplicadas en lo posterior de nuestro proyecto con más detalles. un globo de 1 m3 de volumen podría elevar 212 gramos.29 gr. Las posibles soluciones son el principio de Arquímedes o contribución teórica de la termodinámica a la construcción de globos aerostáticos que nos fue dada por el docente. Resultando que en estas circunstancias. está sometido a una fuerza ascensional. OBJETIVOS Proporcionar las bases conceptuales y lineamientos procedimentales para diseñar. MARCO TEÓRICO Bases conceptuales: De acuerdo con la solución al problema de la flotación. mediante la ecuación fundamental de la Estática de los Fluidos: (1) Donde: ρ= g= p= z= es la densidad del fluido la gravedad la presión en el punto estudiado la elevación o cota del punto un objeto total o parcialmente sumergido en el fluido. el empuje E. diré que nuestros globos solo pesan varias decenas de gramos. dado por: E=ρ×V×g (2) Por lo que un globo aerostático de forma esférica. Adelantando conceptos.86 gr. capaz de levantar una masa adicional no mayor a 1 Kilogramo.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS 1 m3 de aire a 15º C. 6. Si le restamos su propio peso (que dependerá de su área) tendremos la fuerza con que ascenderá nuestro globo. cuyo radio es r. 5. construir y lanzar un globo aerostático calentado por algún tipo de quemador Diseñar un globo aerostático para ascienda una altura de 100 m.226. 1 m3 de aire a 75º C. estará sometido a las fuerzas contenidas en la siguiente expresión: E = Wg + Wm + Wa Página 17 (3) . tendrá un peso de 1. Como puede verse. no solo una membrana delgada que forma el globo forma el propio peso. por tanto corresponde su análisis: Sean: ρ` la densidad del gas interior ω la densidad superficial de la membrana Wu el peso útil a cargar Wn el peso de los accesorios (pitas. etc. canastillos. aquel radio depende de varios factores tales como ω y la diferencia de densidades ρ−ρ’. Por tanto.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Donde: Wg Wm Wa es el peso del gas interior al globo el peso de la membrana del globo el peso de los accesorios y carga útil a transportar De acuerdo con el siguiente diagrama: Cada una de estas fuerzas tiene naturaleza diferente. la única manera de mejorar la diferencia de densidades es calentando el aire Página 18 . siendo la más importante aquella que da la diferencia de densidades. la ecuación (3) adopta la forma: (4) Cuyas soluciones podrán obtenerse en base a los datos numéricos que consideremos. ya que debemos resolver: (5) Que nos da el radio mínimo de la esfera.) Entonces: Wm = ω × 4π × r² × g De donde. la carga útil Wu y la correspondiente a los accesorios Wn afectan la ecuación (4). Para el llamado globo aerostático. pero también determinan éste los pesos adicionales. para una lámina elegida es posible tratar con otras variables susceptibles de ser manejadas. esto nos conduce a una solución no muy directa. lastres. sino que el peso del gas interior. Cuando llenamos el globo aerostático con aire. conseguiremos una fuerza de elevación que será proporcional al volumen del globo. ¡OJO!. Debemos cuidar además que los pesos adicionales sean los mínimos necesarios. A esta fuerza. El peso del globo (P). contando con la parte proporcional de accesorios. puede cambiar el dato anterior y arruinar todo nuestro trabajo.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS interior. esto se consigue dejando una abertura inferior. para que nuestros globos suban.(P). por el peso de una unidad de superficie. este peso es de 21. Si calentamos el aire contenido en un globo a una temperatura aproximada de 75ºC en un ambiente exterior que esté a unos 15ºC. pero. Notemos que se debe evacuar parte del aire interior a medida que se hincha el globo. Entonces las temperaturas adentro y afuera del globo serán cruciales. con la interna deberemos alcanzar las mejores condiciones posibles.5 gr/m2. que además cumple la función de oxigenar la combustión. se rige por la formula: Página 19 . evitando generar gases más pesados que el aire. El cálculo de la fuerza de elevación según la ecuación de los gases perfectos aplicada al aire. habrá que restarle el propio peso del globo y sus accesorios. DISEÑO DEL GLOBO Las áreas correspondientes a cada una de estas sesiones serán las siguientes: El área total será igual a la suma de todas las áreas parciales. Para nuestros globos construidos en papel de seda. Cualquier papel que no sea de estas características. Viendo los cálculos para: Fuerza de elevación (Ft). dando como resultado una frustrante bolsa de papel. para evitar que éste eventualmente estalle y así mismo disminuir la masa de aire caliente a elevar. (Fe) = (Ft) . Peso del globo y sus accesorios (P). con la externa nada podemos hacer. multiplicada por sus seis caras. esto se logra encendiendo un calefactor a través de un combustible adecuado. será el producto de la superficie total. 16598 17.9 m = 25.8 m = 17.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Conceptos y valores.2 m = 21. Sustituyendo los valores en la formula anterior.6 = 28.83286 11.849126 21.0 m 28.548858 Página 20 FIS .698922 25. m = 11. nos queda. 3 T = 6.595296 117.6 R = 59.298788 L = 117.599216 K = 19.2 FIS 30. Donde Tac=30 ºC dentro del globo Donde Tac=10 ªC fuera del globo Diámetro del globo es de 2 m Para el aire frio Para el aire caliente En 1 se tendrá La fuerza de elevación Página 21 . ahora se procederá a la realización de los cálculos.198432 59.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” m = 36.6 Hechas algunas aclaraciones de las condiciones a que se estimaron para el proyecto.03 K = 19.033092 T = 6. PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Donde el volumen (diámetro es de 2) Donde la constante: Para la temperatura Cálculo de la presión en función de altura A nivel del mar Página 22 FIS . y m=cte Página 23 .PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Para nuestro globo que esta a nivel de Oruro y se elevara un poco mas calculamos una presión media. Para la presión Reemplazando en la fuerza de elevación (4) Cálculo mediante Ecuaciones Diferenciales Primer caso si se dispone que: k=cte. 5 [m] se tiene V= 1.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Integrando se tiene Encontrando la constante T=5 [seg] h= 7.5 [m/seg] t=0[seg] se tiene Vo=1.5 [m/s] Reemplazando en la ecuación: La ecuación de la velocidad será Luego Página 24 FIS . PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Sí t=0 se tiene x=0 luego Para una distancia recorrida se tiene lo siguiente: Donde k es el coeficiente de rozamiento del aire con la superficie del globo Segundo Caso Si se dispone que: k=cte y m=variable mo=1Kg Página 25 FIS . PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Si t=0 se tiene h=0 Donde mo es variable Página 26 FIS . MARCO METODOLÓGICO La Temperatura. existen multitud de vientos locales y microclimas. e incluso la observación de la naturaleza. Página 27 . verlos subir lenta y majestuosamente marcando el cielo con su presencia multicolor. Los dos agentes meteorológicos que condicionan el globo son la temperatura y el viento. Cuando el humo de las chimeneas. Dependiendo de nuestra situación geográfica. nos indicará el camino que seguirá el globo. Existe un fenómeno llamado inversión térmica. es porque se está produciendo este fenómeno. que conocerán muy bien los mayores del lugar. Como en todas las cosas de esta vida. imposibilitará el despegue si sopla a ras de tierra. Los aumentos o disminuciones de la temperatura en el medio ambiente se producen por el siguiente mecanismo. Aunque es bueno que exista una suave brisa cierta altura. Este fenómeno es primordial en el globo. nos dirá si es posible o no volarlo. el hacer volar globos aerostáticos requiere la oportunidad del momento. El Viento De todos los elementos meteorológicos. y nos la indica la veleta. La primera. Ellos podrán informarnos de sus características para aplicarlas a nuestra propia experiencia. Dónde. y la segunda. en lugar de ascender. y la determinan los sacos de aire. Esto nos lleva a la conclusión de que la temperatura disminuye cuando nos alejamos de la tierra. baja a tierra. El sol calienta la tierra y los mares y estos ceden su calor a la atmósfera que los rodea. este es el que más condiciona el cumplimiento del objetivo.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS 7. dado que al subir van perdiendo su propia temperatura. bien merece el esfuerzo de reunir el "Dónde. sus horas. sus frecuencias y su intensidad. para que el globo "viaje en el viento". aproximadamente 1º C cada 150 m. El viento se define por dos magnitudes: la dirección y la velocidad. de altura. que consiste en que el aire está más frío a ras de tierra que en las alturas. cuándo y cómo hacer volar nuestros globos. Cuándo y Cómo". pero la disminución de ésta con la altura hace que su vuelo se prolongue. y en cualquier caso se perderá. Lugares donde nuestro entretenimiento no moleste a personas o actividades. Estos días son propicios para que aparezcan las corrientes térmicas. Las zonas más adecuadas son las llanas y despejadas tanto de edificios como de arbolado. Son muy bonitas las carreras de distancias con varios globos. con la fecha y algún comentario relacionado con el día. que hagáis esta operación en un lugar cubierto y resguardado lo que nos daría habilidad para volarlos en el campo. en principio puede ser curioso pero con frecuencia perdemos el globo. y su peso apenas oscila en unos gramos. Se puede adoptar la costumbre de pegarles unas "banderetas" de papel. el viento y el excesivo calor. Como condiciones ideales podemos considerar temperaturas inferiores a 25º C y vientos en calma. para familiarizarnos con el inflado y calentado. Algo que la chiquillería no olvidará nunca. Sería recomendable. Los peores enemigos. ya que acumulan gran cantidad de aire caliente.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Dónde. giren y bajen. y hacen que los globos suban. Los de mayor volumen tienen cierta ventaja. Página 28 . Cuándo. Hay que tener paciencia y esperar a días tranquilos. Los días de calor no son buenos para volar ya que la diferencia de tempe ratura entre el aire del globo y el ambiente es pequeña y éste se elevará con dificultad. es la alegría y pequeña aventura de perseguir un globo hasta su caída. Con viento es imposible elevar un globo. En principio cualquier época del año. Estas se forman en las laderas de las colinas. y procurando que sus pliegues se abran en su totalidad. 3. En ese momento ya no es necesaria la ayuda de la segunda persona.- El experimento se realizo en el domicilio de uno de los compañeros de la facultad. Se tuvo que desplegar el globo aerostático en una superficie plana y lo suficiente extensa para su futura suspensión en el aire Se procedió al relleno de aire caliente al interior del globo mediante un soplador de aire caliente para que produzca calor o aire caliente. se tuvo que encender el implemento que pudiese emitir calor el interior la cual fue la mecha (trapo comprimido en forma de bola rociado con querosene ) Una vez ya calentado se precedió al levantamiento del globo aerostatico con la ayuda del viento a una altura aproximada de 20 metros en un tiempo de 10 min. 4. la fuente de calor para llenar de aire caliente el globo. tomaremos el globo por el arillo metálico de la boca. nuestro globo se mantiene solo. debe esperarse unos segundos para que el aire esté bien caliente. Llega un momento en que el globo empieza a tirar hacia arriba. MARCO PRÁCTICO EJECUCION EXPERIMENTAL. Página 29 . Para que el aire se mantenga caliente en el interior del globo y su futura elevación. este detalle es muy importante para evitar posibles deterioros. se sujeta el globo por el arillo y por la parte superior y procedemos a llenarlo de aire caliente. procediendo a la ubicación en un lugar conveniente. con este procedimiento se pueden conseguir vuelos de varios centenares de metros. afirmando así la teoría de Arquímedes. aproximadamente 9. con algún tipo de calentador. ! Dejar volar ¡ Si el globo es libre. donde se procedió a la preparación del equipo para la elevación del globo aerostático 1. Ya llenado con aire caliente tuvimos que sacar el globo aerostático a un espacio más amplio. Para el inflado. 5. en fecha 1 de abril de 2010 a horas 10: 30 AM. Siempre necesitaremos algunos accesorios para elevar nuestros ingenios. balanceándolo a izquierda y derecha para llenarlo de aire. 2. el más importante. Con ayuda de una segunda persona. 8.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Cómo. la cual duro un tiempo aproximado de 15 a 20 minutos Para evitar que se queme el globo aerostático en el llenado tuvimos que utilizar un implemento (tubo metálico) adicional para introducirlo por la boquilla y así impida que toque a las paredes internas. RESULTADOS El experimento se realizo con éxito ya que el globo aerostático se elevo con su peso a una distancia requerida El globo se eleva gracias a la fuerza que actúa el aire caliente dentro del globo. 6. ahora se procederá a la realización de los cálculos. en cambio la temperatura dentro y fuera de esté será diferente.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Como el globo es abierto en la parte inferior tendrá la misma sustancia (aire) que los alrededores. Hechas algunas aclaraciones de las condiciones a que se estimaron para el proyecto. y además la presión será la misma fuera y dentro de este por la razón ya antes estipulada . Donde Tac=30 ºC dentro del globo Donde Tac=10 ªC fuera del globo Diámetro del globo es de 2 m Para el aire frio Para el aire caliente En 1 se tendrá La fuerza de elevación Donde el volumen (diámetro es de 2) Página 30 . Para la presión Página 31 .PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Donde la constante: Para la temperatura Cálculo de la presión en función de altura a nivel del mar Para nuestro globo que esta a nivel de Oruro y se elevara un poco mas calculamos una presión media. y m=cte Integrando se tiene Página 32 FIS .PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Reemplazando en la fuerza de elevación (4) Cálculo mediante Ecuaciones Diferenciales Primer caso si se dispone que: k=cte. PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Encontrando la constante T=5 [seg] h= 7.5 [m/s] Reemplazando en la ecuación: La ecuación de la velocidad será Luego Página 33 FIS .5 [m/seg] t=0[seg] se tiene Vo=1.5 [m] se tiene V= 1. PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Sí t=0 se tiene x=0 luego Para una distancia recorrida se tiene lo siguiente: Donde k es el coeficiente de rozamiento del aire con la superficie del globo Segundo Caso Si se dispone que: k=cte y m=variable mo=1Kg Página 34 FIS . El experimento se realizo con éxito ya que el globo aerostático se elevo con su peso a una distancia requerida Donde se pudo comprobar los principios fundamentales de la dinámica de fluidos los cuales eran el objetivo principal Como recomendaciones: Página 35 .PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Si t=0 se tiene h=0 Donde mo es variable 10. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES Y El globo aerostático se cumple los objetivos de la materia de física. los datos eran exactos en la práctica que realizamos en el curso los 100 (m) alcazo la altura del objetivo esto los lleva a conocer la práctica de Física II con lo teórico. José B.PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS Se observo que la velocidad del viento influye en la estabilidad del globo aerostático y en su elevación También se pudo observar que la temperatura ambiente tiene que estar en su máximo calor para que se logre las condiciones del globo aerostatico requerido con más efectividad Se noto que el diseño del globo influye en su elevación y levantamiento de peso ya que se pudo observar que en otros experimentos no se logro un levantamiento satisfactorio 11.bo/ Mi primera en carta 12.google.com.geocities. BIBLIOGRAFÍA EL GLOBO AEROSTATICO (DOCUMENTO DE CONSULTA) Elaborado por el Ing. Revista Investigación y Ciencia (1984): "La invención del globo aerostático y el nacimiento de la química" David Macaulay: "Cómo funcionan las cosas".com/oruro_bernardo/ http://www. Puña Velasco CATEDRATICO EMERITO DE LA UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO Artículo de la Enciclopedia Libre Universal en Español. ANEXOS Página 36 . http://www. PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” FIS UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE FISICA Página 37 . PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” TEMA: GLOBO AEROSTATICO DOCENTE: MSC. JOSE BERNARDO PUÑA VELASCO CARRERA: INGENIERIA CIVIL NOMBRE: JUAN CARLOS CONDORI SEMESTRE: 2 / 2012 ORURO . ING.BOLIVIA Página 38 FIS .