Kako leti balon na vruć vazduh ako nema krila ni motor koji ga gura nagore? Balon se podiže zahvaljujući razlici u gustini toplog i hladnog vazduha i sili potiska, istoj osnovnoj pojavi koja omogućava brodu da pluta.
Zašto je topao vazduh manje gust?
Zagrevanjem molekuli vazduha dobijaju veću prosečnu kinetičku energiju. Pri približno istom spoljašnjem pritisku vazduh se širi, pa ista masa zauzima veću zapreminu. Gustina, koja je odnos mase i zapremine, zato opada.
Arhimedova sila u vazduhu
Atmosferski pritisak je malo veći pri dnu balona nego pri vrhu. Zbog te razlike nastaje rezultujuća sila nagore — sila potiska. Njena jačina jednaka je težini spoljašnjeg vazduha koji balon istiskuje.
Ako su omotač, korpa, putnici i topao vazduh zajedno lakši od istisnutog hladnijeg vazduha, potisak postaje veći od ukupne težine i balon se podiže. Kada se sile izjednače, balon može da održava približno istu visinu.
Kako pilot upravlja visinom?
Gorionik sagorevanjem propana zagreva vazduh u omotaču. Viša temperatura smanjuje gustinu unutrašnjeg vazduha i povećava neto uzgon. Da bi se balon spuštao, pilot smanji grejanje ili otvori ventil na vrhu omotača kako bi deo toplog vazduha izašao.
Zašto balon nema volan?
Klasičan balon na vruć vazduh ne može direktno da bira horizontalni pravac. Kreće se sa vetrom. Pilot menja visinu i traži sloj atmosfere u kojem vetar duva željenim smerom. Zato su poznavanje vremenskih uslova i pažljivo planiranje leta presudni.
Koliko temperatura utiče na nosivost?
Što je veća razlika između temperature vazduha u balonu i okolnog vazduha, razlika gustina je veća. Ipak, omotač ima dozvoljenu radnu temperaturu, pa se balon ne sme neograničeno zagrevati. Hladan dan često pruža bolju nosivost jer je spoljašnji vazduh gušći.
Balon sa helijumom i balon na topao vazduh
Helijumski balon pluta zato što je helijum prirodno manje gust od vazduha. Kod balona na vruć vazduh koristi se običan vazduh čija se gustina smanjuje zagrevanjem. U oba slučaja presudan je odnos ukupne težine i sile potiska.
Česta pitanja
Da li dim podiže balon?
Ne. Presudna je manja gustina zagrejanog vazduha, a ne dim.
Zašto je otvor na dnu balona?
Vruć vazduh prirodno ostaje u gornjem delu velikog omotača, dok otvor omogućava rad gorionika i promenu količine toplote.
Može li balon da miruje u vazduhu?
Može približno održavati visinu, ali ga vazdušna struja i dalje nosi horizontalno.
Kada razumemo kako leti balon na vruć vazduh, povezujemo temperaturu, gustinu, pritisak i Arhimedovu silu u jednoj upečatljivoj pojavi.