Proyecto2 (Globo Aerostatico)

PROYECTO: “GLOBO “GLOBO AEROSTATICO” AEROSTATICO” – 1102 “B”

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA DEPART 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 . RESULTADOS 1!. CONCLUSIONES " RECOMENDACIONES 11. BIBLIOGRA#$A 12. ANE%OS Pági! 1

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1. INTRODUCCIÓN GLOBOS AEROSTÁTICOS Un aerost aerostato ato,, o globo globo aerost aerostáti ático, co,[1] [1] es una aerona aeronave ve no prop propul ulsa sada da que que se sirve sirve del del princ princip ipio io de los los flui fluido doss de Arquímedes para volar, entendiendo el aire aire como un fluido. fluido. Siempre están compuestos por una bolsa que encierra una masa de gas más ligero que el aire y de aí que se cono!can popularmente como globos. "n la parte inferior de esta bolsa puede ir una estructura estructura s#lida denominada denominada barquilla o se le puede $atar$ cualquier tipo de cuerpo, como por e%emplo un sensor. &omo no tienen ning'n tipo de propulsor, los aerostatos se $de%an llevar$ por las corrientes de aire, aunque sí ay algunos tipos que pueden controlar su elevaci#n. (os globos aerostáticos son aparatos más livianos que el aire, que contienen una gran bolsa fle)ible y esf*rica +el globo en sí eca de cauco y seda impermeabili!ados. "n su interior ay aire caliente o alg'n gas más ligero que el aire. ")isten globos utili!ados para via%ar que tienen una cesta suspendida que permite transportar de una a varias personas. "stos se utili!an para el turismo +generalmente para sobrevolar reservas de animales salva%es o el deporte +competencia de globos aerostáicos. -ncluso, algunos globos fueron utili!ados durante la - uerra /undial para observaciones militares. "n las investigaciones meteorol#gicas suelen emplearse tres tipos de globos0 "l globo de cauco o neopreno se usa para sondeos verticales, bien llevando una radiosonda que trasmite informaci#n meteorol#gica o como globo piloto, de pequeas dimensiones, que se sueltan para conocer la velocidad y la direcci#n del viento. "l globo, inflado con un gas con fuer!a ascensional +idr#geno, elio, amoníaco o metano se estira a medida que se enrarece el aire. &uando el diámetro del globo a aumentado entre tres y seis veces +es decir, cuando su volumen es entre 23 y 433 veces superior al original, la bolsa se rompe y el globo se destruye. "l globo de plástico +en general polietileno de presi#n cero se usa para llevar instrumentos científicos a una densidad predeterminada. "l globo de plástico se llena parcialmente de gas mientras está en tierra. A medida que va ascendiendo, el gas se e)pande y llena la bolsa. "ste tipo de globo cuenta con una válvula que de%a salir de modo automático el gas sobrante cuando el globo a alcan!ado la altura de equilibrio, de forma que se mantenga en ese punto. &uando el sol se pone, el gas se enfría, el volumen se reduce y el globo desciende a tierra, a menos que se s uelte lastre. "l globo sobrepresuri!ado es un globo cuyo tamao no aumenta y está cerrado para evitar la salida del gas. gas. &uando &uando el globo globo alcan! alcan!aa el nivel nivel de equili equilibri brio, o, el gas está está presur presuri!a i!ado. do. (os cambi cambios os de temperatura que provoca el calor del sol producen a su ve! cambios en la presi#n interna del gas, pero el volumen del globo permanece constante. /ientras el globo est* sometido a la presi#n, continuará flotando a su nivel predeterminado de densidad constante. &ada día, en todo el mundo, los globos con radiosonda acen más de mil sondeos de los vientos, la temperatura, la presi#n y la umedad de las capas altas de la atm#sfera. 5ay otro tipo de globos, que no son tripulados, que sirven para medir varios fen#menos físicos.

CLASI#ICACIÓN Pági! 2


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1. INTRODUCCIÓN GLOBOS AEROSTÁTICOS Un aerost aerostato ato,, o globo globo aerost aerostáti ático, co,[1] [1] es una aerona aeronave ve no prop propul ulsa sada da que que se sirve sirve del del princ princip ipio io de los los flui fluido doss de Arquímedes para volar, entendiendo el aire aire como un fluido. fluido. Siempre están compuestos por una bolsa que encierra una masa de gas más ligero que el aire y de aí que se cono!can popularmente como globos. "n la parte inferior de esta bolsa puede ir una estructura estructura s#lida denominada denominada barquilla o se le puede $atar$ cualquier tipo de cuerpo, como por e%emplo un sensor. &omo no tienen ning'n tipo de propulsor, los aerostatos se $de%an llevar$ por las corrientes de aire, aunque sí ay algunos tipos que pueden controlar su elevaci#n. (os globos aerostáticos son aparatos más livianos que el aire, que contienen una gran bolsa fle)ible y esf*rica +el globo en sí eca de cauco y seda impermeabili!ados. "n su interior ay aire caliente o alg'n gas más ligero que el aire. ")isten globos utili!ados para via%ar que tienen una cesta suspendida que permite transportar de una a varias personas. "stos se utili!an para el turismo +generalmente para sobrevolar reservas de animales salva%es o el deporte +competencia de globos aerostáicos. -ncluso, algunos globos fueron utili!ados durante la - uerra /undial para observaciones militares. "n las investigaciones meteorol#gicas suelen emplearse tres tipos de globos0 "l globo de cauco o neopreno se usa para sondeos verticales, bien llevando una radiosonda que trasmite informaci#n meteorol#gica o como globo piloto, de pequeas dimensiones, que se sueltan para conocer la velocidad y la direcci#n del viento. "l globo, inflado con un gas con fuer!a ascensional +idr#geno, elio, amoníaco o metano se estira a medida que se enrarece el aire. &uando el diámetro del globo a aumentado entre tres y seis veces +es decir, cuando su volumen es entre 23 y 433 veces superior al original, la bolsa se rompe y el globo se destruye. "l globo de plástico +en general polietileno de presi#n cero se usa para llevar instrumentos científicos a una densidad predeterminada. "l globo de plástico se llena parcialmente de gas mientras está en tierra. A medida que va ascendiendo, el gas se e)pande y llena la bolsa. "ste tipo de globo cuenta con una válvula que de%a salir de modo automático el gas sobrante cuando el globo a alcan!ado la altura de equilibrio, de forma que se mantenga en ese punto. &uando el sol se pone, el gas se enfría, el volumen se reduce y el globo desciende a tierra, a menos que se s uelte lastre. "l globo sobrepresuri!ado es un globo cuyo tamao no aumenta y está cerrado para evitar la salida del gas. gas. &uando &uando el globo globo alcan! alcan!aa el nivel nivel de equili equilibri brio, o, el gas está está presur presuri!a i!ado. do. (os cambi cambios os de temperatura que provoca el calor del sol producen a su ve! cambios en la presi#n interna del gas, pero el volumen del globo permanece constante. /ientras el globo est* sometido a la presi#n, continuará flotando a su nivel predeterminado de densidad constante. &ada día, en todo el mundo, los globos con radiosonda acen más de mil sondeos de los vientos, la temperatura, la presi#n y la umedad de las capas altas de la atm#sfera. 5ay otro tipo de globos, que no son tripulados, que sirven para medir varios fen#menos físicos.

CLASI#ICACIÓN Pági! 2


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Seg'n el tipo de bolsa los globos pueden clasificarse en0

&' A()* A()*+, +,- - - /*+ /*++& +&00-. . (' R) R)00- - * *,) ,)//-. . /' C- C- - ) ) /& /&* *,& ,&) )* *,,-.. ligero que el aire que se encuentra cerrado para no perder el gas que A' G-(- C*++&0-. Aparato más ligero lleva en su interior. A medida que asciende, debido a los rayos del sol que inciden sobre *l, se producen cambios de presi#n en el gas que contiene pero mantiene siempre si empre un tamao constante. Se mantiene flotando siempre y cuando no pierda el gas que contiene, el cual puede ser elio o idr#geno, pero como este 'ltimo es inflamable se usa el elio, su defecto es que es más pesado que el anterior.

2. ANTECEDENTES HISTORIA (os globos fueron, en su tiempo, los más significativos inventos de aparatos voladores del ser umano6 su importancia radic# en el eco de la imposibilidad que tenían los ombres para elevarse desde la superficie de (a 7ierra y trasladarse via%ando por el aire. 8ecientes investigaciones as demostrado que el 9 de agosto de 1:3;, 1:3;, el sacerd sacerdote ote brasil brasileo eo de ?ortugal. @ue perseguido por la -nquisici#n por ecicería. 7odo estaba en la naturale!a, el ombre puso sus dotes de observaci#n, sus abilidades naturales y sus conocimientos adquiridos. e la observaci#n de los fen#menos naturales naci# nuestra istoria. (os rayos del sol al calentar la tierra, acen que esta ceda calor al aire que la rodea, creando corrientes de aire ascendentes. &on ellas se elevan pequeas o%as y los BpelusasC que revolotean a nuestro alrededor. "ste $duende del aire caliente$, rondaría por la imaginaci#n de
PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B”

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siempre creyeron que la sustentaci#n de los /ontgolfieros se debía al mal olor de los productos que quemaban. ?or 1:92, los ermanos /ontgolfier, =osep /ontgolfier y =acques /ontgolfier, construyeron un veículo volador se conoci# con el nombre de /ongolfiera, consistía en un globo muy grande eco de lino y forrado de papel, con 11 metros de diámetro y un peso de 44F Gg apro)., basado en el ?rincipio de Arquímedes, se situaba sobre un fuego que calentaba el aire, podía elevarse como consecuencia de la fuer!a e%ercida por el propio aire de aba%o acia arriba. Su demostraci#n p'blica sin pasa%eros sucedi# el H de %unio de ese ao, el vuelo dur# 1I minutos, recorri# 4 Jm y alcan!# una altura de 1923 metros6 tres meses despu*s, lan!an un segundo globo en >ersalles en presencia del rey (uis K>- de @rancia y la reina, esta ve! conduciendo tres pasa%eros, un carnero, un pato y un gallo, que reali!aron un vuelo libre de unos tres Jil#metros. "l duende del aire caliente abía embargado el espíritu de nuestros *roes franceses, que no escatimaron en tiempo ni dinero, para seguir con sus investigaciones. Solo unos meses despu*s, el 1; de Septiembre de 1.:92, tenían construido otro globo capa! de elevar alg'n peso. ?ensando los dos ermanos que el aire en las alturas era venenoso, buscaron los primeros aeronautas en el reino animal, montando en su globo, un carnero, un gallo, y un canario. "nterado el rey (uís K>-, de las grandes a!aas de nuestros inventores, acordaron acer este vuelo desde el palacio de >ersalles. (os BaeronautasC tomaron tierra sin novedad a un par de Jil#metros de su lugar de partida, demostrando que el aire en la altura no era venenoso. &omo en todas las buenas istorias, los reyes condecoraron a los ermanos /ontgolfier. Una ve! demostrado que el aire era respirable, y con la bendici#n de la corte y el ánimo de algunos aventureros de la *poca, se pusieron a construir un gigantesco globo, con capacidad para ser tripulado por personas umanas.randes debieron ser las dificultades que tuvieron que superar para construir en solo dos meses un globo de más de 4.333 m 2, terminado con una e)quisita decoraci#n en a!ul y oro. 7ambi*n debi# ser difícil la elecci#n de los pilotos, si bien en un principio se pens# en condenados a muerte, la valentía y el espíritu aventurero del istoriador @. ?ilDtre y el /arqu*s de Arlandes, convencieron al rey a dar su autori!aci#n a estos primeros pilotos de la istoria. "l día 41 de Eoviembre de 1.:92, se elevaron en los =ardines del &astillo de la /uerte. urante el corto tiempo que dur# el via%e, el /arqu*s de Arlandes ubo de lucar contra las llamas que prendieron en la vela del globo, consiguiendo e)tinguirlas. >olaron 4I minutos, y oco gloriosos Jil#metros. ?ilDtre de 8o!ier, se convirti# en un gran constructor de globos, el más interesante fue uno combinado de idrogeno y aire caliente, que en 1.:9I, le caus# la muerte. "l peligroso $genio del idrogeno$ se abía cobrado su primera víctima. "stos muy breves relatos, los más significativos de la istoria de los globos aerostáticos, sirven para comprender rápidamente el estado tecnol#gico de las cosas por aquellos aos y dar el paso inicial para empe!ar a recorrer nuestra istoria. (a imposibilidad de dirigir el curso de estas aeronaves que via%aban a merced del viento, provoc# la aparici#n de mucos visionarios que declaraban allarse capacitados para resolver esa tremenda dificultad. Uno de tantos, fue un relo%ero de Lmsterdam, llamado /iguel &olombise. &onvencido de aber inventado un aer#stato con tim#n y remos se traslad# a @rancia en procura de un ambiente adecuado, ya que en ese país ocurrían la mayoría de las novedades en esta materia. Pági! #


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Allí vivi# varios aos sin poder materiali!ar su proyecto. Sinti*ndose incomprendido en el vie%o continente, busc# entonces ori!ontes en el nuevo. /erced a la generosidad de alguien, obtuvo una ayuda de H33 pesos con la cual se embarc# rumbo al 8ío de la ?lata, llegando a irrey on Santiago de (iniers0 B"l Aerostato que me propongo de acer, con el cual e de ir gobernándolo a mi voluntad, a de costar H.333 pesos, y para su e%ecuci#n dar* un fiador que afiance la e)presada cantidad, como de que será eco en el t*rmino de tres meses en el cual recibirá el dador los requeridos H.333 pesos, con más el ciento por ciento del beneficio. ?rometemos tambi*n que el Aerostato caminará a los menos un cuarto de legua por minuto.C

Al no obtener respuesta, con feca F de agosto de 1913, ofici# por segunda ve! al gobierno, a cargo de las flamantes autoridades surgidas del movimiento revolucionario, suplicando concretar sus antiguas y conocidas miras ...de fabricar un aer#stato, en el cual me ofre!co ir donde se me mande, no siendo a una distancia para lo cual se necesite instrumento de pilota%e, porque no es mi arte. "l planteo del iluso persona%e, no mereci# ni siquiera los onores de una resoluci#n contraria. Un an#nimo funcionario, encargado de reunir y releer los antecedentes del caso, supo captar en un elocuente resumen toda la irresponsabilidad del peticionante y la inconsistencia de su propuesta. "n la carátula del lega%o de%# asentada esta lapidaria impresi#n, personal y sub%etiva, pero que define con acierto al precursor en nuestro país de las actividades a*reas0 BSe descubre un proyectista, que para calificarlo de la calidad de muy malo, no se necesita más prueba que la de que el Sr. (iniers despreci# el proyecto.C

A pesar de este fracaso, las instituciones argentinas de inventores citan en la actualidad a /iguel &olombise como el primer inventor en nuestro país. (os primeros registros.M "l 4F de mayo de 193;, se elev# desde la ?la!a de la >ictoria, actual ?la!a de /ayo, un globo bastante grande, no tripulado, en onor al cumpleaos del rey @ernando >--. (uego se lan!aron mucos globos de papel llenos de aire caliente pero solo en días festivos y ninguno con intenciones de ser tripulado, por lo menos asta mediados de siglo...

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$@iestas /ayas en
Un franc*s de apellido (artet abía reali!ado algunas pruebas sin mayor *)ito en 8ío de =aneiro y /ontevideo y pensaba, con un poco de suerte, demostrar en nuestras medias sus abilidades en el mane%o de los globos. (leg# a iento, calle de la @ederaci#n, a las tres en punto. "se terreno, ubicado en &allao y 8ivadavia, cercano a la ?la!a (orea, se llamaba así porque en 19I3 un genov*s abía instalado un molino arinero en ese lugar. Se intentaría reali!ar el primer vuelo tripulado en
(artet fue reducido a prisi#n. ?ide repetir la prueba, y lo ace el 1F de noviembre de 19IF, a las tres de la tarde. Ante los fracasos anteriores, (artet 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 ?la!a (orea. ?or ser esta ve! un día domingo, nadie faltaría a la cita. "s conducido al lugar por un veículo de la policía ...pálido como un criminal a quien van a fusilar, se meti# en la barquilla, las a!oteas estaban cubiertas de curiosos para ver dando tumbos en las nubes a un pobre diablo que nunca a subido a un globo, la prensa y el p'blico empie!an a tratar muy mal a (artet, que solo quería ganarse su pan. "l globo recorri# media cuadra asta la calle (orea EN I2 y en la a!otea trope!# con una pared aciendo saltar de la barquilla a /r. (artet que enred# con una cuerda su pierna, se dio un porra!o en la cabe!a y desconcert# su bra!o, magullándose las costillas, dice el mismo peri#dico. "l globo fue a caer a unas cuadras. Pági! %


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Eo se vuelve a saber mas de (artet, que parti# de alentín Alsina se lan!# un globo desde los tecos del 7eatro &ol#n frente a la ?la!a de la >ictoria. "l primer 7eatro &ol#n se ubicaba frente a la ?la!a de /ayo en el lugar que en la actualidad ocupa el
ibbon Oells Oells era un aventurero con gran simpatía y una buena dosis de temeridad, me!cla de carlatán de feria y de titiritero, quien no bien ospedado en un otel c*ntrico inmediatamente comen!# a anunciar su intenci#n de acer demostraciones p'blicas en un globo que denominaría Oasington, si recibía un apropiado apoyo financiero. (ogr# entusiasmar a la &omisi#n de @iestas de la /unicipalidad de
"l día fi%ado para la demostraci#n fue el lunes 42 de mayo que se present# propicio, con cielo despe%ado y suave brisa. "l sitio elegido fue la ?la!a de la >ictoria, que estaba llena de gente desde muy temprano a pesar que el despegue sería a las dos de la tarde. "n medio de esta confusi#n se oy# de pronto una gritería atronadora, procedente del corto trayecto que comunicaba la ?la!a con el ?aseo de =ulio, actual (eandro E. Alem, y a los pocos minutos en esa direcci#n pudo verse como surgía recortada la silueta del Oasington. "l globo, que a diferencia con el de (artet era a gas, fue inflado en la usina de gas del 8etiro y llevado por el ?aseo de =ulio en suspensi#n a una altura de cuatro a cinco metros del suelo, con la ayuda de improvisados colaboradores que lo su%etaban por medio de cuerdas respondiendo a las indicaciones de Oells, que desde su puesto de mando en la barquilla, ordenaba la delicada maniobra cuidando que el globo no fuera a enredarse en las copas de los árboles que bordeaban la alameda. Una ve! llegado a la pla!a portando sendas banderas, argentina en una mano y norteamericana en la otra, descendi# frente a la &atedral. (uego de desentenderse de las mucas personas de distintas clases sociales que pu%aban por felicitarlo, se acerc# al ?residente

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(atam, entre (omas de Pamora y Quilmes. Acababa de recorrer una distancia de 4: Jil#metros en línea recta, y abía alcan!ado una altura má)ima cercana a los I.333 metros. "ra el primer vuelo en la ciudad de ictoria asta las cinco de la tarde, ora en que pudo ser conducido inflado desde la usina de gas. Seg'n se corri# en el p'blico, parece que /r. Oells quería cumplir su compromiso y acer la ascensi#n, pero la &omisi#n de @iestas de la /unicipalidad le pidi# que no lo iciese, por el estado de la atm#sfera que amena!aba tormenta. "ntonces /r. Oells se entretuvo en divertir al p'blico, aciendo varias ascensiones y convidando a los que querían acompaarlo6 no faltaron aficionados, y algunas personas se colocaron en la barquilla, pero apenas abían subido algo, empe!aron a gritar que los ba%asen, lo que tuvo lugar en medio de una silbatina general. /r. Oells concluy# estos %uegos, subiendo a una seorita unas 133 a 1I3 varas.C

"n una carta que remitiera al diario Eaci#n Argentina, e)pres# que su plan consistía en cru!ar el &ontinente Sud Americano con toda comodidad, perfecta seguridad y en muy poco tiempo, teniendo por meta cualquier punto del territorio cileno. "l aludido matutino comparti# las inquietudes del norteamericano, al grado de comentar editorialmente que de conseguir transponer la cordillera de los Andes, ese eco sería calificado de sorprendente para la Am*rica entera. Oells entendía que la 'nica salida, y por supuesto la más viable y sencilla, era ser favorecido con un subsidio del gobierno, cuyo monto estimado en cien mil pesos serviría para solventar los gastos de fabricaci#n del nuevo globo, que se denominaría 8ep'blicas 5ermanas, y la adquisici#n del instrumental científico que llevaría consigo.

"l esf*rico, mediría 42 metros de diámetro y 23 de alto, lo cual le daría una capacidad de almacenamiento de :.333 metros c'bicos de gas, y resultaría por su enorme volumen el más grande de todos los construidos en el mundo asta esa feca. (a barquilla tendría una cobertura de lona para acerla más abrigada, una mesa y sillas, una estufa alimentada a carb#n para calefaccionar y cocinar, ca%ones de provisiones, canastos de campagne, botellas de agua, bar#metros de distintas clases, term#metros, telescopios, compases, cron#metros, etc. ?ara evitar una repetici#n de los riesgos ya soportados, un bote de F metros de largo, con sus velas y palos correspondientes, iría colgado deba%o a los efectos de poder ser utili!ado en caso de acuati!a%e for!oso en el ?acífico. Solo resta mencionar dos detalles importantes6 uno se refiere a unos paracaídas de reducido tamao que iría arro%ando a medida que el globo pasara Pági! '


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en su itinerario por encima de las diversas villas o ciudades, aciendo llegar a cada localidad los peri#dicos editados en la víspera de la partida. "l 4H de %unio millares de personas se reunieron en la pla!a, y a las dos de la tarde empe!# poco a poco a cobrar formas el nuevo esf*rico que aora ostentaba el nombre de iva la 8ep'blica Argentina, y que esta ve! era inflado en el propio lugar de la partida. &erca de las tres de la tarde, faltando a'n llenarse una cuarta parte de su contenido, se cortaron algunas cuerdas y por e)ceso de presi#n del gas sobre un sector de la envoltura, qued# la barquilla d*bilmente suspendida y fuera de equilibrio6 viendo el peligro que corría toda la operaci#n, Oells dio orden de soltar las amarras que lo retenían en tierra. Al elevarse se observ# que un %oven espectador quedo enredado en uno de los cordeles, colgando de cabe!a.

A)/&/)-* )),&+* "n 19I2, el c*lebre fot#grafo franc*s aspar @. 7ournacon, más conocido como Eadar , reali!# las primeras fotografías de ?arís a bordo de un globo aerostático, dando origen a la fotografía a*rea. ?ara fines militares, se empe!aron a utili!ar globos cautivos como plataforma de observaci#n en la guerra franco prusiana de 19:3.

A)/&/)-* /)*,9)/& Ta desde sus albores, las aplicaciones científicas de los globos aerostáticos adquiri# muca importancia, desde las incipientes observaciones reali!adas, en 1:92, por el físico =acques &arles, que permiti# el desarrollo de la conocida (ey de &arles y ay(ussac. Sin embargo, la primera ascensi#n en globo por motivos estrictamente científicos se llev# a cabo el 43 de agosto de 193H, cuando =osep(ouis ay(ussac y =ean
:-/& -0*+& (a construcci#n de los globos aerostáticos a avan!ado considerablemente, gracias a los aportes de los precursores de la siguiente manera0 (a envoltura, tambi*n llamada vela, generalmente de forma esf*rica y de un material sint*tico sumamente resistente e impermeable llamado ripstop, en su interior se retiene el aire caliente que se inyecta a trav*s de los quemadores. "n la corona superior de la envoltura se encuentra situada una válvula paracaídas que permite su desinflado, normalmente se utili!a una media de 1333 mV de tela que pueden pesar unos :3 Jilos y cuando est* inflado alcan!a una altura de unos 43 m.6 de su e)tremo inferior parten de entre 14 y 4H cables de acero de unos F mm que su%etan los quemadores, de *stos salen oco cables de 9 mm se entrela!an con la superficie la barquilla formando así un elemento compacto e irrompible. (os quemadores lo pueden formar asta cuatro unidades y se alimenta de gas propano especial para uso de aerostaci#n.

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@inalmente la barquilla o canasta suele medir 1 ) 1,43 por 1,3I de alto y puede pesar alrededor de I3 Jilos, confeccionada con mimbre y por lo general puede llevar tres pasa%eros. (a estructura del globo completo, por lo tanto, es fácilmente transportable.

3. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA Aora si tenemos un gran problema de por medio y este es de reali!ar el globo aerostático y lograr tambi*n que este vuele ya que tuvimos un poco de problemas al construirlo pero una ve! de reali!ado este traba%o sabíamos tambi*n que lo difícil vendría despu*s puesto que nuestro principal ob%etivo es acer volar este globo sin que se queme o se destruya pero para lograrlo debemos de tomar en cuenta lo siguiente0 ?ara ecar a volar el globo, se necesita0 "legir el día y la ora0 buen tiempo soleado +sin nubes o solamente cirros ligeros, sin viento, pero si e)istiese está bien siempre y cuando sea un viento d*bil, debemos de prepararnos, temprano por la maana +a partir de 13W11 r. la convecci#n t*rmica provoca despla!amientos de la masa de aire. "n un lapso de I a13 minutos, el globo es capa! de levantar su carga 'til. "valuar el viento +fuer!a y direcci#n6 evaluar los riesgos0 líneas el*ctricas, edificios o cimeneas... R&uidado con el viento A partir de que se suelta el globo de que este no caiga por causas del viento.

#) *IPOTESIS "n el área de la física e)iste lo práctico y lo te#rico. "l proyecto dado pretende dar una soluci#n, sin grandes márgenes de error de la e)periencia practica a la te#rica.

El principio básico que permite el vuelo de un aer#stato se basa en el efecto físico de que el aire caliente asciende y el fri# desciende, de esta forma, si construimos una envoltura o vela capa! de contener el suficiente volumen de aire caliente el globo se elevará. 5ay realmente dos tipos de aer#statos, los que contienen en su envoltura un gas menos pesado que el aire +8o!iere y los que vuelan utili!ando quemadores de gas para calentar el aire contenido en la vela +/ontgolfier. "l que fabricaremos utili!ará aire caliente. escribiremos estos 'ltimos pues son los más utili!ados comercial y deportivamente. (os globos modernos están fabricados con materiales diseados e)presamente para ellos. (a calidad y ligere!a de estos materiales proporcionan un grado de seguridad y longevidad e)cepcionales. <ásicamente, el globo se divide en tres elementos0

L& V*& Se fabrica con una tela especial $ripstop$ antidesgarros. "s impermeable ya que carece de poros y está tratada contra los efectos de la umedad y rayos ultravioleta. "n la corona está situada la válvula paracaídas, mecanismo que permite el desinflado.

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"n la boca tiene un fald#n $scoop$ que encara la nave al viento y presuri!a la vela. 7anto el scoop como la primera fila de paneles son de Eome), un te%ido ignífugo. "n nuestro caso utili!aremos material econ#mico y liviano, como son las bolsas de plástico, fáciles de manipularlos y muy livianos.

E ;<*&0-+ "s el motor del globo, capa! de generar una cantidad impresionante de calorías para calentar el aire contenido en el interior de la vela. "l combustible que utili!a es gas propano. ?ero para nuestro globo, utili!aremos un mecero o una vela que sea capa! de proporcionar el suficiente calor para calentar el aire del globo. 7odo cuerpo en contacto con un fluido +líquido o gas sufre, por parte del fluido, un empu%e +fuer!a vertical acia arriba cuya intensidad es igual al peso del fluido despla!ado por el cuerpo. (a masa del fluido despla!ado se obtiene multiplicando la densidad por su volumen, obtenida esta se multiplica por la aceleraci#n constante de la gravedad para obtener el empu%e que e)istirá. "l volumen del fluido despla!ado es igual al volumen del cuerpo en contacto con el agua. ?or lo tanto se tiene0

9 = 0 V 9 9 onde m f es la masa del fluido, d f la densidad y > f el volumen. ?ara cuerpos totalmente inmersos, o cuyo volumen es igual al líquido despla!ado se obtiene lo siguiente0

P = 0/ V / onde ? es el peso del cuerpo, d c la densidad del cuerpo, > c el volumen y g el valor de la aceleraci#n constante de la gravedad.

E = 0 V 9 / onde " es el empu%e. A partir de las dos f#rmulas anteriores se puede decir que0 Si la densidad del cuerpo es mayor que la del fluido el cuerpo descenderá con un movimiento acelerado. - Si la densidad del cuerpo es menor que la del fluido el cuerpos ascenderá con un movimiento acelerado. - Si la densidad del cuerpo es iguala a la del fluido el cuerpo quedará en equilibrio a la mitad de la columna del fluido. &omo ya se di%o, cuando un cuerpo más denso está sumergido en un líquido menos denso parece que pesa menos, entonces se tiene0 -

P&&+*,* = P+*& > E C+!,- + g.-/- , .i- !3i,  . !i4 "nergía!356! potencial-/4 de un cuerpo en el suelo de un fluido . g.-/.! ig+i5 7+48!: •

E. 9- ,. g.-/- F g–mg ; )

•

Pági! 11 E. <9+; F f Vg ;= i,- f .! ,i,!, ,. >+i,- ?!i4@) 




FIS

ada la fuer!a conservativa podemos determinar la f#rmula de la energía potencial asociada

•

•

(a fuer!a conservativa peso @ gXY mg % está asociada con la energía potencial " gXmgZy. ?or la misma ra!#n, la fuer!a conservativa empu%e @ eX >g % está asociada a la energía potencial " eXf >gZy .

ada la energía potencial podemos obtener la fuer!a conservativa

(a energía potencial asociada con las dos fuer!as conservativas es

E =?62  @9 V2 'A A medida que el globo asciende en el aire con velocidad constante e)perimenta una fuer!a de ro!amiento @ r debida a la resistencia del aire. (a resultante de las fuer!as que act'an sobre el globo debe ser cero.

@9 V2 62 # +=! &omo f >g\ mg a medida que el globo asciende su energía potencial " p disminuye. "mpleando el balance de energía obtenemos la misma conclusi#n

Pági! 12


FIS

"l traba%o de las fuer!as no conservativas @ nc modifica la energía total +cin*tica más potencial de la partícula. &omo el traba%o de la fuer!a de ro!amiento es negativo y la energía cin*tica " J no cambia +velocidad constante, concluimos que la energía potencial final " p< es menor que la energía potencia inicial " pA . "nergía potencial de un cuerpo parcialmente sumergido "n el apartado anterior, estudiamos la energía potencial de un cuerpo totalmente sumergido en un fluido +un globo de elio en la atm#sfera. Aora vamos a suponer un bloque cilíndrico que se sit'a sobre la superficie de un fluido +por e%emplo agua. ?ueden ocurrir dos casos0 •

•

Que el bloque se sumer%a parcialmente si la densidad del cuerpo s#lido es menor que la densidad del fluido, s f . Que el cuerpo se sumer%a totalmente si s^ f .

&uando el cuerpo está parcialmente sumergido, sobre el cuerpo act'an dos fuer!as el peso m gXsSZg que es constante y el empu%e f S)Zg que no es constante. Su resultante es

#=?@SB2C@9 SD2' . onde S el área de la base del bloque,  la altura del bloque y ) la parte del bloque que está sumergida en el fluido. 7enemos una situaci#n análoga a la de un cuerpo que se coloca sobre un muelle elástico en posici#n vertical. (a energía potencial gravitatoria mgy del cuerpo disminuye, la energía potencial elástica del muelle J) 4 W4 aumenta, la suma de ambas alcan!a un mínimo en la posici#n de equilibrio, cuando se cumple Y mg_J) X3, cuando el peso se iguala a la fuer!a que e%erce el muelle.

"l mínimo de " p se obtiene cuando la derivada de " p respecto de y es cero, es decir en la posici#n de equilibrio.

Pági! 1"


FIS

(a energía potencial del cuerpo parcialmente sumergido será, de forma análoga

"l mínimo de " p se obtiene cuando la derivada de " p respecto de y es cero, es decir, en la posici#n de equilibrio, cuando el peso se iguale al empu%e. UsSg_f S)g X3

"l bloque permanece sumergido una longitud ) . "n esta f#rmula, se a designado  como la densidad relativa del s#lido +respecto del fluido es decir, la densidad del s#lido tomando la densidad del fluido como la unidad. @uer!as sobre el bloque 1. &uando   1 o bien s f , el cuerpo permanece parcialmente sumergido en la situaci#n de equilibrio. 4. &uando  \ 1 o bien s\ f , el peso es siempre mayor que el empu%e, la fuer!a neta que act'a sobre el bloque es

# A= @SB2C@9 SB2F !. Eo e)iste por tanto, posici#n de equilibrio, el bloque cae asta que llega al fondo del recipiente que supondremos muy grande. 2. &uando  X 1 o bien sX f , "l peso es mayor que el empu%e mientras el bloque está parcialmente sumergido + ) .

Pági! 1#


FIS

# A= @ SB2C@ SD2F !. (a fuer!a neta que act'a sobre el bloque cuando está completamente sumergido + )^   es cero, y cualquier posici#n del bloque completamente sumergido en el seno del fluido es de equilibrio. &urvas de energía potencial 1. (a energía potencial correspondiente a la fuer!a conservativa peso es

E 2= @SB2A 4. (a energía potencial correspondiente a la fuer!a de empu%e tiene dos partes

•

/ientras el cuerpo está parcialmente sumergido + ) 

Que corresponde al área del triángulo de la figura de la i!quierda. •

&uando el cuerpo está totalmente sumergido + )^  

Que corresponde a la suma del área de un triángulo de base  , y la de un rectángulo de base )U . 2. (a energía potencial total es la suma de las dos contribuciones

E=EE9 &uando la densidad del s#lido es igual a la del fluido sX f , la energía potencial total " p es constante e independiente de ) +o de y  para )^  como puede comprobarse fácilmente. Pági! 1$


FIS

(os globos de aire caliente se elevan en la atm#sfera por el principio $más ligeros que el aire$, la densidad del aire caliente que contienen, es menor que la del aire que le rodea, por lo que el globo recibe un empu%e ascensional que lo eleva +?rincipio de Arquímedes. Si calentamos el aire contenido en un globo a una temperatura apro)imada de :IN & en un ambiente e)terior que est* a unos 1IN &, conseguiremos que la densidad del aire del int erior del globo sea menor que la densidad del aire e)terior, por lo que nuestro globo BflotaráC en el aire, es decir, será más ligero y ascenderá. ?ara comprobarlo, calculamos la fuer!a de elevaci#n que será proporcional al volumen del globo. A esta fuer!a, abrá que restarle el propio peso del globo y sus accesorios, de forma que, si el resultado es positivo, el globo ascenderá, en caso contrario nuestro globo será un fracaso.

#.* = #.,  P Siendo0 @.e X fuer!a de elevaci#n real. @.t X fuer!a de elevaci#n, que depende de la diferencia de la densidad del aire dentro y

@uera del globo. ? X ?eso del globo y sus accesorios. (os globos de aire caliente se elevan en la atm#sfera por el principio $más ligeros que el aire$, la densidad del aire caliente que contienen, tiene que ser menor que la del aire que los rodea, por lo que el globo recibe un empu%e ascensional que lo eleva. +?rincipio de Arquímedes. Si calentamos el aire contenido en un globo a una temperatura apro)imada de :IN& en un ambiente e)terior que est* a unos 1IN&, conseguiremos una fuer!a de elevaci#n que será proporcional al volumen del globo. A esta fuer!a, para que nuestros globos suban, abrá que restarle el propio peso del globo y sus accesorios. @uer!a de elevaci#n real +@e X fuer!a de elevaci#n producida por la diferencia de densidades +temperaturas +@t  peso del globo y sus accesorios +?. Si esta e)presi#n es positiva, el globo ascenderá, en caso contrario nuestro globo será un fracaso.

P&+& *&+ & (<* 9) <*,+- +-*/,- ,*0+*- ;<* /&/<&+ •

•

@uer!a de elevaci#n [email protected], que dependerá del volumen del globo y de las diferencias de temperatura dentro y fuera del mismo, es decir, la diferencia de densidades del aire y de su volumen. ?eso del globo y sus accesorios +?, que dependerá de su superficie y sus accesorios de construcci#n. ?ara saber el peso del globo, podemos pesarlo en una balan!a de precisi#n +debido al poco peso de este.

?ara el cálculo de la fuer!a de elevaci#n, usaremos la ecuaci#n de los gases perfectos. Así, obtendremos una f#rmula para calcular la densidad del aire en funci#n de su temperatura. &omo las condiciones ideales de nuestro proyecto las emos fi%ado en 1IN & de ambiente y :IN & en el globo, tendremos que0 Pági! 1%


FIS

1 m2 de aire a 1IN &, tendrá un peso de 1.44F,4; gr. 1 m2 de aire a :IN &, tendrá un peso de 1.31H,9F gr. 8esultando que en estas circunstancias, un globo de 1 m2 de volumen podría elevar 414 gramos. Si le restamos su propio peso +que dependerá de su área tendremos la fuer!a con que ascenderá nuestro globo. Adelantando conceptos, dir* que nuestros globos solo pesan varias decenas de gramos. (as posibles soluciones son el principio de Arquímedes o contribuci#n te#rica de la termodinámica a la construcci#n de globos aerostáticos que nos fue dada por el docente, pero esas formulas ya están siendo usadas y aplicadas en lo posterior de nuestro proyecto con más detalles.

5. OBJETIVOS ?roporcionar las bases conceptuales y lineamientos procedimentales para disear, construir y lan!ar un globo aerostático calentado por alg'n tipo de quemador 

isear un globo aerostático para ascienda una altura de 133 m.



8eali!ar el traba%o e)perimental tratando de cometer los menores errores posibles.



capa! de levantar una masa adicional no mayor a 1 Gilogramo.

6. MARCO TEÓRICO
onde0 ` X g X p X ! X

es la densidad del fluido la gravedad la presi#n en el punto estudiado la elevaci#n o cota del punto

un ob%eto total o parcialmente sumergido en el fluido, cuyo volumen sumergido > despla!a el mismo, está sometido a una fuer!a ascensional, el empu%e " , dado por0

E = J K V K 2

+4

?or lo que un globo aerostático de forma esf*rica, cuyo radio es r 6 estará sometido a las fuer!as contenidas en la siguiente e)presi#n0

E = L2  L6  L& Pági! 1&

+2


FIS

onde0 Og Om Oa

es el peso del gas interior al globo el peso de la membrana del globo el peso de los accesorios y carga 'til a transportar

e acuerdo con el siguiente diagrama0 &ada una de estas fuer!as tiene naturale!a diferente, por tanto corresponde su análisis0 Sean0 ` 

la densidad del gas interior la densidad superficial de la membrana el peso 'til a cargar Ou el peso de los accesorios +pitas, canastillos, lastres, etc. On "ntonces0

L6 =  K 4 K +  K 2 e donde, la ecuaci#n +2 adopta la forma0

+H &uyas soluciones podrán obtenerse en base a los datos num*ricos que consideremos. ?ara el llamado globo aerostático, no solo una membrana delgada que forma el globo forma el propio peso, sino que el peso del gas interior, la carga 'til Ou y la correspondiente a los accesorios On afectan la ecuaci#n +H, esto nos conduce a una soluci#n no muy directa, ya que debemos resolver0

+I Que nos da el radio mínimo de la esfera. &omo puede verse, aquel radio depende de varios factores tales como  y la diferencia de densidades `−`, pero tambi*n determinan *ste los pesos adicionales. ?or tanto, para una lámina elegida es posible tratar con otras variables susceptibles de ser mane%adas, siendo la más importante aquella que da la diferencia de densidades. &uando llenamos el globo aerostático con aire, la 'nica manera de me%orar la diferencia de densidades es calentando el aire Pági! 1'


FIS

interior, esto se logra encendiendo un calefactor a trav*s de un combustible adecuado, evitando generar gases más pesados que el aire. Eotemos que se debe evacuar parte del aire interior a medida que se inca el globo, para evitar que *ste eventualmente estalle y así mismo disminuir la masa de aire caliente a elevar, esto se consigue de%ando una abertura inferior, que además cumple la funci#n de o)igenar la combusti#n. "ntonces las temperaturas adentro y afuera del globo serán cruciales6 con la e)terna nada podemos acer6 pero, con la interna deberemos alcan!ar las me%ores condiciones posibles. ebemos cuidar además que los pesos adicionales sean los mínimos necesarios.

DISEO DEL GLOBO (as áreas correspondientes a cada una de estas sesiones serán las siguientes0

"l área total será igual a la suma de todas las áreas parciales, multiplicada por sus seis caras. "l peso del globo +?, será el producto de la superficie total, por el peso de una unidad de superficie.

?ara nuestros globos construidos en papel de seda, contando con la parte proporcional de accesorios, este peso es de 41,I grWm4. R=. &ualquier papel que no sea de estas características, puede cambiar el dato anterior y arruinar todo nuestro traba%o, dando como resultado una frustrante bolsa de papel.

Si calentamos el aire contenido en un globo a una temperatura apro)imada de :IN& en un ambiente e)terior que est* a unos 1IN&, conseguiremos una fuer!a de elevaci#n que será proporcional al volumen del globo. A esta fuer!a, para que nuestros globos suban, abrá que restarle el propio peso del globo y sus accesorios.

?#*' = ?#,'  ?P'. >iendo los cálculos para0 @uer!a de elevaci#n +@t. ?eso del globo y sus accesorios +?. "l cálculo de la fuer!a de elevaci#n seg'n la ecuaci#n de los gases perfectos aplicada al aire, se rige por la formula0

Pági! 1(


&onceptos y valores.

Sustituyendo los valores en la formula anterior, nos queda.

m X 11.9249F

11.9

m X 1:.1FI;9

1:.4

m X 41.9H;14F

41.;

m X 4I.F;9;44

4I.3

m X 49.IH99I9

49.F

Pági! 20

FIS

PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” m X 2F.4;9:99 ( X 11:.I;I4;F

11:.F

8 X I;.1;9H24

I;.4

FIS

23.2

7

X F.3223;4

7

X F.32

G

X 1;.I;;41F

G

X 1;.F

5ecas algunas aclaraciones de las condiciones a que se estimaron para el proyecto, aora se procederá a la reali!aci#n de los cálculos.

onde 7acX 23 N& dentro del globo onde 7acX 13 & fuera del globo iámetro del globo es de 4 m

?ara el aire frio

?ara el aire caliente

"n 1 se tendrá

(a fuer!a de elevaci#n

Pági! 21


onde el volumen +diámetro es de 4

onde la constante0

?ara la temperatura

&álculo de la presi#n en funci#n de altura

A nivel del mar

Pági! 22

FIS


FIS

?ara nuestro globo que esta a nivel de ruro y se elevara un poco mas calculamos una presi#n media.

?ara la presi#n

8eempla!ando en la fuer!a de elevaci#n +H

&álculo mediante "cuaciones iferenciales

?rimer caso si se dispone que0

JXcte. y mXcte

Pági! 2"


-ntegrando se tiene

"ncontrando la constante

7XI [seg]

X :.I [m] se tiene >X 1.I [mWseg]

tX3[seg]

se tiene > o X 1.I [mWs]

8eempla!ando en la ecuaci#n0

(a ecuaci#n de la velocidad será

(uego

Pági! 2#

FIS


Sí tX3 se tiene )X3 luego ?ara una distancia recorrida se tiene lo siguiente0 onde J es el coeficiente de ro!amiento del aire con la superficie del globo

Segundo &aso

Si se dispone que0 JXcte y mXvariable m o X1Gg

Pági! 2$

FIS


Si tX3 se tiene X3

onde m o es variable

Pági! 2%

FIS


FIS

7. MARCO METODOLÓGICO L& T**+&,<+&. (os dos agentes meteorol#gicos que condicionan el globo son la temperatura y el viento. (os aumentos o disminuciones de la temperatura en el medio ambiente se producen por el siguiente mecanismo. "l sol calienta la tierra y los mares y estos ceden su calor a la atm#sfera que los rodea. "sto nos lleva a la conclusi#n de que la temperatura disminuye cuando nos ale%amos de la tierra, apro)imadamente 1N & cada 1I3 m. de altura. "ste fen#meno es primordial en el globo, dado que al subir van perdiendo su propia temperatura, pero la disminuci#n de *sta con la altura ace que su vuelo se prolongue. ")iste un fen#meno llamado inversi#n t*rmica, que consiste en que el aire está más frío a ras de tierra que en las alturas. &uando el umo de las cimeneas, en lugar de ascender, ba%a a tierra, es porque se está produciendo este fen#meno.

E V)*,e todos los elementos meteorol#gicos, este es el que más condiciona el cumplimiento del ob%etivo. Aunque es bueno que e)ista una suave brisa cierta altura, para que el globo $via%e en el viento$, imposibilitará el despegue si sopla a ras de tierra. "l viento se define por dos magnitudes0 la direcci#n y la velocidad. (a primera, nos indicará el camino que seguirá el globo, y nos la indica la veleta6 y la segunda, nos dirá si es posible o no volarlo, y la determinan los sacos de aire, e incluso la observaci#n de la naturale!a. ependiendo de nuestra situaci#n geográfica, e)isten multitud de vientos locales y microclimas, que conocerán muy bien los mayores del lugar, sus oras, sus frecuencias y su intensidad. "llos podrán informarnos de sus características para aplicarlas a nuestra propia e)periencia. #nde, cuándo y c#mo acer volar nuestros globos. &omo en todas las cosas de esta vida, el acer volar globos aerostáticos requiere la oportunidad del momento6 verlos subir lenta y ma%estuosamente marcando el cielo con su presencia multicolor, bien merece el esfuer!o de reunir el $#nde, &uándo y &#mo$.

Pági! 2&


FIS

DQ0*. (as !onas más adecuadas son las llanas y despe%adas tanto de edificios como de arbolado. (ugares donde nuestro entretenimiento no moleste a personas o actividades. Sería recomendable, para familiari!arnos con el inflado y calentado, que agáis esta operaci#n en un lugar cubierto y resguardado lo que nos daría abilidad para volarlos en el campo. Algo que la ciquillería no olvidará nunca, es la alegría y pequea aventura de perseguir un globo asta su caída. Se puede adoptar la costumbre de pegarles unas $banderetas$ de papel, con la feca y alg'n comentario relacionado con el día.

C<0-. "n principio cualquier *poca del ao. (os peores enemigos, el viento y el e)cesivo calor. &on viento es imposible elevar un globo, y en cualquier caso se perderá. 5ay que tener paciencia y esperar a días tranquilos. (os días de calor no son buenos para volar ya que la diferencia de temperatura entre el aire del globo y el ambiente es pequea y *ste se elevará con dificultad. "stos días son propicios para que apare!can las corrientes t*rmicas. "stas se forman en las laderas de las colinas, y acen que los globos suban, giren y ba%en6 en principio puede ser curioso pero con frecuencia perdemos el globo. &omo condiciones ideales podemos considerar temperaturas inferiores a 4IN & y vientos en calma. Son muy bonitas las carreras de distancias con varios globos. (os de mayor volumen tienen cierta venta%a, ya que acumulan gran cantidad de aire caliente, y su peso apenas oscila en unos gramos. Pági! 2'


FIS

CQ-. Siempre necesitaremos algunos accesorios para elevar nuestros ingenios, el más importante, la fuente de calor para llenar de aire caliente el globo. ?ara el inflado, tomaremos el globo por el arillo metálico de la boca, balanceándolo a i!quierda y dereca para llenarlo de aire, y procurando que sus pliegues se abran en su totalidad6 este detalle es muy importante para evitar posibles deterioros. &on ayuda de una segunda persona, se su%eta el globo por el arillo y por la parte superior y procedemos a llenarlo de aire caliente, con alg'n tipo de calentador. (lega un momento en que el globo empie!a a tirar acia arriba, debe esperarse unos segundos para que el aire est* bien caliente. "n ese momento ya no es necesaria la ayuda de la segunda persona, nuestro globo se mantiene solo.  e%ar volar R Si el globo es libre, con este procedimiento se pueden conseguir vuelos de varios centenares de metros.

8. MARCO PRÁCTICO EJECUCION E%PERIMENTAL.

"l e)perimento se reali!o en el domicilio de uno de los compaeros de la facultad, en feca 1 de abril de 4313 a oras 130 23 A/, donde se procedi# a la preparaci#n del equipo para la elevaci#n del globo aerostático 1. Se tuvo que desplegar el globo aerostático en una superficie plana y lo suficiente e)tensa para su futura suspensi#n en el aire 4. Se procedi# al relleno de aire caliente al interior del globo mediante un soplador de aire caliente para que produ!ca calor o aire caliente, la cual duro un tiempo apro)imado de 1I a 43 minutos 2. ?ara evitar que se queme el globo aerostático en el llenado tuvimos que utili!ar un implemento +tubo metálico adicional para introducirlo por la boquilla y así impida que toque a las paredes internas. H. Ta llenado con aire caliente tuvimos que sacar el globo aerostático a un espacio más amplio, procediendo a la ubicaci#n en un lugar conveniente. I. ?ara que el aire se mantenga caliente en el interior del globo y su futura elevaci#n, se tuvo que encender el implemento que pudiese emitir calor el interior la cual fue la meca +trapo comprimido en forma de bola rociado con querosene  F. Una ve! ya calentado se precedi# al levantamiento del globo aerostatico con la ayuda del viento a una altura apro)imada de 43 metros en un tiempo de 13 min. apro)imadamente

9. RESULTADOS "l e)perimento se reali!o con *)ito ya que el globo aerostático se elevo con su peso a una distancia requerida "l globo se eleva gracias a la fuer!a que act'a el aire caliente dentro del globo, afirmando así la teoría de Arquímedes. Pági! 2(


FIS

&omo el globo es abierto en la parte inferior tendrá la misma sustancia +aire que los alrededores, y además la presi#n será la misma fuera y dentro de este por la ra!#n ya antes estipulada , en cambio la temperatura dentro y fuera de est* será diferente. 5ecas algunas aclaraciones de las condiciones a que se estimaron para el proyecto, aora se procederá a la reali!aci#n de los cálculos.

onde 7acX 23 N& dentro del globo onde 7acX 13 & fuera del globo iámetro del globo es de 4 m

?ara el aire frio

?ara el aire caliente

"n 1 se tendrá

(a fuer!a de elevaci#n

onde el volumen +diámetro es de 4

Pági! "0


FIS

onde la constante0

?ara la temperatura

&álculo de la presi#n en funci#n de altura

a nivel del mar

?ara nuestro globo que esta a nivel de ruro y se elevara un poco mas calculamos una presi#n media.

?ara la presi#n

Pági! "1


8eempla!ando en la fuer!a de elevaci#n +H

&álculo mediante "cuaciones iferenciales

?rimer caso si se dispone que0

JXcte. y mXcte

-ntegrando se tiene

Pági! "2

FIS


"ncontrando la constante

T=5 R*2

B= 7.5 R6 * ,)** V= 1.5 R6*2

,=!R*2

* ,)** V - =1.5 R6

8eempla!ando en la ecuaci#n0

(a ecuaci#n de la velocidad será

(uego

Pági! ""

FIS

PROYECTO: “GLOBO AEROSTATICO” – 1102 “B” Sí tX3 se tiene )X3 luego ?ara una distancia recorrida se tiene lo siguiente0 onde J es el coeficiente de ro!amiento del aire con la superficie del globo

Segundo &aso Si se dispone que0 JXcte y mXvariable m o X1Gg

Pági! "#

FIS


FIS

Si tX3 se tiene X3

onde m o es variable

10. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES



"l globo aerostático se cumple los ob%etivos de la materia de física, los datos eran e)actos en la práctica que reali!amos en el curso los 133 +m alca!o la altura del ob%etivo esto los lleva a conocer la práctica de @ísica -- con lo te#rico. "l e)perimento se reali!o con *)ito ya que el globo aerostático se elevo con su peso a una distancia requerida onde se pudo comprobar los principios fundamentales de la dinámica de fluidos los cuales eran el ob%etivo principal &omo recomendaciones0 Pági! "$


FIS

Se observo que la velocidad del viento influye en la estabilidad del globo aerostático y en su elevaci#n 7ambi*n se pudo observar que la temperatura ambiente tiene que estar en su má)imo calor para que se logre las condiciones del globo aerostatico requerido con más efectividad Se noto que el diseo del globo influye en su elevaci#n y levantamiento de peso ya que se pudo observar que en otros e)perimentos no se logro un levantamiento satisfactorio

11. BIBLIOGRA!"A        

"( (< A"8S7A7-& +&U/"E7 " &ESU(7A "laborado por el -ng.=os* <. ?ua >elasco &A7"8A7-& "/"8-7 " (A UE->"8S-A 7"&E-&A " 8U8 Artículo de la "nciclopedia (ibre Universal en "spaol. 8evista -nvestigaci#n y &iencia +1;9H0 $(a invenci#n del globo aerostático y el nacimiento de la química$ avid /acaulay0 $&#mo funcionan las cosas$. ttp0WW.geocities.comWoruroMbernardoW ttp0WW.google.com.boW /i primera en carta

12. ANE#OS

Pági! "%


FIS

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE FISICA Pági! "&

Proyecto2 (Globo Aerostatico)

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