Globo Aerostatico
Páginas: 10 (2348 palabras)
Publicado: 16 de julio de 2012
GLOBO AEROSTATICO SOLAR
1. OBJETIVO
➢ Formulación y resolución de la ecuación diferencial de un globo aerostático.
➢ Analizar el fenómeno del globo aerostatito.
➢ Realizar un programa para el análisis de sensibilidad de la ecuación diferencial resuelta.
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Un globo aerostatito que tiene una masa 0.280 Kg. y se eleva desde el suelo hasta unaaltura considerable en un tiempo de 30 s.
¿ Calcular la altura en ese tiempo?.
3. FUNDAMENTO TEORICO
3.1.Historia
MIR (Montgolfier infrarrojo): el globo estratosférico del CNES:
Desde 1977, el CNES (Centro Nacional de los Estudios Espaciales en Francia) realizó el globo MIR para vuelos científicos de larga duración alcanzando altitudes de vuelo de entre 28 Km. y 18 Km. (según lacantidad de flujos infrarrojos provenientes de abajo). La MIR es un globo de aire caliente "abierto" con un complemento de helio al despegar. Con su envoltura aluminizada, éstos globos de 35 000 m3 a 45 000 m3 se calientan sólo con el calor del sol durante el día o por la radiación infrarroja terrestre durante la noche. El sistema de calentamiento "pasivo" permite que el aire del globo este máscaliente que el aire ambiente, lo que da una fuerza de sustentación al vehículo. Pueden llevar durante varias semanas una carga útil de aproximadamente 50 kg. La trayectoria sigue la circulación de los vientos estratosféricos. Suficiente para dar la vuelta más de una vez a la tierra...
El globo solar esta basado en el siguiente fenómeno: la radiación solar tiene una potencia térmicaequivalente a 1000 W/m2. Un globo construido con película plástica negra, inflado con el aire ambiente absorbe una cantidad de energía suficiente para elevar sensiblemente su temperatura interior. El aire se dilata, se hago más ligero. Lo cual disminuye significativamente la masa volumétrica del aire caliente en el interior del globo (debido a que hay menos moléculas por m3). Esta burbuja de airecaliente es más ligera que el aire ambiente. Esta asciende. Es una aplicación del Principio de Arquímedes.
Masa de un m3 de aire a 15°C: 1,225 kg.
Masa de un m3 de aire 20°C más caliente: 1,145 kg.
La diferencia de las masas volumétricas es entonces de 80 gr por m3 de aire.
La gravitación o la atracción terrestre: muy útil para llegar "al suelo"
El peso, es la fuerza vertical dirigida haciaabajo que provoca la gravitación terrestre sobre un cuerpo.
P = m * g
donde m es la masa del cuerpo, es decir, la cantidad de materia que la compone.
La masa de un globo, es básicamente la masa del aire caliente contenido en la envoltura. La masa de un m3 de aire a 35°C es aproximadamente 1,145 kg.
El principio de Arquímedes:
Principio enunciado por Arquímedes hace más de 22 siglos:"Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe una fuerza opuesta a su peso y del mismo valor al peso del fluido desplazado". El cuerpo sumergido en el fluido es el globo.
Esta fuerza es llamada el empuje de Arquímedes. Su dirección es siempre vertical, su sentido es dirigido hacia arriba (debido a que es opuesto al peso), su intensidad es igual al peso del aire a temperatura ambiente desplazadopor el globo.
|Balance de las fuerzas: |[pic] |
|- En atmósfera estable, el globo asciende si la resultante de las | |
|fuerzas aplicadas al globo, Fa, es una fuerza dirigida hacia arriba: ||
|Empuje de Arquímedes > peso del aire caliente contenido en la | |
|envoltura + peso de la envoltura del globo (peso vacío) + peso de la | |
|carga transportada. |...
1. OBJETIVO
➢ Formulación y resolución de la ecuación diferencial de un globo aerostático.
➢ Analizar el fenómeno del globo aerostatito.
➢ Realizar un programa para el análisis de sensibilidad de la ecuación diferencial resuelta.
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Un globo aerostatito que tiene una masa 0.280 Kg. y se eleva desde el suelo hasta unaaltura considerable en un tiempo de 30 s.
¿ Calcular la altura en ese tiempo?.
3. FUNDAMENTO TEORICO
3.1.Historia
MIR (Montgolfier infrarrojo): el globo estratosférico del CNES:
Desde 1977, el CNES (Centro Nacional de los Estudios Espaciales en Francia) realizó el globo MIR para vuelos científicos de larga duración alcanzando altitudes de vuelo de entre 28 Km. y 18 Km. (según lacantidad de flujos infrarrojos provenientes de abajo). La MIR es un globo de aire caliente "abierto" con un complemento de helio al despegar. Con su envoltura aluminizada, éstos globos de 35 000 m3 a 45 000 m3 se calientan sólo con el calor del sol durante el día o por la radiación infrarroja terrestre durante la noche. El sistema de calentamiento "pasivo" permite que el aire del globo este máscaliente que el aire ambiente, lo que da una fuerza de sustentación al vehículo. Pueden llevar durante varias semanas una carga útil de aproximadamente 50 kg. La trayectoria sigue la circulación de los vientos estratosféricos. Suficiente para dar la vuelta más de una vez a la tierra...
El globo solar esta basado en el siguiente fenómeno: la radiación solar tiene una potencia térmicaequivalente a 1000 W/m2. Un globo construido con película plástica negra, inflado con el aire ambiente absorbe una cantidad de energía suficiente para elevar sensiblemente su temperatura interior. El aire se dilata, se hago más ligero. Lo cual disminuye significativamente la masa volumétrica del aire caliente en el interior del globo (debido a que hay menos moléculas por m3). Esta burbuja de airecaliente es más ligera que el aire ambiente. Esta asciende. Es una aplicación del Principio de Arquímedes.
Masa de un m3 de aire a 15°C: 1,225 kg.
Masa de un m3 de aire 20°C más caliente: 1,145 kg.
La diferencia de las masas volumétricas es entonces de 80 gr por m3 de aire.
La gravitación o la atracción terrestre: muy útil para llegar "al suelo"
El peso, es la fuerza vertical dirigida haciaabajo que provoca la gravitación terrestre sobre un cuerpo.
P = m * g
donde m es la masa del cuerpo, es decir, la cantidad de materia que la compone.
La masa de un globo, es básicamente la masa del aire caliente contenido en la envoltura. La masa de un m3 de aire a 35°C es aproximadamente 1,145 kg.
El principio de Arquímedes:
Principio enunciado por Arquímedes hace más de 22 siglos:"Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe una fuerza opuesta a su peso y del mismo valor al peso del fluido desplazado". El cuerpo sumergido en el fluido es el globo.
Esta fuerza es llamada el empuje de Arquímedes. Su dirección es siempre vertical, su sentido es dirigido hacia arriba (debido a que es opuesto al peso), su intensidad es igual al peso del aire a temperatura ambiente desplazadopor el globo.
|Balance de las fuerzas: |[pic] |
|- En atmósfera estable, el globo asciende si la resultante de las | |
|fuerzas aplicadas al globo, Fa, es una fuerza dirigida hacia arriba: ||
|Empuje de Arquímedes > peso del aire caliente contenido en la | |
|envoltura + peso de la envoltura del globo (peso vacío) + peso de la | |
|carga transportada. |...
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