Chalking It Up

ARHIMEDE(287-212 i.H.)

• Nascut la Siracuza,in Sicilia (la acea vreme colonie greceasca),Arhimede este unul din cei mai cunoscuti invatati ai Greciei antice,considerat parintele mecanicii.

Intamplarea care a condus la descoperirea legii care-i poarta numele este urmatoarea :

Dupa ce a castigat puterea in Siracuza,Hieron a hotarat sa puna intr-un templu o coroana de aur pe care sa o inchine zeilor care l-au ajutat in obtinerea victoriei.La urechea regelui au ajuns insa zvonuri ca aurarul a furat o parte din aur si l-a inlocuit cu argint.Regele i-a cerut lui arhimede sa stabileasca cu certitudine daca a fost inselat sau nu.Framatat de rezolvarea problemei,Arhimede,aflanduse in cada,a observat ca intrand mai mult in apa,din ce in ce mai multa apa se revarsa afara.In acel moment a sarit din cada si a luat-o la fuga strigand din rasputeri “Evrica!”,adica “am descoperit!”.Plecand de la observatia din baie el a stabilit ca mesterul aurar isi insusise o mare parte din aurul incredintat si a format legea care-i poarta numele.

Legea lui Arhimede Un corp scufundat intr-un lichid in repaus este impins de jos in sus cu o forta verticala numeric egala cu greutatea lichidului dezlocuit de

acel corp.

Corpuri scufundate in lichid Corpul pluteste la suprafata lichidului

daca forta arhimedica este mai mare decat greutatea corpului.

Fa=FA-GAplicatii:navele maritime,barcile,

densimetrul.

Corpul ramane in interiorul lichidului daca forta arhimedica este egala cu greutatea.

Fa+G=0Fa=GAplicatii:submarinul,

batiscaful,dirijabilele.

Corpul se scufunda daca greutatea este mai mare decat forta arhimedica.

Ga=G-FaGa=greutatea aparenta (greutatea

corpului scufundat in fluid).Aplicatii:orice corp a carui densitate este

mai mare decat densitatea fluidului.

Aplicatii ale legii lui Arhimede in lichide

VaporVaporul este un mijloc de transport nautic numit şi navă sau vas care pluteşte după principiul lui Arhimede. Vaporul se deosebeşte de plută prin faptul că posedă un mijloc autonom de locomoţie, iar de barcă se deosebeşte prin mărime.În sens strict, vaporul este o navă având ca mijloc de propulsie forţa aburului, dar în limbajul curent termenul defineşte orice navă cu propulsie mecanică, nu şi velierele.Vapoarele sunt construite în şantiere navale, prima lansare pe apă a vaporului se face într-o atmosferă festivă, cu botezul vasului, vapoarele pot fi ancorate în porturi, locurile de încărcare sau descărcare se numesc docuri.

Părţi componente 1.Prova - partea din faţă a unei nave, ea trebuie să taie masa de apă.2.Carena - pentru reducerea rezistenţei la înaintare şi a consumului de carburant.3.Ancoră - asigură nava să nu fie luată de curent când motoarele nu sunt în funcţiune.4.Părţile unei nave5.Babord - bordul stâng (bordul drept fiind numit Tribord).6.Elice - asigură deplasarea navei.7.Pupa - partea din spate a navei.8.Coş - necesar pentru evacuarea fumului.9.Castel central.10.Punte.

Linia de incarcare a vapoarelor Supraincarcarea vapoarelor a fost cauza a numeroase

naufragii.Pentru evitarea lor, inca din secolul al XV-lea, constructorii au gravat pe suprafata laterala a vaporului un semn care indica nivelul maxim de scunfundare a vaporului incarcat.In anul 1876,Samuel Plimsoll a propus Parlamentului englez votarea unei legii care sa oblige armatorii sa graveze pe vapoare linii de incarcare adaptate la diferite confitii de navigatie.

In prezent vapoarele au gravate mai multe linii de incarcare(pentru apa dulce tropicala,apa sarata tropicala , apa sarata in timpul verii,apa sarata in timpul iernii etc).Exista harti care clasifica intinderile de apa in categoriile mentionate.In functie de anotimp se de traseu urmat, capitanul navei stabileste pana la care linie poate fi incarcat vaporul.

Densimetrul

Este un instrument utilizat pentru determinarea densitatii lichidelor.El este alcatuit dintr-un tub din sticla, numit plutitor, care contine in partea de jos alice de plumb (lest) prelungit cu o tija gradata.

SubmarinulSubmarinul este o nava care poate pluti la suprafata apei dar se poate si scufunda la diferite adancimi diferite. El are intre peretii sai dubli rezervoare (numite balans-apa) care se pot umple cu apa din mare; cand se umplu cu apa greutatea submarinului creste si el se scufunda. Pentru a reveni la suprafata, apa din rezervoare este evacuata. Cu cat submarinul se scufunda la o adancime mai mare (presiunea hidrostatica creste) cu atat patrunde mai multa apa in rezervoare. Astfel, greutatea submarinului creste continuu si el se scufunda din ce in ce mai mult. Un submarin nu poate sa se mentina la o anumita adancime decat daca se afla in miscare.

In anul 1985, submarinul “Nautile” a coborat la o adancime de 6000 de metri in apele Japoniei. Pentru a rezista presiunii hidrostatice foarte mari avea facuti peretii dintr-un aliaj de titan si otel. Submarinul Rechinul. Experienta primului razboi mondial scoase in evidenta neajunsuriledependentei de stainatate in ce a privit navele militare; pe de alta parte, politica de autarhie economica promovata in anii ’30 dusese la dezvoltarea a importante unitati industriale. In aceste conditii Ministerul Aerului si Marinei a optat in 1937 intre mai multe oferte: pentru cea a uzinelor metalurgice din Resita in colaborare cu firma JUS ,de construire la santierul naval Galati a unei nave plutitoare si a doua submarine S1 si S2. In 1941 cele doua submarine au fost lansate la apa ele fiind denumite Rechinul(S1) si Marsuinul(S2). Submarinul Rechinul a fost armat la 5 mai 1943 in cadrul unui ceremonial desfsurat chiar la bord. Rechinul a ajuns la Constanta la 24 mai 1943 si a intrat intr-o lunga perioada de probe avand mai multe defectiuni. Rechinul avea un deplasament M585/680 tone, armat cu sase tuburi lons torpile de 533 mm. Motoarele M.A.M.

BatiscafulEste un submarin mai mic folosit pentru a cobori la

adancimi foarte mari.Pentru a rezista la presiunile enorme ale apei cabina in care se afla pasageri(vizibila in partea inferioara) este o sfera din otel cu pereti foarte grosi.Restul carcasei este plina cu un lichid cu densitatea mai mica decat a apei.Coborarea lui se face folosind un lest din fonta care este aruncat atunci cand batiscaful revine la suprafata.

Aplicatii ale lui Arhimede in gaze

Aerostatele

Sunt alcatuite din anvelope foarte usoare, umflate cu un gaz cu densitatea mai mica decat a aerului inconjurator(hidrogen,heliu,aer cald).Volumul acestei anvelope fiind foarte mare, forta arhimedica este mai mare decat greutatea totala a aerostatului (anvelopa+gaz+nacela.Densitata aerului scade cu altitudinea si de aceea forta arhimedica scade pe masura ce balonul se ridica, el atingand la un moment dat altitudinea maxima.

Balonul cu aer cald a fost inventat de fraţii Montgolfier , Joseph şi Étienne, în 1782, şi a fost denumit de ei "mongolfière".Prima experienţă publică de ascensiune a unui aerostat fără pasageri a avut loc pe 4 iunie 1783 la Annonay (departamentul Ardèche).Pe 19 septembrie, în acelaşi an, la Versailles, în prezenţa regelui Ludovic al XVI-lea al Franţei, a avut loc prima ascensiune cu "pasageri", adică cu un cocoş, o oaie şi o raţă.Primii călători umani, care au zburat cu un balon cu aer cald au fost Jean-François Pilâtre de Rozier şi Marchizul d'Arlandes, la Paris, pe 21 noiembrie 1783.Balonul cu gaz mai uşor decât aerul a fost inventat de fizicianul Jacques Charles, în acelaşi an cu primul zbor public cu balonul cu aer cald al fraţilor Montgolfier. Balonul cu gaz mai uşor decât aerul a fost denumit "charlière", prin derivare din numele inventatorului său.

Pe 1 decembrie 1783, împreună cu Nicolas Robert, Jacques Charles a executat primul zbor, pornind pe deasupra grădinilor Tuileries din Paris şi aterizând la Nesles-la-Vallée. Încă de la primul zbor, Jacques Charles şi-a dotat balonul cu echipamentul care se foloseşte şi în prezent: învelitoare impermeabilă, plasă de fixare a nacelei din răchită, sistem suplimentar de umflare, supapă de presiune, balast şi ancoră. A transportat cu el şi diverse instrumente ştiinţifice.Pentru a se înălţa, este necesar să se arunce din balast, de obicei nisip, transportat în saci legaţi împrejurul nacelei. Pentru a coborî, se deschide supapa, pentru a elibera gaz. În partea de jos a învelitorii impermeabile se găseşte un apendice prevăzut cu o supapă, atât pentru umflare cât şi pentru eliberarea gazului care se dilată odată cu creşterea altitudinii. Pentru cazul în care la aterizare este un vânt puternic, pentru a se evita târârea balonului pe sol pe distanţe lungi, este prevăzută şi o supapă pentru evacuarea rapidă a gazului.La început, se folosea hidrogenul pentru umflarea baloanelor, dar datorită pericolului de incendiu s-a trecut ulterior la heliu.

Dirijabilele

Au anvelopa prelungita si un motor ce pune in miscare o elice.Construite initial pentru traversarea Atlanticului (in jurul anului 1930) in prezent sunt folosite mai ales in scopuri publicitare

ZeppelineleZeppelinele au fost primele aerostate dirijabile folosite cu succes în aeronautică purtând denumirea constructorului Ferdinand Graf von Zeppelin. Erau folosite între anii 1900 - 1940 la transportul de persoane sau mărfuri, cât şi în scopuri militare.Succesul în comparaţie cu alte tipuri de dirijabile a fost aşa de mare încât constructorul a avut un număr mare de simpatizanţi, şi investori, mărind dimensiunile zeppelinului.Ferdinand, conte de Zeppelin (Graf von Zeppelin) părăseşte timpuriu cariera militară în anul 1890 la vârsta de 52 de ani, ca să se poată consacra proiectului său, construirea unui dirijabil, care va lua numele inventatorului său: Zeppelin.

Eforturile sale au fost încununate de succes, astfel la data de 13 august 1898 i se acordă patentul imperial pentru construirea primului balon dirijabil cu motor. Schiţa dirijabilului patentată la 31 august 1895, are următoarele caracteristici mai importante:

1. un schelet din bare subţiri rigide de aluminiu, cu inele şi bare intermediare de sprijin2. spaţiul pentru gaz împărţit în mai multe celule cilindrice3. separat două gondole (Gondel) legate între ele printr-un schelet rigid4. nava era propulsată de o elice (Propeller) montată la înălţime, unde rezistenţa aerului atingea valoarea maximăposibilitatea de a putea cupla în lanţ mai multe nave (ca la tren), lucru care n-a fost pus niciodată în practică 5.posibilitatea dirijării navei cu ajutorul unor braţe (vâsle) verticale şi orizontale

Baloanele cu aer cald

Au fost primele aerostate construite.Aerul cu care se umfla anvelopa era incalzit prin arderea paielor umede.Azi,ele utilizeaza flacara obtinuta prin arderea propanului.Baloanele cu aer cald sunt folsite de pasionatii care participa la diferite competitii.

Unul din primii pioneri ai zborului cu balonul a fost fizicianul francez Jacques Charles. Acesta a experimentat diferite amestecuri de gaze, reuşind la 1 decembrie 1783 să efectueze în Paris un zbor cu un balon umplut cu gaz.

Unul din primii pioneri ai zborului cu balonul a fost fizicianul francez Jacques Charles. Acesta a experimentat diferite amestecuri de gaze, reuşind la 1 decembrie 1783 să efectueze în Paris un zbor cu un balon umplut cu gaz.În acelaşi an, la data de 4 iunie Joseph-Michel şi Jacques-Étienne Montgolfier zboară cu primul balon cu aer cald din lume.În 1784 Johann Andreas von Traitteur experimentează cu un balon cu aer cald, iar James Glaisher şi Henry Tracey Coxwell ating înălţimea de 9000 de metri de cu un balon al Institutului de metereologie din Greenwich. În timpul zborului ambii îşi pierd cunoştinţa, neavând echipamentul necesar pentru această înălţime, dar au noroc căci balonul a coborât şi ambii au scăpat cu viaţă.

Înălţimea cea mai mare într-o nacelă deschisă, 11300 m, a fost stabilită de Alexander Dahl, care cu această ocazie, reuşeşte să fotografieze în infraroşu curbura lunii. Acest zbor a fost făcut împreună cu meteorologii Dr. Galbas şi Popp, la 31 august 1933, într-un balon special botezat „Bartsch v. Sigsfeld“. Acest record al zborului cu o nacelă deschisă n-a fost doborât până în zilele noastre.Fizicianul Auguste Piccard, în 1932 zboară pentru prima oară cu balonul echipat o cabină etanşă, atingând 16201 m (măsurătoare după presiunea atmosferică) şi 16940 m (măsurători geometrice).Recordul de înălţime îl deţin Malcolm D. Ross şi Victor E. Prather, care în 1961 deasupra Golfului Mexic ating 34668 m înălţime.

Recordul mondial al balonului fără echipaj este înscris în Guinness-Book în anul 1991 şi este de 51,8 kilometri. A fost stabilit de un balon Winzen cu un volum de 1,35 milioane m3, fiind lansat în octombrie 1972 in Chico, California, Statele Unite. Această înălţime a fost depăşită doar de rachete.Sondele spaţiale sovietice „Vega 1” şi „Vega 2” lansează în 1984 două baloane metereologice în atmosfera planetei Venus care au putut fi urmărite timp de două zile de pe sondă.

Elevii: Duta Diana

Grigorescu Ana-Maria

Negoi Andreea

Toma Andra