Ошибка физика и принципы полета дирижаблей

Ученые физики известны своей скрупулезностью и стремлением к точности. Однако, как и всем людям, им свойственно совершать ошибки. Один такой пример произошел в начале XX века, когда широко использовались дирижабли с оболочкой, заполненной водородом.

Во время Первой мировой войны, дирижабли и воздушные шары часто подвергались атакам и легко сбивались. Дело в том, что попадание пули или снаряда в оболочку, наполненную водородом, приводило к взрыву и гибели экипажа. Но однажды над Лондоном появился немецкий дирижабль, который оказался неуязвимым для английских пуль.

Оказалось, что немцы применили для заполнения оболочки дирижабля газ под названием гелий. Гелий, в отличие от водорода, является негорючим газом. Когда эта информация стала известна, один из физиков сделал логический вывод: гелий в два раза тяжелее водорода, следовательно, подъемная сила дирижабля должна уменьшиться вдвое.

Однако, здесь заключалась ошибка ученого. Хотя гелий был тяжелее водорода, его свойства позволяли дирижаблю сохранить достаточную подъемную силу для полета. Важно понимать, что подъемная сила дирижабля зависит не только от веса заполнителя, но и от объема оболочки и разницы в плотности газа и окружающей среды.

Таким образом, физик сделал неверный вывод, исходя только из разницы веса между гелием и водородом. Этот пример показывает, что даже ученым, знакомым с физическими законами, могут случаться ошибки. Важно уметь анализировать все факторы и не делать предположений, основываясь только на одном параметре.

Ошибка ученого заключалась в неполном анализе ситуации. Он сделал вывод о том, что подъемная сила дирижабля должна уменьшиться вдвое, исходя только из разницы веса между гелием и водородом. Однако, подъемная сила зависит от нескольких факторов, таких как объем оболочки и разница в плотности газа и окружающей среды.

В данном случае, хотя гелий в два раза тяжелее водорода, его свойства позволяли дирижаблю сохранить достаточную подъемную силу для полета. Это объясняется тем, что гелий обладает меньшей плотностью, чем воздух, что компенсирует его больший вес.

По формуле, подъемная сила (F) дирижабля определяется разностью плотностей воздуха и заполнителя, умноженной на объем оболочки (V) и ускорение свободного падения (g).

Для оболочки, заполненной водородом:

плотность заполнителя (водорода) = 0.0899 кг/м^3 (при нормальных условиях)

плотность воздуха = 1.225 кг/м^3 (при нормальных условиях)

Для оболочки, заполненной гелием:

плотность заполнителя (гелия) = 0.1786 кг/м^3 (при нормальных условиях)

плотность воздуха = 1.225 кг/м^3 (при нормальных условиях)

Подставим эти значения в формулу и сравним подъемные силы:

Для оболочки, заполненной водородом:

F_водород = (1.225 — 0.0899) * V * 9.8

Для оболочки, заполненной гелием:

F_гелий = (1.225 — 0.1786) * V * 9.8

Вычислим отношение подъемных сил для дирижаблей с гелием и водородом:

F_гелий / F_водород = ((1.225 — 0.1786) * V * 9.8) / ((1.225 — 0.0899) * V * 9.8)

Упрощая выражение, получим:

F_гелий / F_водород = (1.0464) / (1.1351) ≈ 0.922

Таким образом, подъемная сила у дирижабля с гелием будет примерно на 8% меньше, чем у дирижабля с водородом.

Этот пример демонстрирует важность полного анализа и учета всех факторов при проведении исследований и делании выводов. Даже ученым может потребоваться пересмотреть свои предположения и быть готовыми к новым открытиям.