12. Lampióny

1. 12. Lampióny RNDr. Martin Plesch, PhD. www.tmfsr.sk

2. Zadanie Papierové lampióny lietajú za pomoci horiacej sviečky. Navrhnite a skonštruujte lampión zohrievaný jednou čajovou sviečkou, ktorý potrebuje najkratší čas (od zapálenia sviečky) na vyletenie do výšky 2,5 m. www.tmfsr.sk

3. Porozumenie • Použitie čajovej sviečky (môže byť aj skoro úplne vyhorená?) • Použitie papiera – nie je jasné, či je to nutné • Rátame čas od zapálenia sviečky, lampión nie je zahriaty • Musí byť sviečka súčasťou lampiónu? • Experiment na mieste je bezpodmienečne nutný www.tmfsr.sk

4. Základný princíp • Sviečka zohreje vzduch v lampióne • Vztlaková sila okolitého vzduchu nadnáša lampión • Lampión vzlietne a dosiahne výšku minimálne 2,5 metra • Ak si berie sviečku, bude ďalej stúpať • Ak sviečka zostane na zemi, čoskoro opäť spadne www.tmfsr.sk

5. Parametre pre vzlet • Rozmery lampiónu, modelované guľou s polomerom R • Teplota okolia • Teplota v lampióne • Hmotnosť sviečky a závesu • Hmotnosť lampiónu • Výkon sviečky www.tmfsr.sk

6. Hustota vzduchu • Stavová rovnica • Dosadením hustoty vzduchu pri 293K www.tmfsr.sk

7. Podmienka vzletu • Vztlaková sila musí byť väčšia ako tiaž • Bez sviečky www.tmfsr.sk

8. Let so sviečkou • Prázdna sviečka • Plná sviečka www.tmfsr.sk

9. Ako teplo je v lampióne? • Vodivosť hraničnej vrstvy vzduchu • Vrstvy sú dve (vnútorná a vonkajšia) • Zanedbáme tepelný odpor lampiónu • Zanedbáme straty prúdením otvorom www.tmfsr.sk

10. Porovnanie s predpokladmi • Očakávanie bolo • Odhady pre tri veľkosti lampiónov • Problém – čajová sviečka je slabá www.tmfsr.sk

11. Rady k experimentom • Ja som to nerozbehal (ani bez sviečky) • Ale ja som teoretik  • Minimalizovať hmotnosť balóna • Ak sa nebude dať inak, letieť bez sviečky • Rozptyľovať vzduch nad plameňom (menšie straty, nehrozí zhorenie lampiónu) • Zvážiť posilnenie knôtu (event. Zohnať dobrú sviečku) www.tmfsr.sk