איך עובד כדור פורח?

שילוב בין רוח, חום ואוויר לבין חוק ארכימדס מרים את הכדור הפורח שלנו לשמיים.

עוד משחר ההיסטוריה מנסה האדם לעוף ולהתרומם מעל פני האדמה, הכדור הפורח הייתה ההזדמנות הראשונה שלו לעשות זאת בפועל! העיקרון פשוט: גוף בעל משקל סגולי קטן מזה של האוויר, יצליח להתרומם. מה הופך את העיקרון הזה למנגנון המאפשר לכדור הפורח לרחף?

כוח העילוי וכוח המשיכה

לפי חוק ארכימדס, גוף השקוע בנוזל מאבד ממשקלו משקל השווה למשקל הנוזל שנדחק על-ידי הגוף. כך למשל, ספינות ששוקלות מאות טונות מצליחות לצוף בבטחה במי האוקיינוס. מפני שאוויר הוא תרכובת של גזים, ולגז תכונות מקבילות לתכונות הנוזל, חוק ארכימדס נכון גם לגבי אוויר: גופים בעלי משקל סגולי קטן מזה של האוויר יעלו בו (או יצופו בו) עד לנקודה מסוימת, שבה משקלם ישתווה למשקל האוויר הנדחק על-ידיהם.

אוויר מורכב מחלקיקים קטנים, הנקראים מולקולות. כאשר האוויר מתחמם, למולקולות יש נטייה להתרחק זו מזו; לכן בכל נפח נתון של אוויר חם יש פחות מולקולות, והאוויר מפסיד ממשקלו. השליטה בגובה הטיסה של הכדור הפורח, המופעל באמצעות אוויר חם, נעשית על-ידי שימוש במבערים לחימום האוויר שבתוך המעטפת. שינוי הטמפרטורה בעקבות מהפעלת המבערים גורם לכדור להרוויח ולהפסיד גובה.

ככל שהבדל הטמפרטורה בין האוויר שבתוך המעטפת לאוויר החיצוני גדול יותר, כך גובר העילוי והכדור הפורח מרוויח גובה. אם הטייס יפסיק לחמם את האוויר שבתוך המעטפת וטמפרטורת האוויר שבתוך המעטפת תשתווה לטמפרטורת האוויר החיצוני, כוח המשיכה יגרום לכדור הפורח לאבד גובה. אלו הם שני הכוחות העיקריים הפועלים על כדור פורח בטיסה; השליטה בגובה הטיסה היא מדויקת עד כדי ריחוף מעל לצמרות העצים, קרוב לפני הקרקע או מעל פני המים.

ניווט כדור פורח

כדור פורח טס על גבי זרמי האוויר. כאשר הרוח נושבת, מהירותה וכיוונה משפיעים על תנועת הבלון. היות שבגבהים שונים הרוחות נושבות לכיוונים שונים, הטייס יכול לתמרן את תנועת הכדור על-ידי טיפוס והנמכה, ולנווט את טיסתו לכיוון הרצוי במסגרת האפשרויות שמתווה הרוח.

  • מה גורם לכדור פורח להמריא?

    אוויר ים קל יותר מאוויר חיצוני ובכך נוצר מצב המאפשר את קיומו של חוק ארכימדס בגזים

  • באיזה גז משתמשים?

    ראשית בגז שסובב אותנו- הכדור מתרומם באמצעות חימום האוויר שבתוך הכדור וזאת על ידי שריפה של גז המכונה גפ”מ.

  • כיצד ניתן לנווט את הכדור?

    הכדור מונע באמצעות זרמי אוויר. באמצעות בקרה על מידת החום, הטייס המיומן “תופס”   זרמי אוויר שונים בגבהים שונים וכך הוא מנווט את הכדור לכיוון המתאים, בהתאם לזרמי הרוח.